JP4279264B2 - 色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液、光活性電極及び色素増感型太陽電池 - Google Patents
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Description
[2]乳鉢、ペイントコンディショナー、ホモジナイザー、超音波撹拌機のいずれかにより分散処理されてなる前記1に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[3]水酸基とアミノ基のいずれも有さない結着剤が、ポリN−ビニルアセトアミド、N−ビニルアセトアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、N−ビニルアセトアミド−アクリルアミド共重合体、ポリアクリルアミド、アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、ポリN−ビニルホルムアミド、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ポリフッ化プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ポリフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルピリジン、ビニルピリジン−メタクリル酸メチル共重合体及びポリビニルピロリドンから選ばれる高分子化合物の一つもしくはそれらの混合物である前記1または前記2に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[4]水酸基とアミノ基のいずれも有さない結着剤の含有量が、金属酸化物微粒子100質量部に対して0.01〜20質量部である前記1乃至3のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[5]溶剤が、その骨格中に、水酸基、カルボキシル基、ケトン基、アルデヒド基、アミノ基、アミド基から選ばれる少なくとも1つ以上を有する揮発性液体である前記1乃至4のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[6]揮発性液体が、水、メタノール、エタノール、ブタノール、メチルセロソルブ、エチレングリコール、酢酸、アセチルアセトン、テレピン油、メチルピロリドンから選ばれる1つあるいはそれらの混合物である前記5に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[7]金属酸化物微粒子が、酸化チタンを含有する前記1乃至6のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[8]酸化チタンが、アナターゼ型酸化チタンあるいはブルッカイト型酸化チタンを含む前記7に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液
[9]酸化チタンが、粉末状態で200℃以上の温度で熱処理したものである前記7または8に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[10]酸化チタンのBET比表面積が、10〜100m2/gである前記7乃至9のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[11]酸化チタンのBET比表面積が、20〜75m2/gである前記7乃至10のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[12]酸化チタンの90%累積重量粒度分布径D90が、2.2μm以下である前記7乃至11のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[13]酸化チタンの下記ロジン・ラムラー式:
R=100exp{−(D/De)n}
(式中、Dは粒径を表し、RはD(粒径)より大きな粒子の全粒子に対する質量百分率であり、Deは粒度特性数であり、nは分布定数である。)による分布定数nが1.7以上である前記7乃至12のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[14]酸化チタンが、四塩化チタンを酸化性ガスで高温酸化する気相法で製造されたものを含有する前記7乃至13のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[15]酸化チタンが、四塩化チタンを酸化性ガスで高温酸化することにより酸化チタンを製造する気相法において、四塩化チタンを含有するガス及び酸化性ガスをそれぞれ500℃以上に予熱し、それぞれ流速10m/秒以上で反応管に供給することにより反応させて得られる酸化チタンを含有する前記14に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[16]酸化チタンが、四塩化チタンを酸化性ガスで高温酸化することにより酸化チタンを製造する気相法において、四塩化チタンを含有するガス及び酸化性ガスをそれぞれ500℃以上に予熱し、それぞれ流速10m/秒以上で反応管に供給し、該反応管内の温度が600℃を