JP2011116903A - Composite particle, resin composition, wavelength conversion layer, and photovoltaic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複合粒子、樹脂組成物、波長変換層および光起電装置に関するものである。 The present invention relates to composite particles, a resin composition, a wavelength conversion layer, and a photovoltaic device.
光起電装置は、太陽光を光電変換して電気エネルギーを取り出す太陽電池として用いられる。この種の光起電装置としては、現在、光を起電力に変換する光起電層に単結晶シリコン、多結晶シリコン、球状シリコンやアモルファスシリコン、CdTe、CIGSを用いたものが主流である。最近では、色素増感型太陽電池などの有機太陽電池なども開発されており、有機系材料を含む様々な光起電層が用いられるようになってきた。 Photovoltaic devices are used as solar cells that photoelectrically convert sunlight to extract electrical energy. As this type of photovoltaic device, currently, one using single crystal silicon, polycrystalline silicon, spherical silicon, amorphous silicon, CdTe, or CIGS as a photovoltaic layer for converting light into electromotive force is mainly used. Recently, organic solar cells such as dye-sensitized solar cells have been developed, and various photovoltaic layers containing organic materials have been used.
これらの光起電装置の場合、分光感度が略可視光領域に限られているため、太陽光線のうち紫外領域や赤外領域などの可視光以外の領域を効率よく電気エネルギーに変換することができない。また、結晶シリコン太陽電池には、紫外光吸収による温度上昇に伴って、光電変換効率が低下するという問題があった。さらに、有機系材料を含む光起電層を用いた有機太陽電池においては、紫外線による有機系材料の劣化に伴って、光電変換効率が低下するという問題があった。 In the case of these photovoltaic devices, since the spectral sensitivity is limited to the substantially visible light region, it is possible to efficiently convert regions other than visible light, such as the ultraviolet region and the infrared region, into sunlight. Can not. In addition, the crystalline silicon solar cell has a problem in that the photoelectric conversion efficiency is lowered as the temperature rises due to ultraviolet light absorption. Furthermore, in an organic solar cell using a photovoltaic layer containing an organic material, there has been a problem that the photoelectric conversion efficiency is lowered as the organic material is deteriorated by ultraviolet rays.
ここで、特許文献1には、波長変換物質としてCdSe、CdTe、GaN、Si、InP、ZnOなどの半導体微粒子やそれらをコアシェル型にした粒子(コアシェル粒子)で構成された量子ドットを用いることが提案されている。このような量子ドットを用いることにより、光電変換に用いることのできない波長領域の光を、光電変換可能な波長領域の光に変換し、太陽電池の光電変換効率を高め得るエネルギー変換膜が得られる。
Here, in
しかしながら、特許文献1に記載の量子ドットでは、励起波長帯域と発光波長帯域の重なりによる発光量子収率の低下や、量子ドット単独での発光量子収率が低い、量子ドット単独での励起発光波長帯域が太陽電池の光電変換効率を向上させるための波長帯域に十分合っていない等、発光特性が悪く、太陽電池の光電変換効率を十分に高めるには至っていない。また、量子ドットの活性を抑制するための十分な被覆ができておらず、量子ドットが失活し粒子の発光特性が低下するばかりか、樹脂と複合化した場合に樹脂を劣化させる等の問題を発生させるなど、太陽電池やLED照明等の用途に利用できるレベルの耐久性を有していなかった。さらに、カドミウムなど毒性の高いものが用いられる場合は、作業性が悪く環境汚染の心配があった。
However, in the quantum dots described in
本発明の目的は、発光量子収率や励起発光波長帯域等の発光特性に優れるとともに、長期にわたる耐久性に優れた複合粒子、およびかかる複合粒子を有する樹脂組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide composite particles having excellent emission characteristics such as emission quantum yield and excitation emission wavelength band, and excellent durability over a long period of time, and a resin composition having such composite particles.
また、本発明の目的は、高性能で信頼性に優れた波長変換層および光起電装置を提供することにある。 It is another object of the present invention to provide a wavelength conversion layer and a photovoltaic device that have high performance and excellent reliability.
このような目的は、下記(1)〜(23)の本発明により達成される。
(1) 半導体粒子と、前記半導体粒子とは組成の異なる無機化合物の粒子とを含む複合粒子であって、
複数の前記半導体粒子が互いに連結していることを特徴とする複合粒子。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (23) below.
(1) Composite particles including semiconductor particles and inorganic compound particles having different compositions from the semiconductor particles,
A composite particle, wherein a plurality of the semiconductor particles are connected to each other.
(2) 前記複数の半導体粒子は、鎖状または塊状に連結している上記(1)に記載の複合粒子。 (2) The composite particles according to (1), wherein the plurality of semiconductor particles are connected in a chain shape or a block shape.
(3) 前記複数の半導体粒子は、網状のネットワークを構築している上記(1)に記載の複合粒子。 (3) The composite particles according to (1), wherein the plurality of semiconductor particles construct a reticulated network.
(4) 前記半導体粒子の一次粒子の平均粒径は、1〜10nmである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の複合粒子。 (4) The composite particle according to any one of (1) to (3), wherein an average particle diameter of primary particles of the semiconductor particles is 1 to 10 nm.
(5) 前記無機化合物の粒子の一次粒子の平均粒径は、1〜30nmである上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の複合粒子。 (5) The composite particle according to any one of (1) to (4), wherein an average particle diameter of primary particles of the inorganic compound particles is 1 to 30 nm.
(6) 前記複合粒子の一次粒子の平均粒径は、20〜100nmである上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の複合粒子。 (6) The composite particle according to any one of (1) to (5), wherein an average particle diameter of primary particles of the composite particle is 20 to 100 nm.
(7) 前記半導体粒子の含有量は、前記複合粒子全体の30〜90体積%である上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の複合粒子。 (7) The composite particles according to any one of (1) to (6), wherein the content of the semiconductor particles is 30 to 90% by volume of the whole composite particles.
(8) 前記半導体粒子の含有量は、前記複合粒子全体の70〜90体積%である上記(3)ないし(6)のいずれかに記載の複合粒子。 (8) The composite particles according to any one of (3) to (6), wherein the content of the semiconductor particles is 70 to 90% by volume of the entire composite particles.
(9) 前記半導体粒子は、亜鉛元素を含有する粒子である上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の複合粒子。 (9) The composite particle according to any one of (1) to (8), wherein the semiconductor particle is a particle containing a zinc element.
(10) 前記亜鉛元素を含有する粒子は、酸化亜鉛の粒子である上記(9)に記載の複合粒子。 (10) The composite particle according to (9), wherein the zinc element-containing particles are zinc oxide particles.
(11) 前記亜鉛元素を含有する粒子は、珪酸亜鉛の粒子である上記(9)に記載の複合粒子。 (11) The composite particle according to (9), wherein the zinc element-containing particles are zinc silicate particles.
(12) 前記無機化合物の粒子は、酸化物の粒子である上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の複合粒子。 (12) The composite particle according to any one of (1) to (11), wherein the inorganic compound particle is an oxide particle.
(13) 前記酸化物の粒子は、シリカ(SiO2)の粒子およびジルコニア(ZrO2)の粒子の少なくとも一方である上記(12)に記載の複合粒子。 (13) The composite particles according to (12), wherein the oxide particles are at least one of silica (SiO 2 ) particles and zirconia (ZrO 2 ) particles.
(14) 上記(1)ないし(13)のいずれかに記載の複合粒子と、硬化性樹脂とを含むことを特徴とする樹脂組成物。 (14) A resin composition comprising the composite particles according to any one of (1) to (13) above and a curable resin.
(15) 前記複合粒子の含有量は、前記樹脂組成物全体の30〜70体積%である上記(14)に記載の樹脂組成物。 (15) The resin composition according to (14), wherein the content of the composite particles is 30 to 70% by volume of the entire resin composition.
(16) 上記(14)または(15)に記載の樹脂組成物で構成された層を硬化させてなることを特徴とする波長変換層。 (16) A wavelength conversion layer obtained by curing a layer composed of the resin composition according to (14) or (15).
(17) 上記(16)に記載の波長変換層を有することを特徴とする光起電装置。 (17) A photovoltaic device comprising the wavelength conversion layer according to (16).
(18) 前記波長変換層が、その面内に凹凸構造を有する上記(17)に記載の光起電装置。 (18) The photovoltaic device according to (17), wherein the wavelength conversion layer has an uneven structure in a plane thereof.
(19) 前記凹凸構造の高低差が300nm〜100μmである上記(18)に記載の光起電装置。 (19) The photovoltaic device according to (18), wherein the uneven structure has a height difference of 300 nm to 100 μm.
(20) 前記凹凸構造の面内周期が300nm〜50μmである上記(18)または(19)に記載の光起電装置。 (20) The photovoltaic device according to (18) or (19), wherein the in-plane period of the concavo-convex structure is 300 nm to 50 μm.
(21) 前記凹凸構造は、前記凹凸構造より小さな微細凹凸形状を有する上記(18)ないし(20)のいずれかに記載の光起電装置。 (21) The photovoltaic device according to any one of (18) to (20), wherein the uneven structure has a fine uneven shape smaller than the uneven structure.
(22) 2層以上の前記波長変換層を積層してなる積層体を有し、
前記2層の波長変換層の間で、前記凹凸構造の形状が異なっている上記(18)ないし(21)のいずれかに記載の光起電装置。
(22) having a laminate formed by laminating two or more wavelength conversion layers;
The photovoltaic device according to any one of (18) to (21), wherein a shape of the uneven structure is different between the two wavelength conversion layers.
(23) 前記波長変換層は、前記樹脂組成物をインクジェット法により供給し、供給された前記樹脂組成物を硬化させてなるものである上記(17)ないし(22)のいずれかに記載の光起電装置。 (23) The light according to any one of (17) to (22), wherein the wavelength conversion layer is formed by supplying the resin composition by an inkjet method and curing the supplied resin composition. Electromotive device.
本発明によれば、発光量子収率や励起発光波長帯域等の発光特性に優れるとともに、長期にわたる耐久性に優れた複合粒子、およびかかる複合粒子を有する樹脂組成物が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being excellent in luminescent properties, such as a light emission quantum yield and an excitation light emission wavelength range, the composite particle excellent in durability over a long period of time, and the resin composition which has this composite particle are obtained.
また、本発明によれば、前記樹脂組成物を用いることにより、高性能で信頼性に優れた波長変換層および光起電装置が得られる。 Further, according to the present invention, by using the resin composition, a wavelength conversion layer and a photovoltaic device excellent in performance and reliability can be obtained.
以下、本発明の複合粒子、樹脂組成物、波長変換層および光起電装置について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
(複合粒子)
まず、本発明の複合粒子について説明する。
Hereinafter, the composite particle, resin composition, wavelength conversion layer, and photovoltaic device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
(Composite particles)
First, the composite particles of the present invention will be described.
図1は、本発明の複合粒子を含む本発明の波長変換層を備える本発明の光起電装置の第1実施形態を模式的に示す断面図、図2は、本発明の複合粒子およびかかる複合粒子を含む本発明の波長変換層の実施形態を模式的に示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a first embodiment of the photovoltaic device of the present invention including the wavelength conversion layer of the present invention including the composite particles of the present invention, and FIG. It is sectional drawing which shows typically embodiment of the wavelength conversion layer of this invention containing a composite particle.
本発明の複合粒子は、半導体粒子6と、無機化合物の粒子8とを含む粒子であり、複数の半導体粒子が互いに連結しているという特徴を有するものである。
The composite particles of the present invention are particles including
このような複合粒子は、吸収光波長に対して発光波長を変化させる機能を有することから、特に波長変換材料として用いられる。図1に示す光起電装置(本発明の光起電装置)1は、例えば太陽電池等に適用されるが、光の照射に伴って起電力を生じる光起電層2と、光起電層2の光の入射面側に設けられ、本発明の複合粒子を含む波長変換層(本発明の波長変換層)3とを有している。波長変換層3は、光電変換に適さない波長領域の光(電磁波)を光電変換可能な波長領域の光に変換し、光起電層2における光電変換効率の向上を図ることができる。
Since such composite particles have a function of changing the emission wavelength with respect to the absorption light wavelength, they are particularly used as a wavelength conversion material. A photovoltaic device 1 (photovoltaic device of the present invention) 1 shown in FIG. 1 is applied to, for example, a solar cell, etc., and includes a
以下、複合粒子中に含まれる半導体粒子および無機化合物の粒子について順次説明する。 Hereinafter, the semiconductor particles and inorganic compound particles contained in the composite particles will be sequentially described.
本発明に用いられる半導体粒子としては、禁制帯を有するバンド構造を有し、外部因子(熱、光、磁場、電圧、電流等)の変化により電子が伝導電子や価電子に変化する半導体特性を有する粒子であればいかなるものであってもよい。太陽電池に用いる場合、使用する太陽電池や使用する場所によって適宜その太陽電池の分光感度に合った波長変換機能を有する半導体粒子を選択すればよい。例えば、光を起電力に変換する光起電層に単結晶シリコン、多結晶シリコン、球状シリコンやアモルファスシリコン、CdTe、CIGSを用いた太陽電池などのように、分光感度が略可視光領域に存在する太陽電池においては、紫外、赤外など、太陽電池が光電変換に利用することができない略可視光領域以外の波長の光(電磁波)を吸収し、太陽電池が光電変換可能な略可視光領域の光に変換し得る半導体の粒子を用いればよい。半導体特性を示す物質としては、IV族半導体や化合物半導体や有機半導体など様々な物質が存在する。例えば、シリコン(Si)やゲルマニウム(Ge)、セレン化亜鉛(ZnSe)、硫化亜鉛(ZnS)、酸化亜鉛(ZnO)、セレン化カドミウム(CdSe)、テルル化カドミウム(CdTe)、窒化ガリウム(GaN)、リン化インジウム(InP)、炭化珪素(SiC)、珪酸亜鉛(Zn2SiO4)、等が挙げられる。中でも亜鉛元素を含有するものが好ましく、酸化亜鉛や珪酸亜鉛(Zn2SiO4)が好ましく用いられる。酸化亜鉛や珪酸亜鉛は、資源枯渇のおそれが少なく、かつ毒性が低いため、製造コストおよび複合粒子製造の作業容易性の観点から有用である。 The semiconductor particles used in the present invention have a band structure having a forbidden band, and have semiconductor characteristics in which electrons change to conduction electrons or valence electrons due to changes in external factors (heat, light, magnetic field, voltage, current, etc.). Any particles may be used as long as they have particles. When used in a solar cell, semiconductor particles having a wavelength conversion function suitable for the spectral sensitivity of the solar cell may be appropriately selected depending on the solar cell to be used and the place to be used. For example, spectral sensitivity exists in the visible region, such as solar cells that use single crystal silicon, polycrystalline silicon, spherical silicon, amorphous silicon, CdTe, or CIGS in the photovoltaic layer that converts light into electromotive force. The solar cell that absorbs light (electromagnetic waves) of wavelengths other than the substantially visible light region that the solar cell cannot use for photoelectric conversion, such as ultraviolet and infrared, and the solar cell is capable of photoelectric conversion. Semiconductor particles that can be converted into light of the above may be used. Various substances such as group IV semiconductors, compound semiconductors, and organic semiconductors exist as substances exhibiting semiconductor characteristics. For example, silicon (Si), germanium (Ge), zinc selenide (ZnSe), zinc sulfide (ZnS), zinc oxide (ZnO), cadmium selenide (CdSe), cadmium telluride (CdTe), gallium nitride (GaN) , Indium phosphide (InP), silicon carbide (SiC), zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ), and the like. Among them, those containing a zinc element are preferable, and zinc oxide and zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) are preferably used. Zinc oxide and zinc silicate are useful from the viewpoint of manufacturing cost and ease of work of manufacturing composite particles because they are less likely to be depleted of resources and have low toxicity.
