JP2012084650A - Photovoltaic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光起電力素子に関するものである。 The present invention relates to a photovoltaic device.
従来、太陽光を受光することで多くの電気エネルギーを発生することができる太陽電池は、エネルギー問題を解決するものとして多くの期待を集めている。このような太陽電池に用いられる、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光起電力素子は、その材料や構造について種々のものが開発されている。光起電力素子に用いられる代表的な材料としては、Ｓｉ素子、Ｇｅ素子、ＧａＡｓ素子、ＣｄＳ素子などが挙げられ、多くの分野において実用化されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, solar cells that can generate a lot of electric energy by receiving sunlight receive many expectations for solving energy problems. Various photovoltaic elements used in such solar cells for converting light energy into electrical energy have been developed with regard to their materials and structures. Typical materials used for photovoltaic elements include Si elements, Ge elements, GaAs elements, CdS elements and the like, which have been put into practical use in many fields.
しかし、例えば、Ｓｉ単結晶光起電力素子の場合、材料として用いるシリコン結晶基板が高価である。また、例えば、Ｓｉ薄膜光起電力素子の場合、Ｓｉ薄膜を形成するために、高価な成膜装置が必要となる。そこで、より簡便に光起電力素子を製造する方法が種々提案されている。例えば、塗布法により光起電力層を形成するＣｄＳ／ＣｄＴｅ系光起電力装置の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１）。このような塗布法により光起電力層を形成する製造方法は、光起電力素子を安価に製造できるため、産業上有用である。 However, for example, in the case of a Si single crystal photovoltaic element, a silicon crystal substrate used as a material is expensive. In addition, for example, in the case of a Si thin film photovoltaic element, an expensive film forming apparatus is required to form a Si thin film. Therefore, various methods for manufacturing a photovoltaic device more simply have been proposed. For example, a method for manufacturing a CdS / CdTe-based photovoltaic device in which a photovoltaic layer is formed by a coating method has been proposed (for example, Patent Document 1). A manufacturing method for forming a photovoltaic layer by such a coating method is industrially useful because a photovoltaic element can be manufactured at low cost.
近年、欧州の「電気・電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する欧州議会及び理事会指令」（ＲｏＨＳ指令）において、Ｃｄの使用が制限されるようになっている。そのため、電子・電気機器においては、ＲｏＨＳ指令により制限されるＣｄ、Ｈｇ、Ｐｄを含まない材料を用いることが求められている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光起電力層の材料として金属酸化物を用いて、簡便な方法で製造できる光起電力素子を提供することを目的とする。
In recent years, the use of Cd has been restricted in European “European Parliament and Council Directive on Restriction of Use of Specific Hazardous Substances Included in Electrical and Electronic Equipment” (RoHS Directive). For this reason, electronic / electrical devices are required to use materials that do not contain Cd, Hg, and Pd, which are restricted by the RoHS directive.
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the photovoltaic element which can be manufactured by a simple method, using a metal oxide as a material of a photovoltaic layer.
上記課題を解決することができた本発明の光起電力素子は、透光性基板上に、透明導電膜層、酸化チタン層、光起電力層及び電極層をこの順で積層してなり、前記光起電力層が、酸化ニッケルと酸化チタンからなり、酸化ニッケルと酸化チタンとの質量比（酸化チタン／酸化ニッケル）が１．５未満であるか；又は、酸化ニッケルからなることを特徴とする。また、前記電極層はカーボンからなるものが好ましい。 The photovoltaic element of the present invention that has been able to solve the above-mentioned problems is obtained by laminating a transparent conductive film layer, a titanium oxide layer, a photovoltaic layer, and an electrode layer in this order on a transparent substrate, The photovoltaic layer is made of nickel oxide and titanium oxide, and the mass ratio of nickel oxide to titanium oxide (titanium oxide / nickel oxide) is less than 1.5; or made of nickel oxide. To do. The electrode layer is preferably made of carbon.