越える高温度条件で3秒以下の時間、前記四塩化チタンを含有するガス及び酸化性ガスを滞留させて反応させて得られる酸化チタンを含有する前記15に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[17]前記10における酸化チタン(以下、酸化チタンA)に加えて、さらに、BET比表面積が100〜500m2/gの酸化チタン(以下、酸化チタンB)を含有する前記7乃至16のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[18]酸化チタンAと酸化チタンBの質量比率B/Aが0.01〜0.5である前記17記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
[19]シート状電極上に前記1乃至18のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液を塗布した後に、溶剤を蒸発させてシート状電極上に金属酸化物膜を形成することを特徴とする色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
[20]噴霧装置を用いてシート状電極上に金属酸化物分散液を塗布する前記19に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
[21]噴霧装置が、分散液を直径200μm以下の霧状とすることのできる装置である前記20に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
[22]シート状電極上に金属酸化物膜を形成した後に、金属酸化物膜を構成する金属のハロゲン化物、アルコキシ化物、およびカルボキシ化物の少なくとも1種を含む溶液に浸した後に80〜200℃の温度で熱処理する前記19に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
[23]金属酸化物膜を構成する金属のハロゲン化物、アルコキシ化物、およびカルボキシ化物の少なくとも1種が、フッ化チタン、塩化チタン及びチタンテトライソプロピルアルコキシドからなる群から選ばれる1種以上である前記22に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
[24]溶剤を蒸発させる工程が、室温〜200℃の温度での処理により行われる前記19に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
[25]金属酸化物膜を形成した後に、100℃〜200℃の温度で熱処理する工程を含む前記19乃至23のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
[26]溶剤を蒸発させる工程が、塗膜に乾燥空気を吹き付ける方法、ドライヤー等で温風を吹き付ける方法、または赤外線を照射する方法により行われる前記24に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
[27]前記19乃至26のいずれか1項に記載の方法により製造された色素増感型太陽電池用光活性電極。
[28]シート状電極上に、水酸基とアミノ基のいずれも有さない結着剤と金属酸化物微粒子を含む金属酸化物膜を有することを特徴とする色素増感型太陽電池用光活性電極。
[29]シート状電極が、透明導電層を表面に有する透明基材である前記27または28に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極。
[30]透明基材が、300〜800nmの波長の光に対して平均50%以上の透過性を有する前記29に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極。
[31]透明基材が、太陽光に対して透過性を有する高分子化合物からなる前記29に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極。
[32]太陽光に対して透過性を有する高分子化合物が、ポリエステル、ポリオレフィン、およびポリアミドから選ばれるいずれか1種以上である前記31に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極。
[33]透明導電層に、インジウム酸化スズ、酸化亜鉛またはフッ素ドープ型酸化スズが含まれる前記29に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極。
[34]シート状電極が、2000Ω/□(スクエアー)以下の電気抵抗を有し、かつ太陽光に対し30%以上の光透過性を有する前記27または28に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極。
[35]前記27乃至34のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の金属酸化物表面に増感色素を担持して得られる色素電極の金属酸化物膜面側と、触媒作用と導電性とを有する対極の電気伝導性を有する面を対向させ、前記色素電極と対極の間に電解液を充填した構造からなることを特徴とする色素増感型太陽電池。