半導体粒子中には、希土類元素や希土類元素以外の遷移元素などの発光中心を含有させることができる。これにより、励起発光波長帯域等を大きく変化させることができる等、発光特性の制御が可能になる。これにより、太陽電池に用いる場合、太陽電池の分光感度に、より好適に波長変換領域を調整することができるので、より光電変換効率の高い太陽電池が実現可能となる。 The semiconductor particles can contain emission centers such as rare earth elements and transition elements other than rare earth elements. As a result, the emission characteristics can be controlled, for example, the excitation emission wavelength band can be changed greatly. Thereby, when using for a solar cell, since a wavelength conversion area | region can be adjusted more suitably for the spectral sensitivity of a solar cell, a solar cell with higher photoelectric conversion efficiency is realizable.
半導体粒子中に含まれる希土類元素には、原子番号57から71までのランタノイド元素と、スカンジウム(Sc)およびイットリウム(Y)とからなる17元素が挙げられる。また、半導体粒子中に含まれる希土類元素以外の遷移金属としては、希土類元素を除く第3属元素から第11族元素が挙げられる。これらは、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。特にユーロピウム(Eu)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、マンガン(Mn)およびイッテルビウム(Yb)の1種または2種以上を組み合わせたものが好ましい。
The rare earth elements contained in the semiconductor particles include lanthanoid elements having atomic numbers 57 to 71, and 17 elements composed of scandium (Sc) and yttrium (Y). Examples of transition metals other than rare earth elements contained in semiconductor particles include
例えば、半導体粒子が酸化亜鉛の場合、希土類元素としてユーロピウム(Eu)を含むことにより、複合粒子は、紫外線を吸収し、赤色の可視光を発光する波長変換機能を有するものとなる。また、希土類元素としてエルビウム(Er)、ツリウム(Tm)およびイッテルビウム(Yb)のいずれかを含むことにより、複合粒子は、紫外線を吸収し、赤外線を発光する波長変換機能、または、赤外線を吸収し、可視光を発光する波長変換機能を有するものとなる。 For example, when the semiconductor particles are zinc oxide, the composite particles have a wavelength conversion function of absorbing ultraviolet rays and emitting red visible light by containing europium (Eu) as a rare earth element. In addition, by including any of erbium (Er), thulium (Tm), and ytterbium (Yb) as a rare earth element, the composite particles absorb ultraviolet rays and absorb infrared rays, or absorb infrared rays. And a wavelength converting function for emitting visible light.
また、例えば、半導体粒子が珪酸亜鉛の場合、希土類元素以外の遷移元素としてマンガン(Mn)を含むことにより、紫外線を吸収し、緑色の可視光を発光する波長変換機能を有するものとなる。 Further, for example, when the semiconductor particles are zinc silicate, by containing manganese (Mn) as a transition element other than the rare earth element, the semiconductor particles have a wavelength conversion function of absorbing ultraviolet rays and emitting green visible light.
半導体粒子中における希土類元素や希土類元素以外の遷移元素の含有量は、0.01〜20重量%であるのが好ましく、0.02〜10重量%であるのがより好ましい。希土類元素や希土類元素以外の遷移元素の含有量を前記範囲内とすることにより、発光量子収率等の発光特性に優れた複合粒子が得られる。 The content of rare earth elements and transition elements other than rare earth elements in the semiconductor particles is preferably 0.01 to 20% by weight, and more preferably 0.02 to 10% by weight. By setting the content of the rare earth element or the transition element other than the rare earth element within the above range, composite particles having excellent light emission characteristics such as a light emission quantum yield can be obtained.
このような半導体粒子は、その一次粒子の平均粒径が1〜10nmであるのが好ましく、1〜5nmであるのがより好ましい。平均粒径を前記範囲内とすることにより、半導体粒子において量子サイズ効果がより顕著に発現するため、平均粒径が前記範囲外の半導体粒子に比べ発光量子収率等の発光特性が特に向上することとなる。その結果、より光電変換効率の高い光起電装置を実現可能な波長変換材料が得られる。 Such semiconductor particles preferably have an average primary particle diameter of 1 to 10 nm, more preferably 1 to 5 nm. By making the average particle size within the above range, the quantum size effect is more prominently exhibited in the semiconductor particles, so that the light emission characteristics such as the emission quantum yield are particularly improved compared to the semiconductor particles having an average particle size outside the above range. It will be. As a result, a wavelength conversion material capable of realizing a photovoltaic device with higher photoelectric conversion efficiency is obtained.
なお、半導体粒子の一次粒子の平均粒径は、例えば、動的光散乱装置や透過型電子顕微鏡を用いて評価することができる。具体的には、動的光散乱装置を用いる場合は、例えば、マルバーン社製ゼータサイザーナノZSを用い、半導体粒子を分散媒に分散してなる透明分散液(希薄溶液)を測定して算出されるZ平均粒子径が半導体粒子の一次粒子の平均粒径に相当する。透過型電子顕微鏡を用いる場合は、例えば、日立製作所製HF−2200により、半導体微粒子を分散した複合微粒子や適当な樹脂に半導体粒子を分散した樹脂複合体の断面を適切な倍率で観察し、得られた観察画像中の半導体粒子をランダムに30個選定し、その粒径の平均粒径が半導体粒子の一次粒子の平均粒径に相当する。 The average particle size of the primary particles of the semiconductor particles can be evaluated using, for example, a dynamic light scattering device or a transmission electron microscope. Specifically, when a dynamic light scattering apparatus is used, for example, it is calculated by measuring a transparent dispersion liquid (dilute solution) in which semiconductor particles are dispersed in a dispersion medium using a Zetasizer Nano ZS manufactured by Malvern. The Z average particle diameter corresponds to the average particle diameter of the primary particles of the semiconductor particles. When using a transmission electron microscope, for example, by using HF-2200 manufactured by Hitachi, the cross section of a composite fine particle in which semiconductor fine particles are dispersed or a resin composite in which semiconductor particles are dispersed in an appropriate resin is observed at an appropriate magnification. Thirty semiconductor particles in the observed image are selected at random, and the average particle size of the semiconductor particles corresponds to the average particle size of the primary particles of the semiconductor particles.
また、複合粒子全体における半導体粒子の含有量は、30〜90体積%であるのが好ましく、さらに好ましくは50〜90体積%であり、最も好ましくは70〜90体積%である。半導体粒子の含有量を前記範囲内とすることにより、半導体粒子による発光特性を高めるとともに、半導体粒子の耐久性を高めることができる。 In addition, the content of the semiconductor particles in the entire composite particle is preferably 30 to 90% by volume, more preferably 50 to 90% by volume, and most preferably 70 to 90% by volume. By setting the content of the semiconductor particles within the above range, it is possible to improve the light emission characteristics of the semiconductor particles and improve the durability of the semiconductor particles.
なお、半導体粒子の含有量が前記下限値を下回ると、複合粒子において半導体粒子による波長変換機能が低下するおそれがある。一方、半導体粒子の含有量が前記上限値を上回ると、半導体粒子の活性を制御する等の無機化合物の粒子の作用が低下するため、複合粒子の安定性および耐久性が低下するおそれがある。また、樹脂と複合化し波長変換組成物にしたとき、樹脂の劣化を引き起こす恐れがある。 In addition, when content of a semiconductor particle is less than the said lower limit, there exists a possibility that the wavelength conversion function by a semiconductor particle may fall in a composite particle. On the other hand, when the content of the semiconductor particles exceeds the upper limit, the action of the inorganic compound particles such as controlling the activity of the semiconductor particles is lowered, and thus the stability and durability of the composite particles may be lowered. Moreover, when it is compounded with a resin to obtain a wavelength conversion composition, the resin may be deteriorated.
本発明に用いられる無機化合物の粒子としては、例えば、各種の金属や非金属の窒化物、酸化物、リン化物、硫化物等の粒子が挙げられるが、特に絶縁性の高い酸化物の粒子が好ましく用いられる。無機化合物の粒子として酸化物の粒子を用いることにより、特に大気中における複合粒子の化学的安定性が向上し、長期にわたる耐久性を高めることができる。 Examples of the inorganic compound particles used in the present invention include particles of various metals and non-metal nitrides, oxides, phosphides, sulfides, and the like. Preferably used. By using oxide particles as the inorganic compound particles, the chemical stability of the composite particles, particularly in the atmosphere, can be improved, and durability over a long period of time can be improved.
ここで、酸化物の粒子の具体例としては、SiO2、ZrO2、YVO4、およびY2O3からなる群より選択される少なくとも1種の粒子が好ましく用いられ、中でも酸化物であるシリカ(SiO2)の粒子およびジルコニア(ZrO2)の粒子の少なくとも一方がより好ましく用いられる。これらの酸化物は、化学的安定性に特に優れていることから、半導体粒子の活性を制御し、半導体粒子の耐久性を確実に高めることができる。その結果、複合粒子における発光量子収率等の発光特性の低下を抑制し複合粒子の耐久性を高めることができる。また、樹脂と複合化し波長変換組成物にしたとき、樹脂の劣化を抑制することができ、耐久性の高い波長変換膜を得ることができる。 Here, as a specific example of the oxide particles, at least one kind of particles selected from the group consisting of SiO 2 , ZrO 2 , YVO 4 , and Y 2 O 3 is preferably used. At least one of (SiO 2 ) particles and zirconia (ZrO 2 ) particles is more preferably used. Since these oxides are particularly excellent in chemical stability, the activity of the semiconductor particles can be controlled and the durability of the semiconductor particles can be reliably increased. As a result, it is possible to increase the durability of the composite particles by suppressing a decrease in light emission characteristics such as the light emission quantum yield in the composite particles. Moreover, when it combines with resin and it is set as the wavelength conversion composition, degradation of resin can be suppressed and a highly durable wavelength conversion film can be obtained.
また、このような無機化合物の粒子は、その一次粒子の平均粒径が1〜30nmであるのが好ましく、10〜20nmであるのがより好ましい。平均粒径を前記範囲内とすることにより、半導体粒子を適度に囲い込むことにより、過度な半導体粒子同士の連結等による半導体特性の失活を抑制し、半導体粒子自体の発光特性の劣化が少なくなる等、半導体粒子自体の耐久性が向上し、耐久性の良好な複合粒子となる。また、樹脂等と混合分散しても、半導体粒子と樹脂等との接触等による半導体特性の失活や樹脂等の劣化が抑制され、樹脂と混合分散しても半導体粒子自体の発光特性等の半導体特性の劣化や樹脂の劣化が少ない複合微粒子となる。さらに、平均粒径が30nmを超えると、複合微粒子にした場合の複合粒子の一次粒子の平均粒径が大きくなり、樹脂に複合化した場合の樹脂組成物の透明性が低下する可能性がある。 Moreover, it is preferable that the average particle diameter of the particle | grains of such an inorganic compound is 1-30 nm, and it is more preferable that it is 10-20 nm. By making the average particle diameter within the above range, by appropriately enclosing the semiconductor particles, it is possible to suppress the deactivation of the semiconductor characteristics due to excessive connection between the semiconductor particles, and the deterioration of the light emission characteristics of the semiconductor particles themselves is small. For example, the durability of the semiconductor particles themselves is improved, and composite particles having good durability are obtained. In addition, even when mixed and dispersed with a resin or the like, the deactivation of semiconductor characteristics due to contact between the semiconductor particles and the resin or the like is suppressed, and the deterioration of the resin or the like is suppressed. Composite fine particles with little deterioration of semiconductor characteristics and resin are obtained. Furthermore, when the average particle size exceeds 30 nm, the average particle size of the primary particles of the composite particles when the composite particles are made becomes large, and the transparency of the resin composition when combined with the resin may be lowered. .
なお、無機化合物の粒子の一次粒子の平均粒径は、例えば、動的光散乱装置や透過型電子顕微鏡を用いて評価することができる。具体的には、動的光散乱装置を用いる場合は、例えば、マルバーン社製ゼータサイザーナノZSを用い、無機化合物の粒子を分散媒に分散してなる透明分散液(希薄溶液)を測定して算出されるZ平均粒子径が無機化合物の粒子の一次粒子の平均粒径に相当する。透過型電子顕微鏡を用いる場合は、例えば、日立製作所製透過型電子顕微鏡HF−2200を用い、適当な樹脂に無機化合物の粒子を分散した樹脂複合体の断面を適切な倍率で観察し、得られた観察画像中の無機化合物の粒子をランダムに30個選定し、その粒径の平均粒径が無機化合物の粒子の一次粒子の平均粒径に相当する。 The average particle diameter of the primary particles of the inorganic compound particles can be evaluated using, for example, a dynamic light scattering apparatus or a transmission electron microscope. Specifically, when a dynamic light scattering apparatus is used, for example, a Zetasizer Nano ZS manufactured by Malvern is used to measure a transparent dispersion (dilute solution) in which inorganic compound particles are dispersed in a dispersion medium. The calculated Z average particle diameter corresponds to the average particle diameter of the primary particles of the inorganic compound particles. When a transmission electron microscope is used, for example, a transmission electron microscope HF-2200 manufactured by Hitachi, Ltd. is used, and a cross section of a resin composite in which particles of an inorganic compound are dispersed in an appropriate resin is observed at an appropriate magnification. Thirty inorganic compound particles in the observed image are selected at random, and the average particle size of the particles corresponds to the average particle size of the primary particles of the inorganic compound particles.
なお、本発明に用いられる無機化合物の粒子は、いかなる方法で製造されたものでもよく、公知のいずれの方法で製造されたものをも用いることができる。一般的な製造方法としては、例えば、噴霧乾燥法、火炎噴霧法、プラズマ法、気相反応法、凍結乾燥法、沈殿法(共沈法)、加水分解法(塩水溶液法、アルコキシド法、ゾルゲル法等)、水熱法(沈殿法、結晶化法、水熱分解法、水熱酸化法等)などが挙げられる。 The inorganic compound particles used in the present invention may be produced by any method, and those produced by any known method may be used. Common production methods include, for example, spray drying method, flame spray method, plasma method, gas phase reaction method, freeze drying method, precipitation method (coprecipitation method), hydrolysis method (salt aqueous solution method, alkoxide method, sol-gel) Method), hydrothermal method (precipitation method, crystallization method, hydrothermal decomposition method, hydrothermal oxidation method, etc.).
また、本発明の複合粒子の平均粒径は、特に限定されないが、20〜100nmであるのが好ましく、より好ましくは、30〜70nmであり、45〜55nmであるのがさらに好ましい。平均粒径が前記範囲内であると、太陽電池が光電変換に利用する略可視光領域の光の波長より複合粒子の1次粒子の平均粒子径が小さく、樹脂と混合分散しても、太陽電池が光電変換に利用する略可視光領域の光の透過性低下が少ない複合粒子となる。特に複合粒子の分散媒への分散性が向上し、分散媒中に複合粒子を高密度に充填することができる。これにより、複合粒子の分散体の発光特性が向上するとともに、可視光領域で透明な分散体(例えば後述する樹脂組成物)が得られる。 The average particle size of the composite particles of the present invention is not particularly limited, but is preferably 20 to 100 nm, more preferably 30 to 70 nm, and further preferably 45 to 55 nm. When the average particle diameter is within the above range, the average particle diameter of the primary particles of the composite particles is smaller than the wavelength of light in the substantially visible light region used by the solar cell for photoelectric conversion. It becomes composite particles with little decrease in light transmittance in a substantially visible light region that the battery uses for photoelectric conversion. In particular, the dispersibility of the composite particles in the dispersion medium is improved, and the composite particles can be filled in the dispersion medium at a high density. Thereby, the light emission characteristics of the composite particle dispersion are improved, and a transparent dispersion (for example, a resin composition described later) in the visible light region is obtained.