本発明によれば、酸化チタン、酸化ニッケルなどの汎用的な材料を光起電力層に用いて、塗装法により簡便に光起電力素子を製造できる。 According to the present invention, a photovoltaic element can be easily produced by a coating method using a general-purpose material such as titanium oxide or nickel oxide for the photovoltaic layer.
本発明の光起電力素子は、透光性基板上に、透明導電膜層、酸化チタン層、光起電力層及び電極層をこの順で積層してなり、前記光起電力層が、酸化ニッケルと酸化チタンからなり、酸化ニッケルと酸化チタンとの質量比（酸化チタン／酸化ニッケル）が１．５未満であるか、又は、酸化ニッケルからなることを特徴とする。以下、本発明の光起電力素子について、構成部材ごとに説明する。 The photovoltaic element of the present invention is formed by laminating a transparent conductive film layer, a titanium oxide layer, a photovoltaic layer, and an electrode layer in this order on a translucent substrate, and the photovoltaic layer is made of nickel oxide. And the mass ratio of nickel oxide to titanium oxide (titanium oxide / nickel oxide) is less than 1.5 or nickel oxide. Hereinafter, the photovoltaic element of the present invention will be described for each constituent member.
１．透光性基板
前記透光性基板は、透光性を有するものであれば特に限定されず、ソーダ石灰ガラス、石英ガラスなどが挙げられる。透光性基板は、光起電力素子の基板として充分な強度を有していればよいが、透光性を確保するため、厚さは１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。
1. Translucent substrate The translucent substrate is not particularly limited as long as it has translucency, and examples thereof include soda-lime glass and quartz glass. The translucent substrate only needs to have sufficient strength as a substrate of the photovoltaic element, but the thickness is preferably 1 mm to 5 mm in order to ensure translucency.
２．透明導電膜層
前記透明導電膜層は、酸化チタン層から伝導電子を集める集電極であって、光を透す集電極として機能する。該透明導電膜としては、フッ素ドープ二酸化スズ（ＦＴＯ）膜、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜などが挙げられる。透明導電膜は、スパッタリング法などにより形成することができる。なお、透光性基板及び透明導電膜として、市販の透明導電酸化物被覆ガラス（例えば、ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ社、「ＴＣＯ２２−７」、「ＴＣＯ−１５」）などを用いてもよい。
2. Transparent conductive film layer The transparent conductive film layer is a collector electrode that collects conduction electrons from the titanium oxide layer, and functions as a collector electrode that transmits light. Examples of the transparent conductive film include a fluorine-doped tin dioxide (FTO) film, a tin-doped indium oxide (ITO) film, and a zinc oxide (ZnO) film. The transparent conductive film can be formed by a sputtering method or the like. A commercially available transparent conductive oxide-coated glass (for example, SOLARONIX, “TCO22-7”, “TCO-15”) or the like may be used as the light-transmitting substrate and the transparent conductive film.
前記透光性基板上に形成された透明導電膜の表面抵抗は２０Ω／□以下が好ましく、より好ましくは、１５Ω／□以下、さらに好ましくは１０Ω／□以下である。なお、表面抵抗の下限は特に制限されないが、通常０．１Ω／□程度である。前記透光性基板上に透明導電膜を積層した積層体は、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの光の透過率が、５０％以上が好ましく、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。 The surface resistance of the transparent conductive film formed on the translucent substrate is preferably 20Ω / □ or less, more preferably 15Ω / □ or less, and further preferably 10Ω / □ or less. The lower limit of the surface resistance is not particularly limited, but is usually about 0.1Ω / □. The laminate in which the transparent conductive film is laminated on the translucent substrate has a light transmittance of a wavelength of 400 nm to 700 nm of preferably 50% or more, more preferably 60% or more, further preferably 70% or more.