[36]増感色素が、ルテニウムビピリジウム錯体、キサンテン系色素、メロシアニン色素、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体からなる群より選ばれる1種以上を含む前記35に記載の色素増感型太陽電池。
[37]触媒作用と導電性とを有する対極が、炭素繊維、カーボンブラック、グラファイトをポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ポリフッ化プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ポリフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化エチレンまたはスチレン−ブタジエンゴムで練り合わせた後にシート状に成形したもの、および、ルテニウムメッシュ、白金板、白金繊維、白金を表面に担持したものから選ばれる1種以上を含有する前記35または36に記載の色素増感型太陽電池。
[38]電解液が、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化メチルエチルイミダゾリウム、ヨウ化メチルプロピルイミダゾリウム、ヨウ素からなる群より選ばれる一つ以上を、非プロトン性極性溶媒に溶解したものである前記35乃至37のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池。
第一の発明は、金属酸化物微粒子、結着剤および溶剤を含有する色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液である。
気相法における粒子の成長機構には大別して2種類あり、一つは、CVD(化学的気相成長)であり、もう一つは粒子の衝突(合体)や焼結による成長である。本発明の目的とするような超微粒子状の酸化チタンを得るためには、いずれの成長時間も短くしなければならない。すなわち、前者の成長においては、予熱温度を高めておいて化学的反応性(反応速度)を高めること等により成長を抑えることができる。後者の成長においては、CVDが完結した後速やかに冷却、希釈等を行い、高温滞留時間を極力小さくすることにより、焼結等による成長を抑えることができる。
R=100exp{−(D/De)n} (1)
式中、Dは粒径を表し、RはD(粒径)より大きな粒子の全粒子に対する質量百分率であり、Deは粒度特性数である。また、nは分布定数と呼ばれR=36.8(%)に相当する粒径である。
log{log(100/R)}=nlogD+C (2)
式中、Cは定数を表す(C=log・loge−nlogDe)。
本発明における酸化チタンのロジン・ラムラー式による分布定数nは1.7以上であることが好ましい。
光活性電極上から水分が除去されたことを確認する方法としては、光活性電極の熱処理条件に対する質量変化を測定することにより推定することができる。
前記透明基材としては、その上に形成される導電層および金属酸化物膜を安定に維持するとともに太陽光線に対する透過性があれば制限なく使用できるが、太陽光に対して透過性を有する高分子化合物が好ましい。具体例としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン−6等)が挙げられる。また、膜厚は0.005〜10mmが好ましく、0.05〜1mmがさらに好ましい。太陽光線に対する透過性は、300〜800nmの波長の光に対して、平均50%以上の透過性を有することが好ましい。
作製した色素増感型太陽電池に、光源としてキセノンランプ(山下電装製,SEL033,150Wキセノンランプ使用)を使用し、50mW/cm2(光量はインターナショナルライト社製IL1400Aを用いて定量した。)の光を照射した。この時の最大起電力をポテンショスタット(北斗電工製、HAB151)を使用して測定した。
酸化チタン(P25,日本アエロジル製,気相法酸化チタン,D90=3.1μm,分布定数n=1.4)100g、ポリN−ビニルアセトアミド(昭和電工製,VIAC GE−191)0.5g、水400gを乳鉢を用いて分散させて金属酸化物分散液を得た。これをドクターブレード法(40ミクロンアプリケータを使用)でガラス電極(日本板硝子製,フッ素ドープ酸化スズ膜付きガラス,CS−4S230)上に塗布後、室内に2時間放置して、膜厚6ミクロンの光活性電極を得た。次にこれをルテニウム錯体色素(小島化学製,RuL2(NCS)2)のエタノール溶液に3時間浸して色素電極を得た。色素電極は、その金属酸化物膜の大きさが5×5mmとなるように、余分な金属酸化物膜をカッターナイフを用いて削り取った。一方、前記と同じ別のガラス電極上にスパッタリング装置で厚さ0.1μmの白金を担持した対極と、前記色素電極とをそれぞれの活性面が内側にくるように重ねあわせ、ガラス電極の側面をエポキシ樹脂(コニシ(株)製,ボンドクイック5)で封止した。電解層の厚さ(約40μm)は2枚の電極の両端にテープ状のスペーサーを挟むことで調整した。次にあらかじめガラス電極にあけておいた微小孔より2枚の電極の隙間に電解液(0.5mol/Lヨウ化リチウム,0.05mol/Lヨウ素のアセトニトリル溶液)を注入して色素増感型太陽電池を得た。注入口は側面と同様にエポキシ樹脂で封止した。この太陽電池の光起電力は、3.4mW/cm2であった。