なお、複合粒子の一次粒子の平均粒径は、例えば、動的光散乱装置や透過型電子顕微鏡を用いて評価することができる。具体的には、動的光散乱装置を用いる場合は、例えば、マルバーン社製ゼータサイザーナノZSを用い、複合粒子を分散媒に分散してなる透明分散液(希薄溶液)を測定して算出されるZ平均粒子径が本発明の複合粒子の一次粒子の平均粒径に相当する。透過型電子顕微鏡を用いる場合は、例えば、日立製作所製透過型電子顕微鏡HF−2200を用い、適当な樹脂に複合粒子を分散した樹脂複合体の断面を適切な倍率で観察し、得られた観察画像中の無機化合物の粒子をランダムに30個選定し、その粒径の平均粒径が本発明の複合粒子の一次粒子の平均粒径に相当する。 In addition, the average particle diameter of the primary particles of the composite particles can be evaluated using, for example, a dynamic light scattering apparatus or a transmission electron microscope. Specifically, when a dynamic light scattering apparatus is used, for example, it is calculated by measuring a transparent dispersion liquid (dilute solution) in which composite particles are dispersed in a dispersion medium using a Zetasizer Nano ZS manufactured by Malvern. The Z average particle diameter corresponds to the average particle diameter of the primary particles of the composite particles of the present invention. When using a transmission electron microscope, for example, using a transmission electron microscope HF-2200 manufactured by Hitachi, Ltd., the cross section of the resin composite in which the composite particles are dispersed in an appropriate resin is observed at an appropriate magnification, and the obtained observation is obtained. Thirty inorganic compound particles in the image are selected at random, and the average particle size of the particles corresponds to the average particle size of the primary particles of the composite particles of the present invention.
ここで、本発明の複合粒子は、前述した半導体粒子と無機化合物の粒子とを含むものであるが、複数の半導体粒子が互いに連結していることを特徴とするものである。ここで、連結とは、半導体粒子同士が何らかの相互作用で接していればよく、必ずしも焼結等のように固着している状態のみを指すものではない。具体的には、半導体粒子同士が半導体粒子の一次粒子の平均粒径以下の距離で存在する状態でも良い。複合粒子中の半導体粒子同士の連結は、全半導体粒子の一部であってもよい。 Here, the composite particle of the present invention includes the above-described semiconductor particles and inorganic compound particles, and is characterized in that a plurality of semiconductor particles are connected to each other. Here, the connection is not limited to the state in which the semiconductor particles are in contact with each other by some kind of interaction, and are not necessarily fixed as in the case of sintering. Specifically, the semiconductor particles may be present at a distance equal to or less than the average particle size of the primary particles of the semiconductor particles. The connection between the semiconductor particles in the composite particles may be a part of all the semiconductor particles.
具体的には、図2に示す複合粒子4では、半導体粒子6および無機化合物の粒子8が含まれており、このうち、複数の半導体粒子6が、図2(a)または図2(b)に示すように、互いに連結した状態で存在している。
Specifically, the composite particles 4 shown in FIG. 2 include
複数の半導体粒子6が互いに連結した状態は、その連結のパターンに応じて、いくつかの形態に分類される。
The state in which the plurality of
例えば、半導体粒子6が鎖状に繋がっており(連結されており)、その隙間を無機化合物の粒子8が充填している形態(図2(a)参照)、複数の半導体粒子6が集合して(連結して)クラスターを形成し、その周囲を覆うように無機化合物の粒子8が配置されている形態(図2(b)参照)等が挙げられる。
For example, the
このような形態は、複合粒子4の断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM、HR−TEM、3D−TEM)のような各種電子顕微鏡、原子間力顕微鏡(AFM)、走査型トンネル顕微鏡(STM)、三次元アトムプローブ装置(3D−AP)等により観察することにより確認、評価することができる。また、複合粒子4の断面は、例えば、集束イオンビーム加工観察装置(FIB)等により作製することができる。 In such a form, the cross section of the composite particle 4 can be obtained by scanning various electron microscopes such as a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM, HR-TEM, 3D-TEM), an atomic force microscope (AFM). It can be confirmed and evaluated by observing with a scanning tunneling microscope (STM), a three-dimensional atom probe device (3D-AP) or the like. Moreover, the cross section of the composite particle 4 can be produced by, for example, a focused ion beam processing observation apparatus (FIB) or the like.
例えば、複合粒子4の断面を透過型電子顕微鏡で観察した場合、半導体粒子6と無機化合物の粒子8とを、観察像における濃淡の違いや結晶の縞模様などから識別することができる。このため、観察像から、複数の半導体粒子6が連結していかなる形態をなしているかを評価することができる。必要に応じ、エネルギー分散型X線分光器を用いたX線分光法等による元素分析結果を併用することにより連結形態をより詳細に解析できる。
For example, when the cross section of the composite particle 4 is observed with a transmission electron microscope, the
また、半導体粒子6の周囲を無機化合物の粒子8が覆っている場合、半導体粒子6の周囲が無機化合物の粒子8で完全に被覆されている必要はなく、一部に被覆されていない部分があってもよい。
Further, when the
複合粒子4では、半導体粒子6と無機化合物の粒子8とが比較的均一に分散しているため、半導体粒子6が高い活性を有している場合でも、その活性を適度に抑えることができる。換言すれば、半導体粒子6には、その高い活性がゆえ、耐久性が低いものが多いが、半導体粒子6と無機化合物の粒子8とが均一に分散していることにより、半導体粒子6の活性が抑制されることになり、半導体粒子6の耐久性をより高めることができる。その結果、本発明の複合粒子4は、耐久性の高いものとなる。
In the composite particles 4, since the
また、複合粒子4では、複数の半導体粒子6同士が互いに連結して連結体を形成することにより、半導体粒子6が単体で分散している場合に比べて、より高い波長領域の光を吸収するようになり、発光量子収率も向上するなど発光特性が向上する。この原因としては、まだ明確に断言できないが、半導体粒子が連結し、見かけ上、半導体粒子の半径が大きくなることによって、より長波長側の光を吸収しやすくなることや半導体粒子の連結による新たな中間バンドが生成するなどの要因が考えられる。このため、本発明によれば、半導体粒子6が単体で分散している場合に比べて、耐久性を維持しつつ、より発光特性を高めることが可能になる。特に、前述したように、半導体粒子6同士が鎖状または塊状に連結していることにより、上述したような発光特性を高めるという効果がより顕著なものとなる。
Further, in the composite particle 4, a plurality of
一方、複数の半導体粒子6は、単に集合して連結体を形成しているのみであるため、単体の性質、すなわちより小さい粒子としての性質を残している。このため、複合粒子4は、上記連結体と同等の大きさの半導体粒子を含む複合粒子と比べて、量子サイズ効果を失うことなく保持したものとなる。よって、複合粒子4は、上述した連結体による発光特性の向上と、量子サイズ効果による発光特性の向上とを両立させ得るものとなる。
On the other hand, since the plurality of
また、特に、複数の半導体粒子6が鎖状に連結し、これにより立体的な網状のネットワークを構築している場合、半導体粒子6の見かけ上の大きさがより大きくなるとともに、半導体粒子6と無機化合物の粒子8とが複雑に分布したものとなるため、励起吸収波長帯の拡大や、光吸収率の増大、光取り出し効率の増大など発光特性の増大という効果が特に顕著に得られる。その結果、複合粒子4の発光特性のさらなる向上が図られ、例えば高性能の波長変換材料として用いることができる。
In particular, when a plurality of
また、連結体中の半導体粒子6の個数は、前記連結体の平均粒径の範囲に応じて異なるが、2個以上であれば特に限定されない。
Further, the number of the
また、無機化合物の粒子8の一次粒子の平均粒径は、特に限定されないが、半導体粒子6の一次粒子の平均粒径の1.5〜10倍程度であるのが好ましく、2〜5倍程度であるのがより好ましい。無機化合物の粒子8の平均粒径を前記範囲内とすることにより、半導体粒子6および無機化合物の粒子8の充填性が向上するため、両者の接触点がより多く確保されることとなる。その結果、無機化合物の粒子8が、半導体粒子6の活性をより確実に制御することとなり、複合粒子4の分散性および耐久性をさらに高めることができる。
The average particle size of the primary particles of the
さらに、無機化合物の粒子8の一次粒子の平均粒径を前記範囲内とすることにより、無機化合物の粒子8同士の隙間には、無機化合物の粒子8の数分の一程度の大きさの隙間が生じる。このため、この隙間には必然的に半導体粒子6が複数個充填される確率が高くなり、塊状や鎖状に半導体粒子6が連結してなる連結体(二次粒子)が形成される。半導体粒子6と無機化合物の粒子8との分布形態が緻密であれば、連結体の形状は球形に近づくこととなる。
Further, by setting the average particle size of the primary particles of the
無機化合物の粒子8の平均粒径を適宜変更することにより、半導体粒子6の二次粒子の平均粒径を制御することもできる。例えば、無機化合物の粒子8の粒径を大きくすることにより、半導体粒子6の二次粒子の平均粒径が大きくなる傾向を示し、無機化合物の粒子8の粒径を小さくすることにより、半導体粒子6の二次粒子の平均粒径が小さくなる傾向を示す。
The average particle size of the secondary particles of the
一方、複合粒子4全体における半導体粒子6の含有量は、前述した範囲内に設定されることにより、確率的に半導体粒子6同士が凝集する確率が高くなる。
On the other hand, the content of the
この場合も、半導体粒子6の含有量を適宜変更することにより、半導体粒子6の二次粒子の平均粒径を制御することができる。例えば、半導体粒子6の含有量を多くすることにより、半導体粒子6の二次粒子の平均粒径が大きくなる傾向を示し、半導体粒子6の含有量を少なくすることにより、半導体粒子6の二次粒子の平均粒径が小さくなる傾向を示す。
Also in this case, the average particle diameter of the secondary particles of the
具体的には、複合粒子4を製造する際に、例えば、半導体粒子の一次粒子の平均粒径が1〜10nmであり、無機化合物の粒径が1〜30nmである場合、複合粒子中の半導体粒子の含有率を30〜90体積%とすることにより、半導体粒子6同士を塊状または鎖状またはネットワーク状に連結させることが可能になる。
Specifically, when the composite particles 4 are produced, for example, when the average particle size of the primary particles of the semiconductor particles is 1 to 10 nm and the particle size of the inorganic compound is 1 to 30 nm, the semiconductor in the composite particles By setting the content rate of the particles to 30 to 90% by volume, the
さらに、例えば、半導体粒子の一次粒子の平均粒径が1〜10nmであり、無機化合物の粒径が1〜30nmである場合、複合粒子中の半導体粒子の含有率を70〜90体積%とすることにより、鎖状をなす半導体粒子6の連結体がより長くなり、良好な網状のネットワークを構築することができる。
Furthermore, for example, when the average particle size of the primary particles of the semiconductor particles is 1 to 10 nm and the particle size of the inorganic compound is 1 to 30 nm, the content of the semiconductor particles in the composite particles is 70 to 90% by volume. As a result, the connected body of the
また、本発明の複合粒子では、リチウム含有量を好ましくは3重量%以下、より好ましくは2重量%以下、さらに好ましくは1重量%以下にすることにより、分散媒に対する分散性と耐久性の向上という課題を解決することができる。この理由は、詳しくは解明されていないものの、リチウムが、大気中の湿気を吸着させることにより、半導体粒子と無機化合物の粒子との吸着(凝集)を阻害しているためであると考えられる。 In the composite particles of the present invention, the lithium content is preferably 3% by weight or less, more preferably 2% by weight or less, and even more preferably 1% by weight or less, thereby improving dispersibility and durability with respect to the dispersion medium. Can solve the problem. Although the reason for this is not clarified in detail, it is considered that lithium inhibits adsorption (aggregation) between semiconductor particles and inorganic compound particles by adsorbing moisture in the atmosphere.
すなわち、リチウムは複合微粒子に分布し、半導体粒子と無機化合物の粒子との円滑な吸着(凝集)を妨げるため、複合粒子はその粒子形状が球形にならず、異形状になり易くなると考えられる。さらには、異形状になった場合、半導体粒子が露出し易くなるため、露出した半導体粒子についてはその活性を制御することができなくなる。その結果、樹脂組成物の耐光性、長期安定性が低下するものと考えられる。 In other words, lithium is distributed in the composite fine particles and hinders smooth adsorption (aggregation) between the semiconductor particles and the inorganic compound particles, so that the composite particles are not likely to have a spherical particle shape and are likely to have an irregular shape. Furthermore, when it becomes an irregular shape, the semiconductor particles are likely to be exposed, so that the activity of the exposed semiconductor particles cannot be controlled. As a result, it is considered that the light resistance and long-term stability of the resin composition are lowered.
これに対し、本発明によれば、リチウム含有量を前記範囲内に制御したことにより、上記のような課題を確実に解決することができる。また、リチウム含有量を前記範囲内とすることにより、発光量子収率をも高めることができる。 On the other hand, according to the present invention, the above-described problems can be reliably solved by controlling the lithium content within the above range. Further, by setting the lithium content within the above range, the emission quantum yield can be increased.
リチウム含有量を前記範囲内にする方法としては、例えば、半導体粒子または複合粒子に洗浄処理を施す方法、半導体粒子の分散液をイオン交換樹脂(透過膜)に通す方法等が挙げられる。 Examples of the method of bringing the lithium content into the above range include a method of subjecting semiconductor particles or composite particles to a washing treatment, a method of passing a dispersion of semiconductor particles through an ion exchange resin (permeable membrane), and the like.
また、原料中にリチウムを用いない半導体粒子の製造方法(例えば、酸化亜鉛合成法等)を用いても、リチウム含有量を前記範囲内にすることができる。 Moreover, even if it uses the manufacturing method (for example, zinc oxide synthesis method etc.) of the semiconductor particle which does not use lithium in a raw material, lithium content can be made into the said range.
一方、リチウム含有量を前記上限値以下にすれば、上述したような効果が得られるが、好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上、さらに好ましくは0.5重量%以上という下限値が設定されてもよい。リチウム含有量をこの下限値以上とすることにより、上記の課題をより確実に解決することができる。これは、上記の課題を解決するという効果は、リチウム含有量の減少に伴って顕著になるものの、効果の大きさには極大値が存在しており、この極大値が前記下限値よりリチウム含有量が多い領域に位置しているからである。すなわち、リチウム含有量を前記下限値未満とした場合、発光特性が低下するおそれがある。 On the other hand, if the lithium content is less than or equal to the above upper limit, the effects as described above can be obtained, but preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, and further preferably 0.5% by weight. A lower limit value of% or more may be set. By making lithium content more than this lower limit, said subject can be solved more reliably. Although the effect of solving the above-mentioned problem becomes conspicuous as the lithium content decreases, there is a maximum value in the magnitude of the effect, and this maximum value contains lithium from the lower limit. This is because it is located in a region having a large amount. That is, when the lithium content is less than the lower limit, the light emission characteristics may be deteriorated.
また、本発明では、複合粒子中の酢酸の含有量が20重量%以下であるのが好ましく、10重量%以下であるのがより好ましく、9重量%以下であるのがさらに好ましく、8重量%以下であるのが最も好ましい。酢酸の含有量を前記範囲内とすることにより、耐熱性、耐候性が向上する。 In the present invention, the acetic acid content in the composite particles is preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, still more preferably 9% by weight or less, and 8% by weight. Most preferably: By setting the content of acetic acid within the above range, heat resistance and weather resistance are improved.
なお、酢酸についても、好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上という下限値が設定されてもよい。酢酸の含有量をこの下限値以上とすることにより、上記の課題をより確実に解決するとともに、発光量子収率を高めることができる。 For acetic acid, a lower limit of preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more may be set. By setting the acetic acid content to be equal to or higher than this lower limit, the above-mentioned problems can be solved more reliably and the emission quantum yield can be increased.