３．酸化チタン層
前記酸化チタン層は、光起電力層で発生した伝導電子を受け取る層である。前記酸化チタン層の厚さは、１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上であり、３０μｍ以下が好ましく、より好ましくは２０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５μｍ以下である。酸化チタン層の厚さが１０ｎｍ以上であれば、ｎ型半導体としての機能がより良好となり、３０μｍ以下であれば、下地（透明導電膜層）から剥離しにくくなり、より容易に形成することができる。
3. Titanium oxide layer The titanium oxide layer is a layer that receives conduction electrons generated in the photovoltaic layer. The thickness of the titanium oxide layer is preferably 10 nm or more, more preferably 100 nm or more, further preferably 1 μm or more, preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and further preferably 15 μm or less. When the thickness of the titanium oxide layer is 10 nm or more, the function as an n-type semiconductor is improved, and when the thickness is 30 μm or less, it is difficult to peel off from the base (transparent conductive film layer) and can be formed more easily. it can.
前記酸化チタン層は、酸化チタン粒子に、バインダー、溶剤などを添加し、チタニアペーストを調製し、該チタニアペーストを透明導電膜層上に塗工、乾燥した後、熱処理することで得られる。 The titanium oxide layer is obtained by adding a binder, a solvent, and the like to titanium oxide particles, preparing a titania paste, applying the titania paste onto the transparent conductive film layer, drying it, and then performing a heat treatment.
前記チタニアペーストに用いられる酸化チタン粒子の粒子径は、１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｎｍ以上であり、２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下である。酸化チタン粒子の粒子径が上記範囲内であれば形成される酸化チタン層の透光性がより良好となる。また、酸化チタン粒子のＢＥＴ比表面積は２０ｍ2／ｇ以上が好ましく、より好ましくは３０ｍ2／ｇ以上であり、８０ｍ2／ｇ以下が好ましく、より好ましくは７０ｍ2／ｇ以下である。 The particle diameter of the titanium oxide particles used in the titania paste is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less. When the particle diameter of the titanium oxide particles is within the above range, the translucency of the formed titanium oxide layer becomes better. Further, the BET specific surface area of the titanium oxide particles is preferably 20 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more, preferably 80 m 2 / g or less, more preferably 70 m 2 / g or less.
前記バインダーとしては、特に制限されず、例えば、エチルセルロース等のセルロース類、エチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリレート系共重合体などが挙げられる。前記溶剤としては、水；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類；などが挙げられる。なお、これらの溶剤は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、チタニアペーストの粘度を調整するために、酸化チタンとバインダーとを混合した後、一部の溶剤を除去してもよい。 The binder is not particularly limited, and examples thereof include celluloses such as ethyl cellulose, ethylene copolymers, styrene copolymers, and acrylate copolymers. Examples of the solvent include water; alcohols such as methanol, ethanol and propanol; glycols such as ethylene glycol and propylene glycol. In addition, these solvents may be used independently and may use 2 or more types together. In order to adjust the viscosity of the titania paste, a part of the solvent may be removed after mixing the titanium oxide and the binder.
塗工方法としては、特に限定されず、スクリーン印刷法、バーコート法、ロールコート法、キャスティング法、スプレーコート法などを採用すればよい。乾燥条件は特に限定されず、溶剤が揮発する条件で行えばよい。例えば、溶剤として、水、エタノールを用いる場合には、乾燥温度は１００℃〜２００℃、乾燥時間は１分間〜２４時間とすることが好ましい。なお、膜厚を厚くする場合には、ペーストの塗工、乾燥を繰り返し行えばよい。 The coating method is not particularly limited, and a screen printing method, a bar coating method, a roll coating method, a casting method, a spray coating method, or the like may be employed. Drying conditions are not particularly limited, and may be performed under conditions where the solvent volatilizes. For example, when water or ethanol is used as the solvent, the drying temperature is preferably 100 ° C. to 200 ° C., and the drying time is preferably 1 minute to 24 hours. In addition, what is necessary is just to perform coating and drying of a paste repeatedly when thickening a film thickness.
