JP2012190856A - 太陽電池向け透明導電膜用組成物および透明導電膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平均粒径1〜50nmのITO中空粒子と、バインダーと、を含むことを特徴とする薄膜太陽電池向け透明導電膜1の屈折率と、光電変換層2の屈折率の差を大きくすることにより、透明導電膜1−光電変換層2界面での反射光が増加し、この増加した光電変換層への戻り光により、薄膜太陽電池の発電効率を向上させる。
【選択図】図1
Description
(1)平均粒径:1〜50nmのITO中空粒子と、バインダーと、を含むことを特徴とする、薄膜太陽電池向け透明導電膜用組成物。
(2)さらに、導電性酸化物粒子を含む、上記(1)記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜用組成物。
(3)バインダーが、加熱により硬化するポリマー型バインダーおよび/またはノンポリマー型バインダーである、上記(1)または(2)記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜用組成物。
(4)ノンポリマー型バインダーが、金属石けん、金属錯体、金属アルコキシド、ハロシラン類、2−アルコキシエタノール、β−ジケトン、およびアルキルアセテートからなる群より選ばれる少なくとも1種である、上記(3)記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜用組成物。
(5)平均粒径:1〜50nmのITO中空粒子と、硬化したバインダーと、を含み、ITO中空粒子と硬化したバインダーの合計100質量部に対して、ITO中空粒子を55〜95質量部含むことを特徴とする、薄膜太陽電池向け透明導電膜。
(6)さらに、導電性酸化物粒子を含む、上記(5)記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜。
(7)バインダーが、ポリマー型バインダーおよび/またはノンポリマー型バインダーである、上記(5)または(6)記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜。
(8)ノンポリマー型バインダーが、金属石けん、金属錯体、金属アルコキシド、ハロシラン類、2−アルコキシエタノール、β−ジケトン、およびアルキルアセテートからなる群より選ばれる少なくとも1種である、上記(7)記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜。
(9)上記(5)〜(8)のいずれか記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜を含む、薄膜太陽電池。
(10)基材、透明電極層、光電変換層、および透明導電膜を、この順に備える薄膜太陽電池の透明導電膜の製造方法であって、光電変換層上に、上記(1)〜(4)のいずれか記載の透明導電膜用組成物を、湿式塗工法により塗布して透明導電塗膜を形成した後、透明導電塗膜を有する基材を、130〜400℃で焼成して、厚さ:0.03〜0.5μmの透明導電膜を形成する、透明導電膜の製造方法。
(11)湿式塗工法が、スプレーコーティング法、ディスペンサーコーティング法、スピンコーティング法、ナイフコーティング法、スリットコーティング法、インクジェットコーティング法、ダイコーティング法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、またはグラビア印刷法である、上記(10)記載の透明導電膜の製造方法。
本発明の薄膜太陽電池向け透明導電膜用組成物(以下、「透明導電膜用組成物」という)は、平均粒径:1〜50nmのITO中空粒子と、バインダーと、を含むことを特徴とする。
本発明の薄膜太陽電池向け透明導電膜(以下、透明導電膜という)は、平均粒径:1〜50nmのITO中空粒子と、硬化したバインダーと、を含み、ITO中空粒子と硬化したバインダーの合計100質量部に対して、ITO中空粒子を55〜95質量部含むことを特徴とする。透明導電膜は、さらに、導電性酸化物粒子を含むと好ましい。
1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩(BMI−BF4)を真空中、120℃で乾燥させた後、サンユー電子製スパッタコーター(型番:SC−70HMCII)内に水平に載置したガラスプレート(10cm3)上に、上記1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩:0.60cm3を一面に広げて入れた。
1−アリル−3エチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩(AEI−BF4)を真空中120℃で乾燥させた後、サンユー電子製スパッタコーター(型番:SC−70HMCII)内に水平に載置したガラスプレート(10cm3)上に、上記1−アリル−3エチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩:0.60cm3を一面に広げて入れた。
50cm3のガラス製の4つ口フラスコを用い、140gのテトラエトキシシランと、140gのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、1.7gの60%硝酸を120gの純水に溶解した溶液を一度に加え、その後50℃で3時間反応させることにより製造した。
500cm3のガラス製の4つ口フラスコを用い、85gのテトラエトキシシランと、100gのエチルアルコールを加え、攪拌しながら室温で、0.09gの60%硝酸を110gの純水に溶解した溶液を、チューブポンプを用いて10〜15分の時間をかけて投入した。その後、得られた混合溶液に、あらかじめ混合しておいた45gのアルミニウムトリ−sec−ブトキシドと、60gのエチルアルコールの混合溶液を、チューブポンプを用いて10〜15分の時間をかけて投入した。室温にて30分程度攪拌した後、50℃で3時間反応させることにより製造した。
50cm3のガラス製の4つ口フラスコを用い、115gのテトラエトキシシランと、175gのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、1.4gの35%塩酸を110gの純水に溶解した溶液を一度に加え、その後45℃で3時間反応させることにより製造した。