さらに、本発明では、複合粒子中のその他のイオン性不純物について、その総含有量を0.5重量%以下とするのが好ましく、0.3重量%以下とするのがより好ましい。これらのイオン性不純物も、複合粒子の特性に影響を及ぼすため、その含有量を少なくすることで、本発明の効果がより顕著になる。 Furthermore, in the present invention, the total content of other ionic impurities in the composite particles is preferably 0.5% by weight or less, and more preferably 0.3% by weight or less. Since these ionic impurities also affect the characteristics of the composite particles, the effect of the present invention becomes more remarkable by reducing the content thereof.
なお、その他のイオン性不純物としては、例えば、F−、Cl−、NO2 −、Br−、NO3 −、PO4 3−、SO4 2−、(COO)2 2−、HCOO−、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+等が挙げられる。 Other ionic impurities include, for example, F − , Cl − , NO 2 − , Br − , NO 3 − , PO 4 3− , SO 4 2− , (COO) 2 2− , HCOO − , Na + , NH 4 + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ and the like.
このようなリチウム、酢酸、イオン性不純物の各含有量は、例えばイオンクロマト分析法により測定することができる。なお、リチウムクロマト分析の場合、前述したリチウム含有量、酢酸含有量は、それぞれリチウムイオン含有量、酢酸イオン含有量として測定される。 Such contents of lithium, acetic acid, and ionic impurities can be measured by, for example, ion chromatography analysis. In the case of lithium chromatographic analysis, the above-described lithium content and acetic acid content are measured as lithium ion content and acetate ion content, respectively.
イオンクロマト分析は、イオンクロマトグラフィーを用い、例えば以下のような手順で行われる。 The ion chromatographic analysis is performed by the following procedure, for example, using ion chromatography.
まず、分析に供する試料を容器にとり、超純水で希釈する。その後、容器を密閉した後、恒温器に投入し、例えば125℃×20時間で容器に熱水処理を施す。 First, a sample to be analyzed is placed in a container and diluted with ultrapure water. Then, after sealing the container, the container is put into a thermostatic chamber, and the container is subjected to hot water treatment at, for example, 125 ° C. × 20 hours.
次いで、熱水処理を施した容器を室温まで徐冷する。そして、容器内の試料に遠心分離処理およびフィルターろ過処理を施し、各処理を経た試料をイオンクロマト分析の検液とする。 Next, the container subjected to the hot water treatment is gradually cooled to room temperature. Then, the sample in the container is subjected to a centrifugal separation process and a filter filtration process, and the sample after each process is used as a test solution for ion chromatography analysis.
次いで、イオンクロマトグラフィーに、得られた検液および既知の濃度のイオン類標準試料を導入し、検量線法により検液中の各イオンの含有量を定量する。 Subsequently, the obtained test solution and an ion standard sample having a known concentration are introduced into ion chromatography, and the content of each ion in the test solution is quantified by a calibration curve method.
以上のようにして、リチウム含有量、酢酸含有量、およびその他のイオン性不純物含有量を測定することができる。 As described above, the lithium content, the acetic acid content, and the content of other ionic impurities can be measured.
また、本発明の複合粒子は、熱重量分析において、以下の条件を満足することが好ましい。 The composite particles of the present invention preferably satisfy the following conditions in thermogravimetric analysis.
例えば、複合粒子について、室温から10℃/分で昇温させたときの250〜500℃の間における重量減少量(減少率)を測定する熱重量分析を行う。 For example, the composite particles are subjected to thermogravimetric analysis for measuring the weight loss (reduction rate) between 250 and 500 ° C. when the temperature is raised from room temperature at 10 ° C./min.
本発明の複合粒子では、この熱重量分析により測定された重量減少量が、20%以下であるのが好ましく、15%以下であるのがより好ましい。このような複合粒子は、熱重量分析において重量減少の測定対象となる物質、特に有機系の不純物の含有量が非常に小さいことを示すものであり、上記の課題をより確実に解決し得るものとなる。また、発光量子収率もより高いものとなる。 In the composite particles of the present invention, the amount of weight loss measured by thermogravimetric analysis is preferably 20% or less, and more preferably 15% or less. Such a composite particle indicates that the content of a substance to be measured for weight loss in thermogravimetric analysis, in particular, the content of organic impurities, is very small, and can solve the above problems more reliably. It becomes. In addition, the emission quantum yield is higher.
以上のような複合粒子は、前述したように、吸収・発光特性が高く、高性能の波長変換材料として用いられる。このため、例えば、EL照明、光通信、EL表示体、LED照明、太陽電池、バイオイメージング等の各種デバイスが備える光学材料に用いることができる。特に、LED照明、太陽電池等が備える波長変換材料として好ましく用いられる。 As described above, the composite particles as described above have high absorption / emission characteristics and are used as a high-performance wavelength conversion material. For this reason, it can use for optical materials with which various devices, such as EL illumination, optical communication, EL display body, LED illumination, a solar cell, bioimaging, are provided, for example. In particular, it is preferably used as a wavelength conversion material provided in LED lighting, solar cells and the like.
また、上述したような用途に用いられる場合には、特に本発明の複合粒子の発光量子収率が、可視光領域または近紫外領域の励起波長で30%以上であるのが好ましく、40%以上であるのがより好ましい。 Further, when used in the above-described applications, the emission quantum yield of the composite particles of the present invention is preferably 30% or more at the excitation wavelength in the visible light region or near ultraviolet region, and preferably 40% or more. It is more preferable that
次に、上述したような半導体粒子の製造方法および複合粒子の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing semiconductor particles and a method for manufacturing composite particles as described above will be described.
[1]半導体粒子の製造
まず、半導体粒子の製造方法について説明する。半導体粒子の製造方法としては、例えば、ゾル−ゲル法、ソルボサーマル法(水熱合成法を含む)、硝酸亜鉛を用いた合成方法(半導体粒子が酸化亜鉛の粒子の場合)のような各種液相法、火炎法、スパッタリング法のような各種気相法等が挙げられる。
[1] Production of Semiconductor Particles First, a method for producing semiconductor particles will be described. Examples of the method for producing semiconductor particles include various liquids such as a sol-gel method, a solvothermal method (including a hydrothermal synthesis method), and a synthesis method using zinc nitrate (when the semiconductor particles are zinc oxide particles). Examples include various gas phase methods such as a phase method, a flame method, and a sputtering method.
ここでは、一例としてゾル−ゲル法により酸化亜鉛の半導体粒子を製造する方法ついて説明する。 Here, as an example, a method for producing zinc oxide semiconductor particles by a sol-gel method will be described.
まず、原料として酢酸亜鉛またはその水和物(例えば、酢酸亜鉛二水和物等)を用意し、これを溶媒中に溶解する。溶媒としては、例えば、エタノール、プロパノール、ヘキサン等が挙げられる。 First, zinc acetate or a hydrate thereof (for example, zinc acetate dihydrate) is prepared as a raw material and dissolved in a solvent. Examples of the solvent include ethanol, propanol, hexane, and the like.
次いで、必要に応じて、溶液に還流処理を行う。還流処理における加熱温度は、溶媒の揮発性や溶質の反応温度に応じて適宜設定されるが、60〜100℃程度であるのが好ましく、また、還流処理の時間は、30分〜10時間程度とされる。 Next, the solution is refluxed as necessary. The heating temperature in the reflux treatment is appropriately set according to the volatility of the solvent and the reaction temperature of the solute, but is preferably about 60 to 100 ° C., and the duration of the reflux treatment is about 30 minutes to 10 hours. It is said.
次いで、得られた溶液にアルカリ金属の水酸化物を添加し、低温下(例えば10℃以下)にて静置する。これにより、酸化亜鉛半導体粒子の分散液が得られる。アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム等が挙げられる。 Next, an alkali metal hydroxide is added to the obtained solution, and the mixture is allowed to stand at a low temperature (for example, 10 ° C. or lower). Thereby, the dispersion liquid of a zinc oxide semiconductor particle is obtained. Examples of the alkali metal include lithium and sodium.
なお、希土類元素をドープした半導体粒子を製造する場合、酢酸亜鉛またはその水和物に加え、希土類元素の酢酸塩またはその水和物(例えば、酢酸エルビウム四水和物、酢酸ユーロピウム四水和物等)を添加するようにすればよい。
以上のようにして半導体粒子を製造することができる。
When producing semiconductor particles doped with rare earth elements, in addition to zinc acetate or hydrates thereof, acetates of rare earth elements or hydrates thereof (for example, erbium acetate tetrahydrate, europium acetate tetrahydrate) Etc.) may be added.
Semiconductor particles can be manufactured as described above.
また、得られた半導体粒子の分散液について、洗浄処理を施すのが好ましい。これにより、半導体粒子に付着したリチウム、酢酸、イオン性不純物、有機系不純物等の各種不純物を除去することができる。 The obtained dispersion of semiconductor particles is preferably subjected to a washing treatment. As a result, various impurities such as lithium, acetic acid, ionic impurities, and organic impurities attached to the semiconductor particles can be removed.
洗浄処理としては、例えば、半導体粒子の分散液に洗浄液に添加する方法等が挙げられる。必要に応じて、洗浄液に振動、超音波等を付加してもよい。 Examples of the cleaning treatment include a method of adding the semiconductor particle dispersion to the cleaning liquid. You may add a vibration, an ultrasonic wave, etc. to a washing | cleaning liquid as needed.
洗浄液としては、例えば、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、アセトン等が挙げられる。 Examples of the cleaning liquid include hexane, pentane, heptane, octane, cyclohexane, and acetone.
このうち、洗浄液には、特にヘキサンが好ましく用いられる。ヘキサンによれば、極性が比較的低いため、半導体粒子の分散液の極性を大きく変化させることができる。その結果、半導体粒子とイオン性不純物、有機系不純物との分離性能、すなわち洗浄処理の効率が向上するという効果が得られる。 Of these, hexane is particularly preferably used for the cleaning liquid. Since hexane has a relatively low polarity, the polarity of the dispersion liquid of semiconductor particles can be greatly changed. As a result, the effect of improving the separation performance between the semiconductor particles, the ionic impurities, and the organic impurities, that is, the efficiency of the cleaning process can be obtained.
なお、半導体粒子に付着したリチウム、酢酸、イオン性不純物、有機系不純物等の各種不純物を除去する方法としては、上記の洗浄処理の他に、(i)後述する複合粒子の製造段階で上記と同様の洗浄処理を施す方法、(ii)半導体粒子の分散液をイオン交換樹脂(透過膜)に通す方法等が挙げられる。 As a method for removing various impurities such as lithium, acetic acid, ionic impurities and organic impurities adhering to the semiconductor particles, in addition to the above-described cleaning treatment, (i) Examples include a method of performing the same cleaning treatment, and (ii) a method of passing a dispersion of semiconductor particles through an ion exchange resin (permeable membrane).
さらには、リチウムを用いない半導体粒子の作製方法(例えば、酸化亜鉛合成法等)を用いることにより、リチウム含有量の少ない複合粒子を製造することもできる。 Furthermore, composite particles having a low lithium content can be produced by using a method for producing semiconductor particles that does not use lithium (for example, a zinc oxide synthesis method).
また、洗浄液の添加量は、半導体粒子の分散液の体積を1としたとき、体積比で1〜10程度であるのが好ましく、2〜5程度であるのがより好ましい。洗浄液の添加量が前記下限値を下回った場合、前述した洗浄の効果が損なわれる。一方、洗浄液の添加量が前記上限値を上回った場合、それ以上、洗浄液の効果の向上が期待できない。 Further, the addition amount of the cleaning liquid is preferably about 1 to 10 and more preferably about 2 to 5 in volume ratio, where the volume of the semiconductor particle dispersion is 1. When the addition amount of the cleaning liquid falls below the lower limit, the above-described cleaning effect is impaired. On the other hand, when the addition amount of the cleaning liquid exceeds the upper limit, no further improvement in the cleaning liquid effect can be expected.
なお、洗浄処理の回数は、特に限定されず、複数回であってもよい。 In addition, the frequency | count of a washing process is not specifically limited, Multiple times may be sufficient.
[2]複合粒子の製造
続いて、複合粒子の製造方法について説明する。本発明の複合粒子は、いかなる方法で製造されたものであってもよく、例えば、半導体粒子の分散液と無機化合物の粒子の分散液とを混合し、混合液を各種霧化法により微細な液滴にし、乾燥させる噴霧乾燥法が好ましく用いられる。
[2] Manufacture of Composite Particles Next, a method for manufacturing composite particles will be described. The composite particles of the present invention may be produced by any method. For example, a dispersion of semiconductor particles and a dispersion of inorganic compound particles are mixed, and the mixture is finely divided by various atomization methods. A spray-drying method in which droplets are formed and dried is preferably used.
各種霧化法には、混合液を微細な液滴にする方法ならばいかなる方法をも用いられるが、超音波霧化器や2流体ノズルを用いて霧化させる方法が好ましく用いられ、さらに超音波霧化器が好ましく用いられる。超音波霧化器は、混合液を加熱することなく、数ミクロンサイズの液滴を作製することができる。このことにより、熱により半導体粒子を劣化させることなく、混合液を霧化することができる。また、各種霧化法によって作製された液滴は、サイクロン等の分級装置により、より小さなサイズの液滴に分離される方が好ましい。分級装置を用いることにより、最終的に、粒径数十ナノメートル以下の均一な複合微粒子を作製することができる。 As the various atomization methods, any method can be used as long as the mixed liquid is made into fine droplets, but an atomization method using an ultrasonic atomizer or a two-fluid nozzle is preferably used. A sonic atomizer is preferably used. The ultrasonic atomizer can produce droplets having a size of several microns without heating the mixed liquid. This makes it possible to atomize the mixed liquid without deteriorating the semiconductor particles due to heat. Moreover, it is preferable that the droplets produced by various atomization methods are separated into smaller sized droplets by a classifier such as a cyclone. By using the classification device, uniform composite fine particles having a particle diameter of several tens of nanometers or less can be finally produced.
液滴の乾燥方法には、液滴内の溶媒を乾燥できる方法であればいかなる方法でもよいが、例えば、加熱した炉に通す方法やレーザーやマイクロ波を照射する方法が用いられる。
なお、噴霧乾燥法の詳細は、J.Appl.Phys.89(2001) 6431に記載されている。
Any method may be used for drying the droplets as long as the solvent in the droplets can be dried. For example, a method of passing through a heated furnace or a method of irradiating with laser or microwave is used.
The details of the spray drying method are described in J. Appl. Phys. 89 (2001) 6431.
複合粒子を製造する場合、その製造時の雰囲気は特に限定されないが、複合粒子の変質・劣化を避ける観点から不活性雰囲気または還元性雰囲気であるのが好ましい。 When producing the composite particles, the atmosphere during the production is not particularly limited, but an inert atmosphere or a reducing atmosphere is preferable from the viewpoint of avoiding deterioration and deterioration of the composite particles.
なお、半導体粒子が酸化亜鉛等の酸化物系半導体粒子である場合には、製造時の雰囲気として半導体粒子に対する還元能を有する気体が好ましく用いられる。このような気体を用いることにより、酸化亜鉛が一部還元され、酸化亜鉛中に酸素欠陥が形成される。この酸素欠陥は、酸化亜鉛の発光中心となる点欠陥の1つであるから、上記還元により、複合粒子は発光特性に優れたものとなる。 In the case where the semiconductor particles are oxide semiconductor particles such as zinc oxide, a gas having a reducing ability for the semiconductor particles is preferably used as an atmosphere during the production. By using such a gas, the zinc oxide is partially reduced, and oxygen defects are formed in the zinc oxide. Since this oxygen defect is one of the point defects that become the emission center of zinc oxide, the above-described reduction makes the composite particles excellent in emission characteristics.
このような還元能を有する気体(還元性気体)としては、例えば、水素、一酸化炭素等が挙げられる。このうち、還元能の大きさ、安全性等の観点から、水素が好ましく用いられる。 Examples of the gas having such reducing ability (reducing gas) include hydrogen and carbon monoxide. Among these, hydrogen is preferably used from the viewpoints of reduction ability, safety, and the like.