熱処理条件は、特に限定されず、バインダー成分を除去できる条件で行えばよい。熱処理温度は４００℃〜６００℃、熱処理時間は１時間〜３時間程度が好ましい。 The heat treatment conditions are not particularly limited, and may be performed under conditions that can remove the binder component. The heat treatment temperature is preferably 400 to 600 ° C., and the heat treatment time is preferably about 1 to 3 hours.
４．下地層
本発明の光起電力素子においては、前記透明導電膜層と前記酸化チタン層との間に下地層を形成してもよい。前記下地層を形成することにより、透明導電膜層と酸化チタン層との密着性を向上させることができる。
4). Underlayer In the photovoltaic device of the present invention, an underlayer may be formed between the transparent conductive film layer and the titanium oxide layer. By forming the base layer, the adhesion between the transparent conductive film layer and the titanium oxide layer can be improved.
前記下地層は、ＴｉＣｌ4（四塩化チタン）、チタンアルコキシドなどの加水分解法により形成できる。下地層の厚さは、２ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは８ｎｍ以上、さらに好ましくは１０ｎｍ以上であり、４０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以下である。 The underlayer can be formed by a hydrolysis method such as TiCl 4 (titanium tetrachloride) or titanium alkoxide. The thickness of the underlayer is preferably 2 nm or more, more preferably 8 nm or more, further preferably 10 nm or more, preferably 40 nm or less, more preferably 30 nm or less, still more preferably 20 nm or less.
５．光起電力層
前記光起電力層は、酸化ニッケルと酸化チタンとの混合層からなるか、又は、酸化ニッケルの単一層からなる。
前記光起電力層が、酸化ニッケルと酸化チタンからなる場合、酸化ニッケルと酸化チタンとの質量比（酸化チタン／酸化ニッケル）は１．５未満である。前記質量比が１．５以上では、光起電力層中の酸化チタンが多過ぎ、酸化ニッケルによる光吸収が低下してしまう。なお、前記質量比は、１．２以下が好ましく、より好ましくは０．７以下である。
5. Photovoltaic Layer The photovoltaic layer is composed of a mixed layer of nickel oxide and titanium oxide or a single layer of nickel oxide.
When the photovoltaic layer is made of nickel oxide and titanium oxide, the mass ratio of nickel oxide to titanium oxide (titanium oxide / nickel oxide) is less than 1.5. When the mass ratio is 1.5 or more, too much titanium oxide is present in the photovoltaic layer, and light absorption by nickel oxide is reduced. The mass ratio is preferably 1.2 or less, more preferably 0.7 or less.
前記光起電力層の厚さは、混合層及び単一層のいずれにおいても、１μｍ以上が好ましく、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上であり、２００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは５０μｍ以下が好ましい。光起電力層の厚さが１μｍ以上であれば、光の吸収量が多くなり、起電力性能がより向上し、２００μｍ以下であれば、電流を取り出す際の電気抵抗の上昇を抑制できる。 The thickness of the photovoltaic layer is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 10 μm or more, preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less in both the mixed layer and the single layer. More preferably, it is preferably 50 μm or less. If the thickness of the photovoltaic layer is 1 μm or more, the amount of light absorption increases, and the electromotive force performance is further improved. If the thickness is 200 μm or less, an increase in electrical resistance when current is taken out can be suppressed.
前記光起電力層は、混合層を形成するときは酸化ニッケル粒子及び酸化チタン粒子に、バインダー、溶剤などを添加して混合ペーストを調製し、単一層を形成するときは酸化ニッケル粒子に、バインダー、溶剤などを添加して酸化ニッケルペーストを調製する。そして、該混合ペースト又は酸化ニッケルペーストを、酸化チタン層上に塗工、乾燥した後、熱処理することで得られる。 The photovoltaic layer is prepared by adding a binder, a solvent, etc. to nickel oxide particles and titanium oxide particles when forming a mixed layer to prepare a mixed paste, and when forming a single layer, the binder layer is added to nickel oxide particles. Then, a nickel oxide paste is prepared by adding a solvent or the like. Then, the mixed paste or nickel oxide paste is applied on the titanium oxide layer, dried, and then heat-treated.