500cm3のガラス製の4つ口フラスコを用い、130gのテトラエトキシシランと、145gのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、1.25gの30%アンモニア水を124gの純水に溶解した溶液を一度に加え、その後45℃で3時間反応させることにより製造した。
500cm3のガラス製の4つ口フラスコを用い、90gのテトラエトキシシランと、100gのエチルアルコールを加え、攪拌しながら室温の状態で、0.9gの60%硝酸を110gの純水に溶解した溶液を、10〜15分の時間をかけて投入した、その後、得られた混合溶液に、あらかじめ混合しておいた40gのアルミニウムトリ−sec−ブトキシドと、60gのエチルアルコールの混合溶液を、10〜15分の時間をかけて投入した。室温にて30分程度攪拌した後、50℃で3時間反応させることにより製造した。
500cm3のガラス製の4つ口フラスコを用い、125gのテトラエトキシシランと、160gのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、0.6gの60%硝酸を115gの純水に溶解した溶液を一度に加え、その後50℃で3時間反応させることにより製造した。
500cm3のガラス製の4つ口フラスコを用い、145gのテトラエトキシシランと、140gのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、0.015gの60%硝酸を115gの純水に溶解した溶液を一度に加え、その後50℃で3時間反応させることにより製造した。
シランカップリング剤にはビニルトリエトキシシランを用いた。チタンカップリング剤には、式(1):
混合溶媒1には、イソプロパノール、エタノール及びN,N−ジメチルホルムアミドの混合液(質量比4:2:1)を、混合溶媒2には、エタノール、ブタノールの混合液(質量比98:2)を用いた。
ノンポリマー型バインダー1には、2−n−ブトキシエタノールと3−イソプロピル−2,4−ペンタンジオンの混合液を、ノンポリマー型バインダー2には、2,2−ジメチル−3,5−ヘキサンジオンとイソプロピルアセテートの混合液(質量比1:1)を、ノンポリマー型バインダー3には、2−イソブトキシエタノールと2−ヘキシルオキシエタノールとn−プロピルアセテートの混合物(質量比4:1:1)を用いた。
実施例1では、まず、以下の表1に示すように、分散媒となるIPA中に、平均粒径:8nmのITO中空粒子1(H−ITO1)と、バインダーとしてSiO2結合剤1を、ITO中空粒子に対して30質量%の比率で混合した。
比較例1では、分散媒となるIPA中に、導電性酸化物粉末として平均粒径25nmのITO粉末を、またバインダーとしてSiO2結合剤1を、導電性酸化物粒子に対して30質量%の比率で混合した。
屈折率評価については、実施例1〜16、比較例1に示す透明導電膜用組成物について、光学定数が既知のガラス基板に対して、湿式塗工法(スピンコーティング法、ダイコーティング法、スプレーコーティング法、オフセット印刷法)により透明電極膜を成膜後、160〜220℃で20〜60分焼成することにより、厚さ0.05〜0.2μmの透明導電膜を形成した。その膜に対して、分光エリプソメトリー装置(J.A.Woollam Japan(株)製 M−2000)を用いて測定し、透明電極膜部分についてデータを解析し、光学定数を求めた。解析した光学定数から、633nmの値を屈折率とした。表1〜3に、これらの結果を示す。
1 透明導電膜
2 光電変換層
3 透明電極層
4 導電性反射膜
Claims (11)
- 平均粒径:1〜50nmのITO中空粒子と、バインダーと、を含むことを特徴とする、薄膜太陽電池向け透明導電膜用組成物。
- さらに、導電性酸化物粒子を含む、請求項1記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜用組成物。
- バインダーが、加熱により硬化するポリマー型バインダーおよび/またはノンポリマー型バインダーである、請求項1または2記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜用組成物。
- ノンポリマー型バインダーが、金属石けん、金属錯体、金属アルコキシド、ハロシラン類、2−アルコキシエタノール、β−ジケトン、およびアルキルアセテートからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項3記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜用組成物。
- 平均粒径:1〜50nmのITO中空粒子と、硬化したバインダーと、を含み、ITO中空粒子と硬化したバインダーの合計100質量部に対して、ITO中空粒子を55〜95質量部含むことを特徴とする、薄膜太陽電池向け透明導電膜。
- さらに、導電性酸化物粒子を含む、請求項5記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜。
- バインダーが、ポリマー型バインダーおよび/またはノンポリマー型バインダーである、請求項5または6記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜。
- ノンポリマー型バインダーが、金属石けん、金属錯体、金属アルコキシド、ハロシラン類、2−アルコキシエタノール、β−ジケトン、およびアルキルアセテートからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項7記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜。
- 請求項5〜8のいずれか1項記載の薄膜太陽電池向け透明導電膜を含む、薄膜太陽電池。
- 基材、透明電極層、光電変換層、および透明導電膜を、この順に備える薄膜太陽電池の透明導電膜の製造方法であって、光電変換層上に、請求項1〜4のいずれか1項記載の透明導電膜用組成物を、湿式塗工法により塗布して透明導電塗膜を形成した後、透明導電塗膜を有する基材を、130〜400℃で焼成して、厚さ:0.03〜0.5μmの透明導電膜を形成する、透明導電膜の製造方法。
- 湿式塗工法が、スプレーコーティング法、ディスペンサーコーティング法、スピンコーティング法、ナイフコーティング法、スリットコーティング法、インクジェットコーティング法、ダイコーティング法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、またはグラビア印刷法である、請求項10記載の透明導電膜の製造方法。
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