また、必要に応じて、製造後の複合粒子を粉砕工程に供するようにしてもよい。粉砕方法としては、ボールミル、ビーズミル等の各種粉砕機、超音波分散装置等の各種分散機を用いる方法が挙げられる。
さらには、必要に応じて、分級処理を行うようにしてもよい。
Moreover, you may make it use the composite particle after manufacture for a grinding | pulverization process as needed. Examples of the pulverization method include a method using various pulverizers such as a ball mill and a bead mill, and various dispersers such as an ultrasonic dispersion apparatus.
Furthermore, classification processing may be performed as necessary.
(樹脂組成物)
本発明の樹脂組成物は、本発明の複合粒子と、硬化性樹脂とを有するものである。このような樹脂組成物は、各種塗布法を用いることにより、高価な真空装置の使用や高温での熱処理を伴うことなく、各種デバイスに対して、本発明の複合粒子を容易に供給(塗布)し、固定することができる。これにより、各種デバイスに対して、前述した波長変換機能を付加することができ、各種デバイスの機能向上を図ることができる。
(Resin composition)
The resin composition of the present invention has the composite particles of the present invention and a curable resin. Such a resin composition can easily supply (apply) the composite particles of the present invention to various devices without using an expensive vacuum apparatus or heat treatment at a high temperature by using various application methods. And can be fixed. Thereby, the wavelength conversion function mentioned above can be added with respect to various devices, and the function improvement of various devices can be aimed at.
硬化性樹脂には、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができるが、特に光透過性を有するものが好ましく用いられる。このような硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エチレンビニルアセテート(EVA)樹脂等が挙げられる。これらを用いることにより、樹脂組成物の光透過性をより高めることができる。 As the curable resin, a photocurable resin, a thermosetting resin, or the like can be used, and in particular, a resin having light permeability is preferably used. Examples of such curable resins include epoxy resins, acrylic resins, silicone resins, and ethylene vinyl acetate (EVA) resins. By using these, the light transmittance of the resin composition can be further enhanced.
このうちエポキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂またはこれらの水添化物、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート骨格を有するエポキシ樹脂、カルド骨格を有するエポキシ樹脂、ポリシロキサン構造を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。直接アモルファスシリコンなどの光起電層や反射防止膜を形成するなど、樹脂組成物に耐熱性を必要とする場合は、脂環式構造を有するものが好ましい。脂環式エポキシ樹脂としては、例えば、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル3’、4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、1,2,8,9−ジエポキシリモネン、ε−カプロラクトンオリゴマーの両端にそれぞれ3,4−エポキシシクロヘキシルメタノールと3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸がエステル結合したもの、水添ビフェニル骨格、および水添ビスフェノールA骨格を有する脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
Among these resins, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin or hydrogenated products thereof, epoxy resin having dicyclopentadiene skeleton, triglycidyl Examples thereof include an epoxy resin having an isocyanurate skeleton, an epoxy resin having a cardo skeleton, and an epoxy resin having a polysiloxane structure. When the resin composition requires heat resistance, such as directly forming a photovoltaic layer such as amorphous silicon or an antireflection film, those having an alicyclic structure are preferred. Examples of the alicyclic epoxy resin include 3,4-
また、アクリル系樹脂としては、2つ以上の官能基を有する(メタ)アクリレートであれば、特に限定されないが、直接アモルファスシリコンなどの光起電層や反射防止膜を形成するなど、樹脂組成物に耐熱性を必要とする場合は、脂環式構造を有するものが好ましい。脂環式構造を有する(メタ)アクリレートとしては、特に、以下の一般式(1)および一般式(2)より選ばれた少なくとも1種以上の(メタ)アクリレートを重合したアクリル樹脂が好ましい。 The acrylic resin is not particularly limited as long as it is a (meth) acrylate having two or more functional groups, but a resin composition such as directly forming a photovoltaic layer or an antireflection film such as amorphous silicon. When heat resistance is required, those having an alicyclic structure are preferable. As the (meth) acrylate having an alicyclic structure, an acrylic resin obtained by polymerizing at least one (meth) acrylate selected from the following general formula (1) and general formula (2) is particularly preferable.
より好ましくは、一般式(1)において、R1、R2が水素で、aが1、bが0である構造を有するジシクロペンタジエニルジアクリレート、一般式(2)において、Xが−CH2OCOCH=CH2で、R3、R4が水素で、Pが1である構造を有するパーヒドロ−1,4;5,8−ジメタノナフタレン−2,3,7−(オキシメチル)トリアクリレート、および、X、R3、R4がすべて水素で、Pが0または1である構造を有するアクリレートより選ばれた少なくとも1種のアクリレートが用いられ、粘度等の点を考慮すると、さらに好ましくは、X、R3、R4がすべて水素で、Pが0である構造を有するノルボルナンジメチロールジアクリレートが用いられる。 More preferably, in the general formula (1), R 1 and R 2 are hydrogen, a is 1 and b is 0. In the general formula (2), X is — Perhydro-1,4; 5,8-dimethananaphthalene-2,3,7- (oxymethyl) tri having a structure in which CH 2 OCOCH═CH 2 , R 3 , R 4 are hydrogen and P is 1 An acrylate, and at least one acrylate selected from acrylates having a structure in which X, R 3 and R 4 are all hydrogen and P is 0 or 1, are more preferable in consideration of viscosity and the like. In this case, norbornane dimethylol diacrylate having a structure in which X, R 3 and R 4 are all hydrogen and P is 0 is used.
また、アクリル樹脂として、水分散型アクリル樹脂を用いることができる。水分散型アクリル樹脂とは、水を主成分とする分散媒に分散したアクリルモノマー、オリゴマー、またはポリマーであり、水分散液のような希薄な状態では架橋反応がほとんど進行しないが、水を蒸発させると常温でも架橋反応が進行し固化するタイプ、または、自己架橋可能な官能基を有し、触媒や重合開始剤、反応促進剤などの添加剤を用いなくとも加熱のみで架橋し固化するタイプのアクリル樹脂である。 A water-dispersed acrylic resin can be used as the acrylic resin. A water-dispersed acrylic resin is an acrylic monomer, oligomer, or polymer that is dispersed in a dispersion medium containing water as the main component. In a dilute state like an aqueous dispersion, the crosslinking reaction hardly proceeds, but water is evaporated. If this is done, the crosslinking reaction will proceed and solidify at room temperature, or it will have a functional group capable of self-crosslinking, and it will be crosslinked and solidified only by heating without the use of additives such as catalysts, polymerization initiators, and reaction accelerators. Acrylic resin.
前者のタイプでは水分散液のような希薄な状態では架橋反応がほとんど進行せず、水を蒸発させると常温でも架橋反応が進行し固化するものであれば特に制限されるものではなく、触媒や重合開始剤、反応促進剤などの添加剤を用いてもよいし、自己架橋可能な官能基を利用してもよい。また、反応を完結させる目的で加熱することは制限されない。自己架橋可能な官能基としては特に限定されないが、例えば、カルボキシル基同士、エポキシ基同士、メチロール基同士、ビニル基同士、一級アミド基同士、アルコキシシリル基同士、メチロール基とアルコキシメチル基、カルボニル基とヒドラジド基、カルボジイミド基とカルボキシル基などが挙げられる。水分散型アクリル樹脂は、波長変換物質を含有する複合粒子が水に親和性がある場合に好適に用いられる。 In the former type, the crosslinking reaction hardly proceeds in a dilute state such as an aqueous dispersion, and if water is evaporated and the crosslinking reaction proceeds and solidifies at room temperature, it is not particularly limited. Additives such as a polymerization initiator and a reaction accelerator may be used, or a functional group capable of self-crosslinking may be used. Further, heating for the purpose of completing the reaction is not limited. The self-crosslinkable functional group is not particularly limited. For example, carboxyl groups, epoxy groups, methylol groups, vinyl groups, primary amide groups, alkoxysilyl groups, methylol groups and alkoxymethyl groups, carbonyl groups And hydrazide group, carbodiimide group and carboxyl group. The water-dispersed acrylic resin is suitably used when the composite particles containing the wavelength conversion substance have an affinity for water.
一方、シリコーン系樹脂としては、市販のLED用シリコーン樹脂等が挙げられる。
また、架橋性を有するエチレンビニルアセテート樹脂には、酢酸ビニル含有率(VA含有量)が25重量%以上のものが好ましく用いられ、例えば、三井化学ファブロ株式会社のソーラーエバ(商標)等を好適に用いることができる。
On the other hand, examples of the silicone-based resin include commercially available silicone resins for LEDs.
In addition, as the ethylene vinyl acetate resin having crosslinkability, those having a vinyl acetate content (VA content) of 25% by weight or more are preferably used. For example, Solar Eva (trademark) manufactured by Mitsui Chemicals Fabro Co., Ltd. is suitable. Can be used.
なお、上述したような硬化性樹脂とは、最終的にネットワーク構造を形成するものであればよく、イオンを媒体としてネットワークを形成するアイオノマー樹脂なども使用することができる。 Note that the curable resin as described above may be any resin that finally forms a network structure, and ionomer resins that form a network using ions as a medium can also be used.
硬化性樹脂の含有量(体積分率)は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の20〜65体積%であるのが好ましく、特に30〜55体積%であるのがより好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に発光特性、耐久性に優れる。 Although content (volume fraction) of curable resin is not specifically limited, It is preferable that it is 20-65 volume% of the whole resin composition, and it is more preferable that it is especially 30-55 volume%. When the content is within the above range, the light emission characteristics and durability are particularly excellent.
一方、複合粒子の含有量(体積分率)は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の30〜70体積%であるのが好ましく、特に40〜60体積%であるのがより好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に樹脂組成物の成形性を確保することができ、かつ、樹脂組成物中において複合粒子の充填性が確保されるため、複合粒子が規則的に均一に配列し易くなる。その結果、樹脂組成物を層状に成形した場合、層の透明性が高くなる。 また、特に30〜70体積%で、複合粒子同士の連結効果が生じ、複合体粒子中の半導体粒子の連結が拡大しさらに発光特性が向上する。この効果は、複合粒子中の半導体粒子がネットワーク状に連結しているほど、また、複合粒子の含有量(体積分率)が大きいほど、より大きくなる。 On the other hand, the content (volume fraction) of the composite particles is not particularly limited, but is preferably 30 to 70% by volume, more preferably 40 to 60% by volume, based on the entire resin composition. When the content is within the above range, particularly the moldability of the resin composition can be ensured, and since the filling property of the composite particles in the resin composition is ensured, the composite particles are regularly and uniformly. It becomes easy to arrange. As a result, when the resin composition is molded into a layer, the transparency of the layer is increased. In particular, at 30 to 70% by volume, a connecting effect between the composite particles is generated, the connection of the semiconductor particles in the composite particles is expanded, and the light emission characteristics are further improved. This effect becomes greater as the semiconductor particles in the composite particles are connected in a network, and as the content (volume fraction) of the composite particles is larger.
また、本発明の樹脂組成物には、上述した硬化性樹脂および複合粒子以外に、架橋を促進させるための触媒、架橋剤、他の波長変換物質、複合粒子と樹脂との親和性を向上し、複合粒子の分散性を向上させるためのアルコキシ基を有する化合物、カップリング剤、界面活性剤等の各種添加物を含有していてもよい。 In addition to the above-described curable resin and composite particles, the resin composition of the present invention improves the affinity between the catalyst for promoting crosslinking, a crosslinking agent, other wavelength converting substances, and composite particles and the resin. Various additives such as a compound having an alkoxy group for improving the dispersibility of the composite particles, a coupling agent, and a surfactant may be contained.
このような添加物としては、例えば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等のケイ素のアルコキシド化合物、アミノシラン、エポキシシラン、アクリルシラン等のケイ素を含有する各種カップリング剤、アルミニウム、チタンなどのケイ素以外の元素を含むアルコキシ基含有化合物等が挙げられる。 Examples of such additives include silicon alkoxide compounds such as tetraethoxysilane and tetramethoxysilane, various coupling agents containing silicon such as aminosilane, epoxysilane, and acrylic silane, and silicon other than silicon such as aluminum and titanium. Examples thereof include an alkoxy group-containing compound containing an element.
また、半導体粒子を含有する複合粒子を硬化性樹脂に分散させるときには、ケイ素を含有するシランカップリング剤を分散剤として使用することが好ましい。シランカップリング剤としては、窒素またはアミノ基を有するものが好ましく用いられ、アミノシランやアザシラン等が好ましく用いられる。アミノシランを使用する場合、アルコキシ基が2官能であるジシランやアルコキシ基が1官能であるモノシランが好ましく、コストと性能のバランスからN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等が好ましく用いられる。アザシランを使用する場合、環状アザシラン等が好ましく用いられ、コストと性能のバランスから2,2−ジメトキシ−1,6−ジアザ−2−シラシクロオクタン、またはN−メチル−アザ−2,2,4−トリメチルシラシクロペンタン等が好ましく用いられる。 Further, when the composite particles containing semiconductor particles are dispersed in the curable resin, it is preferable to use a silane coupling agent containing silicon as a dispersant. As the silane coupling agent, those having nitrogen or an amino group are preferably used, and aminosilane, azasilane and the like are preferably used. When aminosilane is used, disilane having a bifunctional alkoxy group or monosilane having a monofunctional alkoxy group is preferable, and N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane and the like are preferable from the balance of cost and performance. Preferably used. When azasilane is used, cyclic azasilane or the like is preferably used, and 2,2-dimethoxy-1,6-diaza-2-silacyclooctane or N-methyl-aza-2,2,4 is used from the balance of cost and performance. -Trimethylsilacyclopentane and the like are preferably used.
(波長変換層および光起電装置)
本発明の波長変換層は、本発明の樹脂組成物を、所定の形状に成形し、硬化させてなるものである。このような波長変換層は、吸収光波長に対して発光波長を変化させることにより、特定波長の光を各種デバイスに入射させることができる。
(Wavelength conversion layer and photovoltaic device)
The wavelength conversion layer of the present invention is formed by molding and curing the resin composition of the present invention into a predetermined shape. Such a wavelength conversion layer can make light of a specific wavelength incident on various devices by changing the emission wavelength with respect to the absorption light wavelength.
また、本発明の光起電装置は、本発明の波長変換層を有するものである。このため、光起電装置における光電変換特性に応じて、波長変換層における発光波長を適宜選択することにより、光電変換効率に優れた光起電装置が得られる。 Moreover, the photovoltaic device of the present invention has the wavelength conversion layer of the present invention. For this reason, the photovoltaic device excellent in photoelectric conversion efficiency is obtained by selecting suitably the light emission wavelength in a wavelength conversion layer according to the photoelectric conversion characteristic in a photovoltaic device.
<第1実施形態>
まず、本発明の波長変換層および本発明の光起電装置の第1実施形態について説明する。
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the wavelength conversion layer of the present invention and the photovoltaic device of the present invention will be described.
図1に示す光起電装置(本発明の光起電装置)1は、前述したように、光の照射に伴って起電力を生じる光起電層2と、光起電層2の光の入射面側に設けられ、本発明の樹脂組成物の硬化物で構成された波長変換層(本発明の波長変換層)3とを有している。
As described above, the photovoltaic device 1 (photovoltaic device of the present invention) 1 shown in FIG. 1 includes a
光起電層2は、光により起電力を生じるものであり、p型半導体層、真性半導体層、n型半導体層からなる半導体層と、EVA樹脂組成物などの封止材、半導体層の片面または両側の面に設けられた透明電極層を備えている。
The
半導体層を構成する材料としては、半導体材料であれば特に限定はされないが、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、球状シリコン、アモルファスシリコン、化合物半導体、有機半導体、量子ドット半導体等が挙げられる。 The material constituting the semiconductor layer is not particularly limited as long as it is a semiconductor material, and examples thereof include single crystal silicon, polycrystalline silicon, spherical silicon, amorphous silicon, a compound semiconductor, an organic semiconductor, and a quantum dot semiconductor.