前記酸化ニッケル粒子の粒子径は、１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｎｍ以上であり、５μｍ以下が好ましく、より好ましくは１μｍ以下である。酸化ニッケル粒子の粒子径が上記範囲内であれば、光を吸収したニッケル粒子が作り出した電子を、より効率よく酸化チタン粒子へと流すことができる。また、酸化ニッケル粒子のＢＥＴ比表面積は２０ｍ2／ｇ以上が好ましく、より好ましくは３０ｍ2／ｇ以上であり、８０ｍ2／ｇ以下が好ましく、より好ましくは７０ｍ2／ｇ以下である。 The particle diameter of the nickel oxide particles is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, preferably 5 μm or less, more preferably 1 μm or less. If the particle diameter of the nickel oxide particles is within the above range, the electrons produced by the nickel particles that have absorbed light can be more efficiently flowed to the titanium oxide particles. Further, the BET specific surface area of the nickel oxide particles is preferably 20 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more, preferably 80 m 2 / g or less, more preferably 70 m 2 / g or less.
前記混合ペーストに用いられる酸化チタン粒子の粒子径は、１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｎｍ以上であり、１００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは８０ｎｍ以下である。酸化チタン粒子の粒子径が上記範囲内であれば、酸化ニッケルの働きが妨げられることなく、下地となる酸化チタン層との密着性がより向上する。また、酸化チタン粒子のＢＥＴ比表面積は２０ｍ2／ｇ以上が好ましく、より好ましくは３０ｍ2／ｇ以上であり、８０ｍ2／ｇ以下が好ましく、より好ましくは７０ｍ2／ｇ以下である。 The particle diameter of the titanium oxide particles used in the mixed paste is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, preferably 100 nm or less, more preferably 80 nm or less. When the particle diameter of the titanium oxide particles is within the above range, the adhesion with the titanium oxide layer as a base is further improved without hindering the action of nickel oxide. Further, the BET specific surface area of the titanium oxide particles is preferably 20 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more, preferably 80 m 2 / g or less, more preferably 70 m 2 / g or less.
前記混合ペーストのバインダー、溶剤としては、前記チタニアペーストに用い得るものとして例示したものを用いることができる。また、混合ペーストを用いて光起電力層を形成する方法は、前記酸化チタン層と同様に行えばよい。 As the binder and solvent of the mixed paste, those exemplified as those usable for the titania paste can be used. A method for forming a photovoltaic layer using a mixed paste may be performed in the same manner as the titanium oxide layer.
６．電極層
前記電極層は、光起電力層から酸化チタン層へ流れ出した伝導電子が、光起電力素子に繋げられた外部回路を通った後、光起電力層に戻るための電極として作用する。前記電極層としては、カーボン膜やＡｇ、Ｎｉなどの金属膜が挙げられる。電極層は、市販の電極材料を含有する樹脂ペースト（例えば、藤倉化成社製、「ドータイト（登録商標）」など）を塗布乾燥することで形成できる。また、Ａｇ、Ｎｉなどの金属膜については、スパッタリング法、蒸着法などの気相成長法により形成することができる。また、特にＮｉ膜については、電気めっき法、無電解めっき法によっても形成することができる。
6). Electrode layer The electrode layer functions as an electrode for returning to the photovoltaic layer after conduction electrons flowing from the photovoltaic layer to the titanium oxide layer pass through an external circuit connected to the photovoltaic element. Examples of the electrode layer include carbon films and metal films such as Ag and Ni. The electrode layer can be formed by applying and drying a resin paste containing a commercially available electrode material (for example, “Dotite (registered trademark)” manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.). Moreover, about metal films, such as Ag and Ni, it can form by vapor phase growth methods, such as sputtering method and a vapor deposition method. In particular, the Ni film can also be formed by electroplating or electroless plating.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be appropriately modified and implemented within a range that can meet the purpose described above and below. All of which are within the scope of the present invention.