透明電極は、特に限定されないが、例えばITOの膜や酸化錫の膜などにより構成される。なお、光起電装置1の構成はこれに限定されるものではなく、種々の光起電装置1に適用することができる。特に市販の光起電層2を用意して、これに波長変換層3を取り付ける場合、光起電層2の上にさらにガラス、透明電極、無反射層、保護層等が形成されるのが好ましい。この場合、ガラス、透明電極、無反射層、保護層等の上または下に波長変換層3を取り付ければよい。波長変換層3は、紫外領域の太陽光線を可視光領域あるいは近赤外領域に変換する。または、赤外領域の太陽光線を可視光領域あるいは近赤外領域に変換する。変換後の太陽光線は、光起電層2に入射する。したがって、波長変換層3を備えない場合に比べて、光起電層2における光電変換効率が高められるとともに、光起電層2に有機材料が用いられている場合、その劣化を抑制することができる。その結果、例えば太陽電池における光電変換層のような光起電層2の寿命の向上が図られる。
The transparent electrode is not particularly limited, and is formed of, for example, an ITO film or a tin oxide film. The configuration of the
この実施形態において、波長変換層3は、図2に示すように、硬化性樹脂5と、硬化性樹脂5内に分散された複合粒子4を備える。複合粒子4は、前述したように、半導体粒子の活性を制御するとともに、硬化性樹脂5中に均一に分散し得るものであるため、波長変換層3において、複合粒子4は、硬化性樹脂5内に均一に分散している。したがって、波長変換層3は、波長変換した光を、光起電層2全体に対して均等に入射させることができる。
In this embodiment, the
このような波長変換層3は、前述した樹脂組成物を、例えば、光起電層2の表面に塗布して光硬化させることにより形成される。このため、例えば、市販の光起電層2に樹脂組成物を塗布して光硬化させるだけで波長変換層3を形成することができる。
Such a
塗布法としては、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法、インクジェット法、ディスペンサー法等の方法が挙げられる。 Examples of the coating method include a doctor blade method, a spin coating method, a dipping method, a table coating method, a spray method, an applicator method, a curtain coating method, a die coating method, an ink jet method, and a dispenser method.
なお、光起電装置1は、例えば、EL照明、光通信、EL表示体、LED照明、太陽電池、バイオイメージング等の各種デバイスに適用することができる。
Note that the
<第2実施形態>
次に、本発明の光起電装置の第2実施形態について説明する。
図3は、本発明の光起電装置の第2実施形態を模式的に示す断面図である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the photovoltaic device of the present invention will be described.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a second embodiment of the photovoltaic device of the present invention.
以下、第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、本実施形態において第1実施形態と同様の構成部分については、先に説明した構成部分と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 Hereinafter, although the second embodiment will be described, the description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted. In the present embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the components described above, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態では、光起電装置1が2層の波長変換層3を有する以外は、第1実施形態と同様である。
The present embodiment is the same as the first embodiment except that the
図3に示す光起電装置1は、波長変換層3として、紫外領域の太陽光線を可視光領域あるいは近赤外領域に変換する第1波長変換層31と、赤外領域の太陽光線を可視光領域あるいは近赤外領域に変換する第2波長変換層32とを有している。この第2実施形態では、図3に示すように、光起電層2の上方に、光の入射側から第1波長変換層31および第2波長変換層32がこの順で設けられている。
The
一般に、光は、その波長が長いほど物体を透過し易くなるので、相対的に波長の短い紫外領域を可視光領域に変換する第1波長変換層31を、光起電層2の入射光の上流側に設け、相対的に波長の長い赤外領域を可視光領域に変換する第2波長変換層32を、入射光の下流側に設けることにより、各波長変換層31、32に入射する光量をより多く確保することができる。そして、第1波長変換層31では、紫外領域の太陽光線が可視光領域あるいは近赤外領域に変換され、第2波長変換層32では、赤外領域の太陽光線が可視光領域あるいは近赤外領域に変換されることにより、光起電層2に入射する可視光(あるいは近赤外領域)の光量が増大する。その結果、光起電層2における光電変換効率を高めることができる。
In general, the longer the wavelength of light, the easier it is to pass through the object. Therefore, the first
なお、第2波長変換層32は、赤外領域の太陽光線を可視光領域に変換する層に限定されず、第1波長変換層31と同様、紫外領域の太陽光線を可視光領域に変換する波長変換層であって、第1波長変換層31とは組成の異なるものであってもよい。
In addition, the 2nd
また、波長変換層3の積層数は、2層に限らず3層以上であってもよい。
また、波長変換層3の屈折率は、入射光の最も上流に位置する層の屈折率を最も小さくし、光起電層2に近い層ほど屈折率が大きくなるようにすれば、各層の界面における光の反射に伴う損失を抑制することができ、波長変換層3の光透過率を高めることができる。その結果、光起電層2に入射する光量を増大させ、光電変換効率の高い光起電装置1が得られる。
Further, the number of
In addition, the refractive index of the
また、第1波長変換層31および第2波長変換層32は、光起電層2の上方に順次成膜することで形成されるが、その他、別途、本発明の樹脂組成物をフィルム状に成形、硬化してなるフィルムを、接着剤等により光起電層2に対して接着することによっても形成されてもよい。
In addition, the first
なお、以上のような本実施形態においても、第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。 In the present embodiment as described above, the same operations and effects as those in the first embodiment can be obtained.
<第3実施形態>
次に、本発明の光起電装置の第3実施形態について説明する。
図4は、本発明の光起電装置の第3実施形態を模式的に示す断面図である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the photovoltaic device of the present invention will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a third embodiment of the photovoltaic device of the present invention.
以下、第3実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、本実施形態において第1、2実施形態と同様の構成部分については、先に説明した構成部分と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 In the following, the third embodiment will be described. The description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted. In the present embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals as those described above, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態では、2層の波長変換層3の配置が異なる以外は、第2実施形態と同様である。 This embodiment is the same as the second embodiment except that the arrangement of the two wavelength conversion layers 3 is different.
図4に示す光起電装置1は、光起電層2の上方に設けられた第1波長変換層31と、光起電層2の下方に設けられた第2波長変換層32とを有している。
The
前述したように、光は、その波長が長いほど透過し易くなるので、相対的に波長の長い赤外領域は、光起電層2をも十分に透過する透過力を有する。このため、赤外領域を可視光領域に変換する第2波長変換層32を、光起電層2の下方に設けたとしても、第2波長変換層32は、十分な量の赤外領域の太陽光線を受けることができる。
As described above, the longer the wavelength of light, the easier it is to transmit light. Therefore, the infrared region having a relatively long wavelength has a transmission power enough to pass through the
また、図4に示す光起電装置1は、第2波長変換層32の下方に設けられた反射層7を有している。反射層7は、第1波長変換層31、光起電層2および第2波長変換層32を順次透過してきた光を上方に反射する。これにより、反射層7がなければ光電変換に寄与しなかったはずの光を、再び光起電層2に入射させることができる。その結果、光起電層2に入射する光量が増加し、光電変換効率の高い光起電装置1が得られる。
Further, the
さらに、本実施形態では、光起電層2の下方に第2波長変換層32を設け、さらにその下方に反射層7を設けているため、第2波長変換層32では、反射層7で反射する前の光と、反射層7で反射した後の光とがそれぞれ透過する。このため、本実施形態では、第2波長変換層32における波長変換の機会が2回になり、波長変換効率がより高くなる。かかる観点からも、光起電装置1の光電変換効率のさらなる向上が図られる。
Furthermore, in this embodiment, since the second
なお、第1波長変換層31および第2波長変換層32は、光起電層2の各面にそれぞれ成膜することで形成されるが、その他、別途、本発明の樹脂組成物をフィルム状に成形、硬化してなるフィルムを、接着剤等により光起電層2に対して接着することによっても形成されてもよい。
In addition, although the 1st
また、以上のような本実施形態においても、第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。 Also in the present embodiment as described above, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.
<第4実施形態>
次に、本発明の光起電装置の第4実施形態について説明する。
図5〜10は、それぞれ、本発明の光起電装置の第4実施形態を模式的に示す断面図および平面図である。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the photovoltaic device of the present invention will be described.
5 to 10 are a cross-sectional view and a plan view, respectively, schematically showing a fourth embodiment of the photovoltaic device of the present invention.
以下、第4実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、本実施形態において第1実施形態と同様の構成部分については、先に説明した構成部分と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 In the following, the fourth embodiment will be described. The description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted. In the present embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the components described above, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態では、光起電装置が、規則的に分布した点状の樹脂組成物の硬化物を有する以外は、前記第1実施形態と同様である。 In the present embodiment, the photovoltaic device is the same as that in the first embodiment, except that the photovoltaic device has a regularly distributed cured product of the dot-like resin composition.
図5(a)に示す光起電装置1は、光起電層2の上方に設けられ、点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物を複数個有している。これら複数の樹脂組成物の硬化物は、互いの離間距離がほぼ等間隔になっており、光起電層2の上面に規則的に配列している。換言すれば、波長変換層3は、光起電装置1の上面に形成された、本発明の樹脂組成物の硬化物で構成された凹凸構造を有するものとなる。なお、図5(b)に示す波長変換層3の場合、点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物が点在していることから、波長変換層3は途切れ途切れの構造になっているが、このような構造であっても、本明細書では、波長変換層というものとする。
A
波長変換層3が凹凸構造を有していることにより、1つの樹脂組成物の硬化物に入射した光は、反射する場合、図5(a)の上方ではなく、左右方向に反射する確率が高くなる。左右方向に反射した光は、隣り合う硬化物に再び入射し、屈折を伴って光起電層2に入射することとなる。その結果、波長変換層3が凹凸構造を有していない場合には、反射により光起電層2に入射する光が失われていたのに対し、図5(a)に示す波長変換層3の場合、凹凸構造がなければ失われていたはずの光の一部を光起電層2に入射させることができる。すなわち、図5に示す波長変換層3は、上述したような波長変換機能に加え、反射防止機能を有するものとなる。その結果、光起電装置1における光電変換効率をより高めることができる。
When the
凹凸構造の高低差は、斜め方向からの太陽光の吸収とコストとのバランスから、300nm〜100μmであるのが好ましく、1〜50μmであるのがより好ましく、10〜50μmであるのがさらに好ましい。なお、凹凸構造の高低差は、原子間力顕微鏡、共焦点顕微鏡、レーザー顕微鏡等の各種顕微鏡を用いて測定することができる。 The height difference of the concavo-convex structure is preferably from 300 nm to 100 μm, more preferably from 1 to 50 μm, and even more preferably from 10 to 50 μm, from the balance between the absorption of sunlight from the oblique direction and the cost. . The height difference of the concavo-convex structure can be measured using various microscopes such as an atomic force microscope, a confocal microscope, and a laser microscope.
また、凹凸構造の面内周期は、300nm〜50μmであるのが好ましい。凹凸構造の面内周期を前記範囲内とすることにより、凹凸構造の表面で光が反射される確率を特に低下させ、凹凸構造の反射防止機能を特に高めることができる。 The in-plane period of the concavo-convex structure is preferably 300 nm to 50 μm. By setting the in-plane period of the concavo-convex structure within the above range, the probability that light is reflected on the surface of the concavo-convex structure can be particularly reduced, and the antireflection function of the concavo-convex structure can be particularly enhanced.
さらには、波長変換層3の吸収波長領域とほぼ同程度またはそれ以下の周期にするのが好ましい。これにより、波長変換層3に光が入射するとき、フレネル反射が起こり難くなる。そして、凹凸構造の形状によらず、波長変換層3による光の反射が減少し、波長変換層3に入射する光量がより増加することとなる。その結果、光起電層2に入射する光量も増加する。
Furthermore, it is preferable that the period is substantially equal to or less than the absorption wavelength region of the
また、面内直角方向(X方向、Y方向)の凹凸周期は同じであっても異なっていてもよい。また、同じ方向における面内周期のばらつきがあってもよい。凹凸構造の面内周期は、原子間力顕微鏡、共焦点顕微鏡、レーザー顕微鏡、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)等の各種顕微鏡を用いて取得した画像情報をフーリエ変換することにより求めることができる。 Moreover, the uneven | corrugated period of an in-plane perpendicular direction (X direction, Y direction) may be the same, or may differ. There may also be variations in the in-plane cycle in the same direction. The in-plane period of the concavo-convex structure is obtained by Fourier transforming image information acquired using various microscopes such as an atomic force microscope, a confocal microscope, a laser microscope, and a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). Can do.
凹凸構造の形状としては、例えば、ドット、マイクロレンズ、ライン・アンド・スペース(L&S)、ハニカム、セル、四角錐、モスアイ、円錐形など、さまざまな形状が挙げられる。コストと効率の観点から、ドット、マイクロレンズ、L&S、セル、四角錐の形状が好ましく、より好ましくは、ドット、マイクロレンズの形状である。 Examples of the shape of the concavo-convex structure include various shapes such as dots, microlenses, line and space (L & S), honeycombs, cells, square pyramids, moth eyes, and cones. From the viewpoint of cost and efficiency, the shape of a dot, microlens, L & S, cell, or quadrangular pyramid is preferable, and the shape of a dot or microlens is more preferable.
なお、図5〜7および図10に示す凹凸構造は、ドットまたはマイクロレンズの形状をなす凹凸構造の例である。これらの凹凸構造は、平面視形状が略円形をなしており、一方、縦断面形状は略半円形をなしている。 The concavo-convex structure shown in FIGS. 5 to 7 and FIG. 10 is an example of the concavo-convex structure in the form of dots or microlenses. These concavo-convex structures have a substantially circular shape in plan view, while the vertical cross-sectional shape has a substantially semicircular shape.
また、波長変換層3が備える凹凸構造は、図5に示すような途切れ途切れの構造以外に、図6に示すように、光起電層2の上面を覆う平板状の形態をなす樹脂組成物の硬化物と、その上に設けられ、規則的に分布した点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物との積層体の構造であってもよい。このような構造であれば、点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物以外の領域に入射した光も、波長変換層3に入射し、その波長を変換することができる。換言すれば、図6に示す波長変換層3によれば、図5に示す波長変換層3では波長変換することができなかった光についても、波長変換することができるので、光起電層2において光電変換可能な波長領域の光の割合を増やすことができる。
In addition to the discontinuous structure as shown in FIG. 5, the concave-convex structure provided in the
なお、凹凸構造は、点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物の分布は、規則的であっても、不規則的であってもよい。規則的である場合、分布のパターンは特に限定されない。 In the uneven structure, the distribution of the cured product of the resin composition in the form of a dot may be regular or irregular. In the case of regularity, the pattern of distribution is not particularly limited.
また、凹凸構造は、図7(a)に示すように、光が照射される側(上流側)が凸であっても、図7(b)に示すように、光起電層2側が凸であってもどちらでもよいが、光起電層2に多くの光を入射させるという観点では、光起電層2側が凸であるのが好ましい。この場合、凹凸構造は、図7(b)に示すように、光起電層2に埋め込まれた状態になっていてもよい。また、この場合の凹凸構造の面内周期は、300nm〜1μmの範囲にすることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 7A, the concavo-convex structure is convex on the
また、凹凸構造は、隣り合う凹凸が同じ樹脂組成物で構成されていても、異なる樹脂組成物で構成されていてもよい。樹脂組成物の光吸収波長範囲が比較的狭い場合は、光吸収波長範囲を広げるなどの目的で、隣り合う凹凸の樹脂組成物を異なるものに設定することにより、光起電装置1の発電効率を容易に向上させることができる。
Moreover, even if the uneven | corrugated structure is comprised with the same resin composition, the adjacent unevenness | corrugation may be comprised with a different resin composition. When the light absorption wavelength range of the resin composition is relatively narrow, the power generation efficiency of the
さらに、凹凸構造は、図7(c)に示すように、それぞれの凸部に、より小さな微細凹凸形状を有していてもよい。これにより、微細凹凸形状によって光閉じ込め効果が生じ、波長変換層3による光の反射をより減少させることができる。微細凹凸形状の高低差は、100〜500nmが好ましい。
Furthermore, as shown in FIG. 7C, the concavo-convex structure may have a smaller fine concavo-convex shape at each convex portion. Thereby, the light confinement effect is generated by the fine uneven shape, and the reflection of light by the
なお、凹凸構造は、図7(a)の凹凸構造と図7(b)の凹凸構造とを組み合わせた構造、すなわち、光が照射される側と光起電層2側の双方に凸があるような構造であってもよい(図7(d)参照)。この場合、光起電層2側が凸である凹凸構造の面内周期を、光が照射される側が凸である凹凸構造の面内周期より小さくすることが好ましい。これにより、光起電層2に入射する光量を増やすことができる。
The concavo-convex structure is a structure in which the concavo-convex structure of FIG. 7A and the concavo-convex structure of FIG. 7B are combined, that is, both the light irradiation side and the
また、光起電層2側が凸である凹凸構造の面内位置と、光が照射される側が凸である凹凸構造の面内位置とは、互いにずれているのが好ましい。これにより、平面視における波長変換層3の面積をより大きく確保することができ、波長変換層3に入射する光量を増やすことができる。
Moreover, it is preferable that the in-plane position of the concavo-convex structure where the
また、図8に示す凹凸構造は、L&Sの形状をなす凹凸構造の例である。具体的には、図8に示す凹凸構造は、図8(b)に示すように、Y方向に沿って延伸する細長い平面視形状をなしており、一方、縦断面形状は略半円形をなしている。 Moreover, the concavo-convex structure shown in FIG. 8 is an example of the concavo-convex structure having an L & S shape. Specifically, as shown in FIG. 8B, the concavo-convex structure shown in FIG. 8 has an elongated plan view shape extending along the Y direction, while the longitudinal sectional shape is substantially semicircular. ing.
さらには、図9に示す凹凸構造も、L&Sの形状をなす凹凸構造の例であるが、図9に示す凹凸構造は、図9(b)に示すように、Y方向に沿って延伸する細長い平面視形状をなし、等間隔に設けられた複数の樹脂組成物の硬化物と、X方向に沿って延伸する細長い平面視形状をなし、等間隔に設けられた複数の樹脂組成物の硬化物とが、それぞれ直交するように配列している。これにより、図9に示す凹凸構造は、平面視にて格子状をなしている。 Furthermore, the concavo-convex structure shown in FIG. 9 is also an example of the concavo-convex structure having an L & S shape. However, the concavo-convex structure shown in FIG. A cured product of a plurality of resin compositions having a shape in plan view and provided at equal intervals, and a cured product of a plurality of resin compositions provided in an elongated plan view shape extending in the X direction at equal intervals. Are arranged so as to be orthogonal to each other. Thereby, the concavo-convex structure shown in FIG. 9 has a lattice shape in plan view.
また、図10に示す凹凸構造は、規則的に分布した点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物で構成されているが、各硬化物は、2層構造になっており、下層と上層とで構成する樹脂組成物の種類が異なっている。 Moreover, although the uneven structure shown in FIG. 10 is comprised with the cured | curing material of the resin composition which makes the shape of a dot distributed regularly, each cured | curing material has a 2 layer structure, and is a lower layer and upper layer The types of the resin composition constituted by are different.
樹脂組成物の種類の組み合わせは、特に限定されないが、例えば、上層を構成する樹脂組成物を、第2実施形態において第1波長変換層31を構成する樹脂組成物と同じにするとともに、下層を構成する樹脂組成物を、第2実施形態において第2波長変換層32を構成する樹脂組成物と同じにすればよい。すなわち、上層(第1波長変換層31)では、紫外領域の太陽光線が可視光領域あるいは近赤外領域に変換され、下層(第2波長変換層32)では、赤外領域の太陽光線が可視光領域あるいは近赤外領域に変換される。これにより、光起電層2に入射する可視光(あるいは近赤外領域)の光量が増大する。その結果、光起電層2における光電変換効率を高めることができる。
なお、図10に示す凹凸構造は、3層以上の積層体で構成されていてもよい。
The combination of the types of resin compositions is not particularly limited. For example, the resin composition constituting the upper layer is made the same as the resin composition constituting the first
Note that the concavo-convex structure shown in FIG. 10 may be composed of a laminate of three or more layers.
以上のような凹凸構造を有する波長変換層3は、本発明の樹脂組成物を前述したような各種塗布法により塗布した後、塗布物を硬化することにより形成されるが、特に樹脂組成物をインクジェット法により塗布するのが好ましい。インクジェット法によれば、所望の領域に所定の量の樹脂組成物を正確に塗布することができる。このため、凹凸構造の形状を正確に再現することができる。
The
また、塗布面にあらかじめ樹脂組成物に対して撥液性を制御するように表面処理を施しておくのが好ましい。これにより、インクジェット法により吐出された樹脂組成物が、表面張力により自ずと半球状に成形される。その結果、図5に示すような波長変換層3をより簡単に形成することができる。
Moreover, it is preferable to perform a surface treatment on the coated surface in advance so as to control the liquid repellency of the resin composition. Thereby, the resin composition discharged by the inkjet method is naturally formed into a hemispherical shape by the surface tension. As a result, the
なお、インクジェット装置には、ピエゾ方式、静電方式、サーマル方式等の各種吐出方式があるが、比較的高粘度の樹脂組成物を吐出可能であるという観点から、ピエゾ方式または静電方式のインクジェット装置が好ましく用いられる。 Inkjet devices include various ejection methods such as a piezo method, an electrostatic method, and a thermal method. From the viewpoint that a relatively high viscosity resin composition can be ejected, a piezo method or an electrostatic method ink jet is available. An apparatus is preferably used.
また、凹凸構造を形成した後、凹凸構造の上にさらに別の樹脂組成物をオーバーコートするようにしてもよい。これにより、光起電装置1における耐汚性、耐久性などの低下を抑制できる。
Further, after forming the concavo-convex structure, another resin composition may be overcoated on the concavo-convex structure. Thereby, the fall of stain resistance, durability, etc. in the
なお、以上のような本実施形態においても、第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。 In the present embodiment as described above, the same operations and effects as those in the first embodiment can be obtained.
以上、本発明の複合粒子、樹脂組成物、波長変換層および光起電装置の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば光起電装置には、任意の構成物が付加されていてもよい。 The embodiments of the composite particles, the resin composition, the wavelength conversion layer, and the photovoltaic device of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to this embodiment. The structure of may be added.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。 Next, specific examples of the present invention will be described.
(実施例1)
1.複合粒子、樹脂組成物および波長変換層の作製
<1>まず、酢酸亜鉛二水和物(Zn(CH3COO)2・2H2O)の濃度が0.1Mとなるようにエタノールを加え、酢酸亜鉛二水和物のエタノール溶液400mlを調製した。このエタノール溶液を約80℃で約3時間加熱撹拌しながら全溶液の量が120mlになるまで濃縮した。濃縮後、エタノールを120mlを加え、室温まで冷却した。次いで、得られたエタノール溶液に、水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O)の濃度が0.14Mになるように加え、23℃以下の温度で20分間超音波処理を行った。これにより、エタノール分散液400mlを得た。このエタノール分散液は、紫外線照射により緑色に発光し、エタノール中に半導体粒子を含んでいることを確認した。
Example 1
1. Preparation of composite particles, resin composition and wavelength conversion layer <1> First, ethanol was added so that the concentration of zinc acetate dihydrate (Zn (CH 3 COO) 2 .2H 2 O) was 0.1 M, 400 ml of an ethanol solution of zinc acetate dihydrate was prepared. The ethanol solution was concentrated with heating and stirring at about 80 ° C. for about 3 hours until the total amount of the solution reached 120 ml. After concentration, 120 ml of ethanol was added and cooled to room temperature. Next, the obtained ethanol solution was added so that the concentration of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) was 0.14 M, and sonicated at a temperature of 23 ° C. or lower for 20 minutes. As a result, 400 ml of an ethanol dispersion was obtained. This ethanol dispersion emitted green light when irradiated with ultraviolet rays, and it was confirmed that ethanol contained semiconductor particles.
その後、得られたエタノール溶液400mlにヘキサンを添加し、10,000Gで1分間の遠心分離処理を施した。ヘキサンは、半導体粒子のエタノール溶液の体積を1としたとき、体積比で3程度になる量(1200ml)を添加した。その後、上澄みを除去し、ペースト状の残留物4.9gを得た。次いで、エタノール400mlをペースト状の残留物に加え、再分散させた。これにより、洗浄された半導体粒子のエタノール分散液を得た。 Then, hexane was added to 400 ml of the obtained ethanol solution, and centrifugation treatment was performed at 10,000 G for 1 minute. Hexane was added in such an amount that the volume ratio was about 3 (1200 ml) when the volume of the ethanol solution of semiconductor particles was 1. Thereafter, the supernatant was removed to obtain 4.9 g of a paste-like residue. Then, 400 ml of ethanol was added to the pasty residue and redispersed. As a result, an ethanol dispersion of the washed semiconductor particles was obtained.
<2>次に、日産化学工業(株)製のオルガノシリカゾル(品番:IPA−ST、シリカ粒子の平均粒径:約12nm、シリカ粒子の濃度:30重量%、分散媒:2−プロパノール)をエタノールで約34倍に希釈し、シリカ粒子濃度0.15Mの分散液を調製した。次に、この分散液10mlと、<1>で作製した半導体粒子のエタノール分散液40mlとを混合し、混合分散液を調製した。 <2> Next, an organosilica sol (product number: IPA-ST, average particle diameter of silica particles: about 12 nm, concentration of silica particles: 30% by weight, dispersion medium: 2-propanol) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. It was diluted about 34 times with ethanol to prepare a dispersion having a silica particle concentration of 0.15M. Next, 10 ml of this dispersion and 40 ml of an ethanol dispersion of semiconductor particles prepared in <1> were mixed to prepare a mixed dispersion.
次いで、得られた混合分散液を、噴霧乾燥法により半導体粒子とシリカ粒子との複合粒子を得た。噴霧乾燥時の炉の温度は400℃とし、キャリアガスには窒素を使用した。 Next, composite particles of semiconductor particles and silica particles were obtained from the obtained mixed dispersion by a spray drying method. The furnace temperature during spray drying was 400 ° C., and nitrogen was used as the carrier gas.
<3>上記の操作の繰り返しで得た複合粒子3.0gをエタノール100gに混合し、ジルコニアビーズを用いて分散処理を行い、複合粒子が分散した透明な分散液を得た。 <3> 3.0 g of composite particles obtained by repeating the above operation were mixed with 100 g of ethanol, and dispersion treatment was performed using zirconia beads to obtain a transparent dispersion liquid in which the composite particles were dispersed.
<4>前記一般式(2)において、X、R3、R4がすべて水素で、Pが0である構造を持つノルボルナンジメチロールジアクリレート(試作品番 TO−2111;東亞合成(株)製)0.30g、N−メチル−アザ−2,2,4−トリメチルシラシクロペンタン(Gelest社製、SIM6501.4)0.24g、および<3>で作製した複合粒子の透明分散液60gを混合した。その後、透明分散液を撹拌しながら40℃で30hPaの条件下で3時間処理を行い、揮発分を除去した。 <4> Norbornane dimethylol diacrylate having a structure in which X, R 3 and R 4 are all hydrogen and P is 0 in the general formula (2) (prototype No. TO-2111; manufactured by Toagosei Co., Ltd.) 0.30 g, N-methyl-aza-2,2,4-trimethylsilacyclopentane (manufactured by Gelest, SIM6501.4) 0.24 g, and 60 g of the composite particle transparent dispersion prepared in <3> were mixed. . Thereafter, the transparent dispersion was stirred at 40 ° C. under 30 hPa for 3 hours to remove volatile components.
その後、透明分散液中に、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(チバ・ジャパン製、ダロキュア1173)0.003gを溶解させた。これにより、樹脂組成物を得た。 Then, 0.003 g of 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (Ciba Japan, Darocur 1173) was dissolved as a photopolymerization initiator in the transparent dispersion. Thereby, a resin composition was obtained.
<5>上記で得た樹脂組成物を厚み50μmの表面処理を施したETFE(テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体)フィルム上に塗布した。乾燥後の厚みは約20μmであった。そして、両面から約500mJ/cm2のUV光を照射して樹脂組成物を硬化させ、さらに真空オーブン中で、真空下約180℃で1時間加熱処理を行い、溶媒を除去した。これにより、樹脂組成物のシート状硬化物(波長変換層)を形成した。 <5> The resin composition obtained above was applied onto an ETFE (tetrafluoroethylene / ethylene copolymer) film having a surface treatment of 50 μm in thickness. The thickness after drying was about 20 μm. Then, the resin composition was cured by irradiating UV light of about 500 mJ / cm 2 from both sides, and further heat-treated at about 180 ° C. under vacuum for 1 hour in a vacuum oven to remove the solvent. Thereby, the sheet-like hardened | cured material (wavelength conversion layer) of the resin composition was formed.
<6>次いで、CIGS太陽電池セルの上に太陽電池用封止材EVA(VA含有量28%、架橋型)シートを敷き、さらにその上に上記で得られた樹脂組成物の波長変換層を形成したETFEフィルムを、波長変換層が下向き(EVAシート側)となるように配置した。これを真空加熱処理し、光起電装置を作製した。 <6> Next, a solar cell sealing material EVA (VA content 28%, cross-linked type) sheet is laid on the CIGS solar cell, and the wavelength conversion layer of the resin composition obtained above is further formed thereon. The formed ETFE film was disposed so that the wavelength conversion layer faced downward (EVA sheet side). This was subjected to vacuum heat treatment to produce a photovoltaic device.
2.半導体粒子、複合粒子、樹脂組成物および光起電装置の評価
<1>粒径評価
オルガノシリカゾル中のシリカ粒子、得られた半導体粒子のエタノール分散液及び複合粒子について以下の粒径評価を行った。
2. Evaluation of Semiconductor Particles, Composite Particles, Resin Composition and Photovoltaic Device <1> Particle Size Evaluation Silica particles in organosilica sol, ethanol dispersion of the obtained semiconductor particles and composite particles were evaluated as follows. .
1)動的光散乱装置(マルバーン社製、ゼータサイザーナノZS)により、半導体粒子の一次粒子のZ平均粒径を測定した。 1) The Z average particle diameter of the primary particles of the semiconductor particles was measured by a dynamic light scattering apparatus (Zeta Sizer Nano ZS, manufactured by Malvern).
2)電界放射型透過型電子顕微鏡(FE−TEM、日立製作所製、HF−2200)により、半導体粒子の粒径を観察した。観察方法は、適切な倍率の画像を撮影し、画像中に含まれる30個の粒子をランダムに選定しその粒径を測定し平均粒径を算出した。必要に応じ上記微粒子は樹脂に埋設しその断面を観察した。 2) The particle diameter of the semiconductor particles was observed with a field emission transmission electron microscope (FE-TEM, manufactured by Hitachi, Ltd., HF-2200). As an observation method, an image with an appropriate magnification was taken, 30 particles included in the image were randomly selected, the particle size was measured, and the average particle size was calculated. If necessary, the fine particles were embedded in a resin and the cross section was observed.
<2>発光特性の評価
得られた複合粒子のエタノール分散液と波長変換層について以下の発光特性の評価を行った。
<2> Evaluation of light emission characteristics The following light emission characteristics were evaluated for the ethanol dispersion of the obtained composite particles and the wavelength conversion layer.
1)蛍光分光光度計(日立製作所製、F−2500)により、励起吸収波長360nm照射下、おおよその発光ピーク波長を観測した。 1) An approximate emission peak wavelength was observed with a fluorescence spectrophotometer (F-2500, manufactured by Hitachi, Ltd.) under irradiation with an excitation absorption wavelength of 360 nm.