光起電力素子の製造
製造例１
透光性基板及び透明導電膜としては、透明導電酸化物被覆ガラス（ＳＯＬＡＲＯＮＩＸ社製、「ＴＣＯ２２−１５」、合計厚さ２．２ｍｍ、抵抗率１５Ω／□以下）を使用した。
この透明導電膜が形成されたガラスを、中性洗剤で洗浄した後、ＴｉＣｌ4水溶液（濃度１質量％）に浸漬した状態で、７０℃の温度で６０分間熱処理を行い、下地層を形成した。
Production of photovoltaic elements Production Example 1
As the translucent substrate and the transparent conductive film, transparent conductive oxide-coated glass (manufactured by SOLARONIX, “TCO22-15”, total thickness 2.2 mm, resistivity 15Ω / □ or less) was used.
The glass on which this transparent conductive film was formed was washed with a neutral detergent, and then immersed in a TiCl 4 aqueous solution (concentration 1% by mass) and then heat treated at a temperature of 70 ° C. for 60 minutes to form an underlayer. .
続いて、乳鉢を用いて、酸化チタン粉末（日本アエロジル社製、「Ｐ２５」、粒子径２０ｎｍ〜３０ｎｍ）６ｇと水５ｍｌを混合し、ここにエタノール１００ｍｌを加えて混合した後、混合液をビーカーに移した。ビーカーに移した混合液を撹拌した後、エチルセルロース水溶液（濃度１０質量％）３０ｇを加え、さらに撹拌した。真空ロータリーエバポレーターを用いて、混合液からエタノール分を蒸発させて、チタニアペーストを作製した。得られたチタニアペーストをスクリーン印刷により、前記下地層上に塗工し、１５０℃の温度で０．１時間乾燥させて酸化チタン層前駆体を形成した。 Subsequently, using a mortar, 6 g of titanium oxide powder (“P25” manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size 20 nm to 30 nm) and 5 ml of water are mixed, and 100 ml of ethanol is added thereto and mixed. Moved to. After stirring the mixed solution transferred to the beaker, 30 g of an ethyl cellulose aqueous solution (concentration: 10% by mass) was added and further stirred. Using a vacuum rotary evaporator, the ethanol content was evaporated from the mixture to prepare a titania paste. The obtained titania paste was applied onto the base layer by screen printing and dried at 150 ° C. for 0.1 hour to form a titanium oxide layer precursor.
次に、乳鉢を用いて、酸化チタン粉末（日本アエロジル社製、「Ｐ２５」、粒子径２０ｎｍ〜３０ｎｍ）１ｇ、酸化ニッケル粉末（シグマアルドリッチ製、粒子径５０ｎｍ〜６０ｎｍ）５ｇ、水５ｍｌを混合し、ここにエタノール１００ｍｌを加えて混合した後、混合液をビーカーに移した。ビーカーに移した混合液を撹拌した後、エチルセルロース水溶液（濃度１０質量％）３０ｇを加え、さらに撹拌した。真空ロータリーエバポレーターを用いて、混合液からエタノール分を蒸発させて、混合ペーストを作製した。得られた混合ペーストをスクリーン印刷により、前記酸化チタン層前駆体上に塗工し、１５０℃の温度で０．１時間乾燥させて光起電力層前駆体を形成した。なお、所望の膜厚を得るため、スクリーン印刷及び乾燥を、５回行った。 Next, using a mortar, 1 g of titanium oxide powder (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., “P25”, particle size 20 nm to 30 nm), 5 g of nickel oxide powder (manufactured by Sigma Aldrich, particle size 50 nm to 60 nm), and 5 ml of water are mixed. Then, 100 ml of ethanol was added thereto and mixed, and then the mixed solution was transferred to a beaker. After stirring the mixed solution transferred to the beaker, 30 g of an ethyl cellulose aqueous solution (concentration: 10% by mass) was added and further stirred. Using a vacuum rotary evaporator, the ethanol content was evaporated from the mixed solution to prepare a mixed paste. The obtained mixed paste was applied on the titanium oxide layer precursor by screen printing and dried at a temperature of 150 ° C. for 0.1 hour to form a photovoltaic layer precursor. In addition, in order to obtain a desired film thickness, screen printing and drying were performed 5 times.