2)絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス(株)製、C9920−02G)を用いて、波長350nm、360nmおよび370nmの近紫外光を照射した時の蛍光量子収率を測定した。 2) Using an absolute PL quantum yield measuring apparatus (C9920-02G, manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.), the fluorescence quantum yield when irradiated with near-ultraviolet light having wavelengths of 350 nm, 360 nm and 370 nm was measured.
<3>不純物等の評価
得られた複合粒子について、イオンクロマト装置(日本ダイオネクス(株)製、ICS−2000型イオンクロマトグラフ)を用い、イオンの含有量を測定した。測定試料は、複合粒子0.014gをポリカーボネート容器に精秤し、超純水15mlを加え、125℃×20時間の熱水処理を行ない、室温まで放冷後、内溶液を遠心分離およびフィルターろ過した溶液である。イオンクロマト装置にこの溶液およびイオン類標準溶液を導入し、検量線法により各イオンを定量した。
<3> Evaluation of Impurities etc. About the obtained composite particles, the ion content was measured using an ion chromatograph (Nihon Dionex Co., Ltd., ICS-2000 type ion chromatograph). As a measurement sample, 0.014 g of composite particles are precisely weighed in a polycarbonate container, 15 ml of ultrapure water is added, hydrothermal treatment is performed at 125 ° C. for 20 hours, and after cooling to room temperature, the inner solution is centrifuged and filtered. Solution. This solution and ion standard solution were introduced into an ion chromatograph, and each ion was quantified by a calibration curve method.
<4>熱重量変化の評価
得られたペースト状の残留物、複合粒子、波長変換層について、以下の熱重量変化の評価を行った。
<4> Evaluation of thermogravimetric change The following thermogravimetric change was evaluated about the obtained paste-like residue, composite particle, and wavelength conversion layer.
示差熱・熱重量同時測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、TG/DTA6200R)を用い、重量減少量を測定した。具体的には、室温から10℃/分の昇温速度で温度を500℃まで上昇させ、35〜250℃(a)と250〜500℃(b)の重量減少および残留物(c)の重量%を測定した。その結果と各種比重データから、複合粒子中の半導体粒子とシリカ粒子のおよその体積比および波長変換層中の複合粒子と樹脂成分のおよその体積比を算出した。 The weight reduction amount was measured using a differential heat / thermogravimetric simultaneous measurement device (TG / DTA6200R, manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.). Specifically, the temperature is increased from room temperature to a temperature of 500 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min, and the weight decreases between 35 to 250 ° C. (a) and 250 to 500 ° C. (b) and the weight of the residue (c) % Was measured. From the results and various specific gravity data, the approximate volume ratio of the semiconductor particles and silica particles in the composite particles and the approximate volume ratio of the composite particles and resin components in the wavelength conversion layer were calculated.
<5>透明性の評価
波長変換層を形成したETFEフィルムに関して、以下の透明性の評価を行った。
<5> Evaluation of transparency The following transparency evaluation was performed about the ETFE film in which the wavelength conversion layer was formed.
ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製、NDH2000)を用いて全光線透過率とヘイズを測定した。なお、ETFEフィルム単体の全光線透過率は94.2%、ヘイズは2.4であった。 Total light transmittance and haze were measured using a haze meter (Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., NDH2000). The total light transmittance of the ETFE film alone was 94.2%, and the haze was 2.4.
<6>耐光性評価
波長変換層を形成したETFEフィルムに関して、アイスーパーUVテスター(岩崎電気株式会社製、SUV−W151)を用いてブラックパネル温度63℃、湿度50%RH、放射照度100mW/cm2(波長300〜400nm)、処理時間48時間の条件で耐光性試験を行った。耐光性試験前後において透明性、発光特性の劣化が10%未満であるものを○、透明性、発光特性の少なくとも一方の劣化が10%超であるものを×とした。
<6> Light Resistance Evaluation Regarding the ETFE film on which the wavelength conversion layer is formed, a black panel temperature of 63 ° C., humidity of 50% RH, and irradiance of 100 mW / cm using an iSuper UV tester (SUV-W151, manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.) 2 (wavelength 300-400 nm), the light resistance test was done on condition of processing time 48 hours. Before and after the light resistance test, the case where the deterioration of the transparency and the light emission characteristics was less than 10% was evaluated as “Good”, and the case where the deterioration of at least one of the transparency and the light emission characteristics was over 10% was evaluated as “X”.
<7>発電効率の評価
光起電装置の短絡電流密度Jsc(mA/cm2)、光電変換効率測定について説明する。擬似太陽光照射装置(分光計器(株)製、OTENTO−SUNV型ソーラシミュレータ)を用いて1kW/m2の光を照射し、そのとき生じた電流と電圧をI−Vテスタ(ケースレーインスツルメンツ(株)製、2400型ソースメータ)を用いて、JIS C 8913に準じて測定した。
<7> Evaluation of power generation efficiency The short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ) and photoelectric conversion efficiency measurement of the photovoltaic device will be described. Irradiation of 1 kW / m 2 of light using a simulated sunlight irradiation device (manufactured by Spectrometer Co., Ltd., OTENTO-SUNV type solar simulator), and the current and voltage generated at that time were measured with an IV tester (Keutley Instruments Co., Ltd.). ), 2400 type source meter), and measured according to JIS C 8913.
また、別途、波長変換層を形成しない以外は、すべて上記と同様にして作製した光起電装置を比較用光起電装置として用意した。そして、実施例1で得られた光起電装置について測定された短絡電流密度Jscから、比較用光起電装置について測定された短絡電流密度Jscを引いた値を、短絡電流密度差ΔJscとした。 Separately, a photovoltaic device produced in the same manner as described above was prepared as a comparative photovoltaic device, except that the wavelength conversion layer was not formed. The value obtained by subtracting the short-circuit current density Jsc measured for the comparative photovoltaic device from the short-circuit current density Jsc measured for the photovoltaic device obtained in Example 1 was defined as the short-circuit current density difference ΔJsc. .
また、得られた光起電装置を屋外に1ヵ月間設置した後、上記同様の評価を行い、Jscおよび光電変換効率の低下がほとんど見られなかった場合は耐候性が○、顕著な低下が見られた場合は耐候性が×とした。
以上の評価結果を表1に示す。
In addition, after installing the obtained photovoltaic device outdoors for one month, the same evaluation as described above was performed, and when Jsc and photoelectric conversion efficiency were hardly decreased, the weather resistance was ○, and a remarkable decrease was observed. When it was seen, the weather resistance was set to x.
The above evaluation results are shown in Table 1.
(実施例2)
1.複合粒子、樹脂組成物および波長変換層の作製
半導体粒子の調製において、酢酸亜鉛二水和物(Zn(CH3COO)2・2H2O)の濃度が0.1Mとなるようにエタノールを加え、酢酸亜鉛二水和物のエタノール溶液200mlを調製した点、ヘキサンの添加量を600mlにした点、ペースト状の残留物2.5gを得た点以外は、実施例1と同様にして複合粒子、樹脂組成物および波長変換層を作製した。
(Example 2)
1. Preparation of composite particles, resin composition and wavelength conversion layer In the preparation of semiconductor particles, ethanol was added so that the concentration of zinc acetate dihydrate (Zn (CH 3 COO) 2 · 2H 2 O) was 0.1M. The composite particles were the same as in Example 1, except that 200 ml of an ethanol solution of zinc acetate dihydrate was prepared, the addition amount of hexane was 600 ml, and 2.5 g of a paste-like residue was obtained. A resin composition and a wavelength conversion layer were prepared.
2.半導体粒子、複合粒子、樹脂組成物および光起電装置の評価
実施例1と同様にして各種評価を行った。
以上の評価結果を表1に示す。
2. Evaluation of Semiconductor Particles, Composite Particles, Resin Composition, and Photovoltaic Device Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1.
The above evaluation results are shown in Table 1.
(実施例3)
1.複合粒子、樹脂組成物および波長変換層の作製
半導体粒子の調製において、酢酸亜鉛二水和物(Zn(CH3COO)2・2H2O)の濃度が0.1Mとなるようにエタノールを加え、酢酸亜鉛二水和物のエタノール溶液1600mlを調製した点、ヘキサンの添加量を4800mlにした点、ペースト状の残留物17.6gを得た点以外は、実施例1と同様にして複合粒子、樹脂組成物および波長変換層を作製した。
(Example 3)
1. Preparation of composite particles, resin composition and wavelength conversion layer In the preparation of semiconductor particles, ethanol was added so that the concentration of zinc acetate dihydrate (Zn (CH 3 COO) 2 · 2H 2 O) was 0.1M. The composite particles were the same as in Example 1 except that 1600 ml of an ethanol solution of zinc acetate dihydrate was prepared, 4800 ml of hexane was added, and 17.6 g of a paste-like residue was obtained. A resin composition and a wavelength conversion layer were prepared.
2.半導体粒子、複合粒子、樹脂組成物および光起電装置の評価
実施例1と同様にして各種評価を行った。
以上の評価結果を表1に示す。
2. Evaluation of Semiconductor Particles, Composite Particles, Resin Composition, and Photovoltaic Device Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1.
The above evaluation results are shown in Table 1.
(実施例4)
1.複合粒子、樹脂組成物および波長変換層の作製
樹脂組成物の調製において、ノルボルナンジメチロールジアクリレートとN−メチル−アザ−2,2,4−トリメチルシラシクロペンタン、複合粒子の透明分散液の配合比率を変え、樹脂組成物中の複合粒子含有率を55体積%に変更した点以外は、実施例1と同様にして複合粒子、樹脂組成物および波長変換層を作製した。
Example 4
1. Preparation of composite particles, resin composition and wavelength conversion layer In preparation of resin composition, blending of norbornane dimethylol diacrylate and N-methyl-aza-2,2,4-trimethylsilacyclopentane, transparent dispersion of composite particles Composite particles, a resin composition, and a wavelength conversion layer were produced in the same manner as in Example 1 except that the ratio was changed and the composite particle content in the resin composition was changed to 55% by volume.
2.半導体粒子、複合粒子、樹脂組成物および光起電装置の評価
実施例1と同様にして各種評価を行った。
以上の評価結果を表1に示す。
2. Evaluation of Semiconductor Particles, Composite Particles, Resin Composition, and Photovoltaic Device Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1.
The above evaluation results are shown in Table 1.
(実施例5)
1.複合粒子、樹脂組成物および波長変換層の作製
複合粒子の調製において、平均粒径が25nmのシリカを用いた以外は、実施例1と同様にして、複合粒子、樹脂組成物および波長変換層を作製した。
(Example 5)
1. Preparation of composite particles, resin composition and wavelength conversion layer Composite particles, resin composition and wavelength conversion layer were prepared in the same manner as in Example 1 except that silica having an average particle size of 25 nm was used in preparation of composite particles. Produced.
2.半導体粒子、複合粒子、樹脂組成物および光起電装置の評価
実施例1と同様にして各種評価を行った。
以上の評価結果を表1に示す。
2. Evaluation of Semiconductor Particles, Composite Particles, Resin Composition, and Photovoltaic Device Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1.
The above evaluation results are shown in Table 1.
(比較例1)
1.複合粒子、樹脂組成物および波長変換層の作製
半導体粒子の調製において、酢酸亜鉛二水和物(Zn(CH3COO)2・2H2O)の濃度が0.1Mとなるようにエタノールを加え、酢酸亜鉛二水和物のエタノール溶液50mlを調製した点、ヘキサンの添加量を150mlにした点、ペースト状の残留物1.2gを得た点以外は、実施例1と同様にして複合粒子、樹脂組成物および波長変換層を作製した。
(Comparative Example 1)
1. Preparation of composite particles, resin composition and wavelength conversion layer In the preparation of semiconductor particles, ethanol was added so that the concentration of zinc acetate dihydrate (Zn (CH 3 COO) 2 · 2H 2 O) was 0.1M. The composite particles were the same as in Example 1 except that 50 ml of an ethanol solution of zinc acetate dihydrate was prepared, the addition amount of hexane was 150 ml, and 1.2 g of a paste-like residue was obtained. A resin composition and a wavelength conversion layer were prepared.
2.半導体粒子、複合粒子、樹脂組成物および光起電装置の評価
実施例1と同様にして各種評価を行った。
以上の評価結果を表1に示す。
2. Evaluation of Semiconductor Particles, Composite Particles, Resin Composition, and Photovoltaic Device Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1.
The above evaluation results are shown in Table 1.
(比較例2)
1.複合粒子、樹脂組成物および波長変換層の作製
半導体粒子の調製において、ヘキサンによる洗浄を省略し、複合粒子の調製において、オルガノシリカゾルの添加を省略した以外は、実施例1と同様にして、複合粒子、樹脂組成物および波長変換層を得た。
(Comparative Example 2)
1. Preparation of Composite Particle, Resin Composition and Wavelength Conversion Layer In the same manner as in Example 1 except that washing with hexane was omitted in the preparation of semiconductor particles and addition of organosilica sol was omitted in the preparation of composite particles. Particles, a resin composition, and a wavelength conversion layer were obtained.
2.半導体粒子、複合粒子、樹脂組成物および光起電装置の評価
実施例1と同様にして各種評価を行った。
以上の評価結果を表1に示す。
2. Evaluation of Semiconductor Particles, Composite Particles, Resin Composition, and Photovoltaic Device Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1.
The above evaluation results are shown in Table 1.
表1から明らかなように、各実施例で得られた光起電装置では、耐光性や耐候性が良好で、波長変換層を設けたことにより光電変換効率の向上が認められた。
一方、各比較例で得られた光起電装置では、波長変換層を設けても、光電変換効率があまり向上しなかったり、耐光性や耐候性が悪化した。
As is clear from Table 1, the photovoltaic devices obtained in each example had good light resistance and weather resistance, and an improvement in photoelectric conversion efficiency was recognized by providing a wavelength conversion layer.
On the other hand, in the photovoltaic device obtained in each comparative example, even if the wavelength conversion layer was provided, the photoelectric conversion efficiency was not improved so much, and the light resistance and weather resistance were deteriorated.
1 光起電装置
2 光起電層
3 波長変換層
31 第1波長変換層
32 第2波長変換層
4 複合粒子
5 硬化性樹脂
6 半導体粒子
7 反射層
8 無機化合物の粒子
DESCRIPTION OF
Claims (23)
複数の前記半導体粒子が互いに連結していることを特徴とする複合粒子。 Composite particles comprising semiconductor particles and particles of an inorganic compound having a different composition from the semiconductor particles,
A composite particle, wherein a plurality of the semiconductor particles are connected to each other.
前記2層の波長変換層の間で、前記凹凸構造の形状が異なっている請求項18ないし21のいずれかに記載の光起電装置。 Having a laminate formed by laminating two or more wavelength conversion layers;
The photovoltaic device according to any one of claims 18 to 21, wherein a shape of the uneven structure is different between the two wavelength conversion layers.
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---|---|---|---|---|
JP2013021011A (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Toyota Motor Corp | Photoelectric conversion element |
WO2016075940A1 (en) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | 富士フイルム株式会社 | Wavelength conversion member, backlight unit comprising same, liquid crystal display device, and wavelength conversion member manufacturing method |
EP3073534A4 (en) * | 2013-11-19 | 2017-06-28 | Kyocera Corporation | Photoelectric conversion layer and photoelectric conversion device |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013021011A (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Toyota Motor Corp | Photoelectric conversion element |
EP3073534A4 (en) * | 2013-11-19 | 2017-06-28 | Kyocera Corporation | Photoelectric conversion layer and photoelectric conversion device |
WO2016075940A1 (en) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | 富士フイルム株式会社 | Wavelength conversion member, backlight unit comprising same, liquid crystal display device, and wavelength conversion member manufacturing method |
JP7543828B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-09-03 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for evaluating particle connectivity |
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