前記酸化チタン層前駆体及び光起電力層前駆体を形成したものを、大気雰囲気下、５００℃の温度で２時間焼成を行い、各膜中に存在するセルロールを分解し、酸化チタン層、光起電力層を形成した。 The titanium oxide layer precursor and the photovoltaic layer precursor formed are baked at a temperature of 500 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to decompose the cell roll existing in each film, and the titanium oxide layer, light An electromotive force layer was formed.
焼成後、光起電力層上にカーボンインク（藤倉化成社製、「ドータイト（登録商標） ＸＣ１２」）を塗布し、乾燥させ電極層を形成して、光起電力素子を得た。得られた光起電力素子を切断し、切断面を電子顕微鏡により観察し、各膜の膜厚を測定した。 After firing, carbon ink (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd., “Dotite (registered trademark) XC12”) was applied on the photovoltaic layer and dried to form an electrode layer to obtain a photovoltaic device. The obtained photovoltaic device was cut, the cut surface was observed with an electron microscope, and the thickness of each film was measured.
製造例２〜６
酸化チタン層を得るためのチタニアペーストのスクリーン印刷回数、光起電力層を得るための混合ペースト中の酸化チタン粒子含有量を表１に記載の条件に変更したこと以外は、製造例１と同様にして光起電力素子を得た。なお、チタニアペーストのスクリーン印刷を２回行う場合、１回目を塗工し、１５０℃の温度で０．１時間乾燥させた後、２回目を塗工した。
Production Examples 2-6
Similar to Production Example 1 except that the number of screen printings of titania paste for obtaining the titanium oxide layer and the content of titanium oxide particles in the mixed paste for obtaining the photovoltaic layer were changed to the conditions shown in Table 1. Thus, a photovoltaic device was obtained. In addition, when screen printing of titania paste was performed twice, the first coating was performed, the coating was dried at a temperature of 150 ° C. for 0.1 hour, and then the second coating was performed.
製造例７〜９
酸化チタン層を得るためのチタニアペーストのスクリーン印刷回数、光起電力層を得るための混合ペースト中の酸化チタン粒子含有量を表１に記載の条件に変更し、電極膜を銀に変更したこと以外は、製造例１と同様にして光起電力素子を得た。なお、チタニアペーストのスクリーン印刷を２回行う場合、１回目を塗工し、１５０℃の温度で０．１時間乾燥させた後、２回目を塗工した。
また、銀電極はスキージを用いて薄く塗り広げる方法で形成した。
Production Examples 7-9
The number of screen printings of titania paste for obtaining a titanium oxide layer and the content of titanium oxide particles in the mixed paste for obtaining a photovoltaic layer were changed to the conditions shown in Table 1, and the electrode film was changed to silver. Except for the above, a photovoltaic element was obtained in the same manner as in Production Example 1. In addition, when screen printing of titania paste was performed twice, the first coating was performed, the coating was dried at a temperature of 150 ° C. for 0.1 hour, and then the second coating was performed.
In addition, the silver electrode was formed by thinly spreading using a squeegee.
光起電力素子の評価
製造例１〜９の光起電力素子に、投光器（岩崎電気社製、「アーバンアクト」）を用いて、色温度６５００Ｋ、照度１０万ＬＵＸの光を照射し、光起電力素子の光起電力を測定した。結果を表１に示した。
Evaluation of photovoltaic elements The photovoltaic elements of Production Examples 1 to 9 were irradiated with light having a color temperature of 6500 K and an illuminance of 100,000 LUX using a projector (“Urban Act” manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.). The photovoltaic power of the power element was measured. The results are shown in Table 1.
製造例１〜４、６〜８は、光起電力層が酸化ニッケルと酸化チタンからなり、酸化ニッケルと酸化チタンとの質量比（酸化チタン／酸化ニッケル）が１．５未満であるか、又は、酸化ニッケルからなる場合である。これらはいずれも、実用上十分な程度の開放電圧、短絡電流が得られた。また、表には示していないが、光起電力層が酸化チタン粒子を含有する製造例１〜３、６〜８は、光起電力層が酸化チタン粒子を含有しない製造例４に比べて、光起電力層の酸化チタン層に対する密着力が向上する傾向が確認された。 In Production Examples 1 to 4 and 6 to 8, the photovoltaic layer is made of nickel oxide and titanium oxide, and the mass ratio of nickel oxide to titanium oxide (titanium oxide / nickel oxide) is less than 1.5, or In the case of nickel oxide. In both cases, practically sufficient open-circuit voltage and short-circuit current were obtained. Although not shown in the table, Production Examples 1 to 3 and 6 to 8 in which the photovoltaic layer contains titanium oxide particles are compared to Production Example 4 in which the photovoltaic layer does not contain titanium oxide particles. The tendency for the adhesive force of the photovoltaic layer to the titanium oxide layer to be improved was confirmed.
製造例５は、光起電力層中の酸化ニッケルと酸化チタンとの比が１．５の場合であるが、光起電力層中の酸化チタンが多過ぎ、酸化ニッケルによる光吸収が低下したため、短絡電流が低下した。製造例９は、酸化チタン層を有さない場合であるが、光起電力層中の酸化ニッケルと透明導電膜とが短絡してしまい、開放電圧が０Ｖであった。 Production Example 5 is a case where the ratio of nickel oxide and titanium oxide in the photovoltaic layer is 1.5, but the amount of titanium oxide in the photovoltaic layer is too much, and light absorption by nickel oxide is reduced. Short circuit current decreased. In Production Example 9, the titanium oxide layer was not provided, but the nickel oxide in the photovoltaic layer and the transparent conductive film were short-circuited, and the open circuit voltage was 0V.
Claims (2)
前記光起電力層が、酸化ニッケルと酸化チタンからなり、酸化ニッケルと酸化チタンとの質量比（酸化チタン／酸化ニッケル）が１．５未満であるか；又は、酸化ニッケルからなることを特徴とする光起電力素子。 A transparent conductive film layer, a titanium oxide layer, a photovoltaic layer, and an electrode layer are laminated in this order on a translucent substrate,
The photovoltaic layer is made of nickel oxide and titanium oxide, and the mass ratio of nickel oxide to titanium oxide (titanium oxide / nickel oxide) is less than 1.5; or made of nickel oxide. A photovoltaic device.
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|---|---|---|---|---|
| JPH06163955A (en) * | 1992-11-27 | 1994-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solar cell substrate and solar cell |
| JP2000340809A (en) * | 1999-03-25 | 2000-12-08 | Star Micronics Co Ltd | Optoelectronic transducer element |
| JP2002176187A (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Seiko Epson Corp | Semiconductor and solar cell |
| JP2002175843A (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Japan Gore Tex Inc | Optical electrode and photochemical cell using the same |
| JP2004146664A (en) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Seiko Epson Corp | Photoelectric conversion element |
| JP2010073543A (en) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | Photoelectric cell |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06163955A (en) * | 1992-11-27 | 1994-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solar cell substrate and solar cell |
| JP2000340809A (en) * | 1999-03-25 | 2000-12-08 | Star Micronics Co Ltd | Optoelectronic transducer element |
| JP2002176187A (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Seiko Epson Corp | Semiconductor and solar cell |
| JP2002175843A (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Japan Gore Tex Inc | Optical electrode and photochemical cell using the same |
| JP2004146664A (en) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Seiko Epson Corp | Photoelectric conversion element |
| JP2010073543A (en) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | Photoelectric cell |
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