実施例1の金属酸化物分散液においてポリN−ビニルアセトアミドに代えてN−ビニルアセトアミド−アクリル酸ソーダ共重合体(昭和電工製,VIAC GE−195)0.1gを配合したものを用いて、実施例1と同様の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この太陽電池の光起電力は3.3mW/cm2であった。
実施例1の金属酸化物分散液においてポリN−ビニルアセトアミドに代えてポリテトラフルオロエチレン(ダイキン工業製,F−104)1gおよび溶剤の水に代えてメチルセロソルブ400gを配合したものを用いて、実施例1と同様の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この太陽電池の光起電力は2.8mW/cm2であった。
実施例1の金属酸化物分散液でポリN−ビニルアセトアミドを添加しなかったものを用いて、実施例1と同様の方法で色素増感型太陽電池を作製した。但し、この場合、金属酸化物膜が脆弱だったために、太陽電池が完成するまでの工程で、金属酸化物膜の一部がガラス電極上から剥離したが、一部剥離した状態で太陽電池とした。この太陽電池の光起電力は1.0mW/cm2であった。
比較例1の金属酸化物分散液を、実施例1と同様の方法でガラス電極上に塗布した。次に、これを470℃の空気中に1時間放置して光活性電極を得た。以降、実施例1と同様の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この太陽電池の光起電力は3.8mW/cm2であった。
結着剤を含有する金属酸化物分散液を使用した実施例1〜3では、膜を高温処理しなくても機械的に安定な金属酸化物膜が得られたのに対して、比較例1では、金属酸化物膜は脆弱で実用に適さないことがわかった。また、実施例1〜3の色素増感型太陽電池は、従来の高温処理で得られた比較例2の電池に近い性能を有することが確認された。
実施例1と同様にして作製した光活性電極を、塩化チタンの0.2mol/Lエタノール溶液に1分間浸した後に、140℃の空気中に5分間放置する処理を行った。以降、実施例1と同様の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この太陽電池の光起電力は3.6mW/cm2であった。
光活性電極を、その金属酸化物膜を構成する金属酸化物(酸化チタン)のハロゲン化物(塩化チタン)の溶液に浸した後に熱処理した実施例4では、そのような処理をしない実施例1に比べて光起電力が向上することが明らかである。
実施例1で使用した金属酸化物分散液を、スプレー(文房堂製エアーブラシ,ノズル径0.2mm,空気圧2kg/cm2)を用いてガラス電極(日本板硝子製,フッ素ドープ酸化スズ膜付きガラス,CS−4S230)上に塗布した。この時、塗布しながら同時にヘアードライヤーを用いてガラス電極に温風を吹き付けた。これによって、膜厚6ミクロンの光活性電極を得た。以降、実施例1と同様の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この太陽電池の光起電力は3.8mW/cm2であった。
金属酸化物膜をスプレー法で作製した実施例5では、性能の向上が認められた。これは、金属酸化物膜が多孔質になったことによると考えられる。
実施例1と同様の方法で、ガラス電極に代えて透明樹脂電極(中井工業製,Q−3R−IIX,インジウム酸化スズ膜を表面に有するポリエチレンテレフタレート板)を用いて色素増感型太陽電池を作製した。この太陽電池の光起電力は、2.9mW/cm2であった。
比較例1と同様の方法で、ガラス電極に代えて透明樹脂電極(中井工業製,Q−3R−IIX,インジウム酸化スズ膜を表面に有するポリエチレンテレフタレート板)を用いて色素増感型太陽電池を作製を試みたが、光活性電極に増感色素を担持する操作において、金属酸化物膜がすべて剥離してしまい色素増感型太陽電池は作製できなかった。
実施例1の方法において電極基材を樹脂とした実施例6の電池は実施例1と同等の性能が得られた。従って、この手法によりフレキシブルな電池が作製できることが確認された。一方、比較例3では、従来法で樹脂を用いた電池の作製をこころみたが、金属酸化物膜の機械強度が保たれず、電池の作製はできなかった。
実施例1において、光活性電極を空気雰囲気で120℃に加熱したホットプレート上で10分間熱処理した直後に、ルテニウム錯体色素の増感色素担持を行うことで、色素電極を作製し、実施例1と同様の方法で色素増感型太陽電池を得た。この太陽電池の光起電力は、3.6mW/cm2であった
実施例1の方法において光活性増感色素担持を行う前に、光活性電極上に吸着する水分を取り除いた実施例7では、実施例1と比較して性能の向上が見られた。
ガス状四塩化チタン8.3Nm3/時間と窒素6Nm3/時間とを混合してなる四塩化チタンを含有するガスを800℃に、酸素2Nm3/時間と水蒸気15Nm3/時間とを混合してなる酸化性ガスを900℃にそれぞれ予熱し、同軸平行流ノズルを用いて、それぞれ流速50m/秒、35m/秒で反応管に導入した。ただし、同軸平行流ノズルの内管径は20mmとし、内管に四塩化チタンを含有するガスを導入した。
反応管の内径は100mmであり、反応温度1200℃における管内流速は計算値で8m/秒であった。反応管内の高温滞留時間が0.2秒以下となるように、反応後冷却空気を反応管に導入し、その後、テフロン(登録商標)製バグフイルターを用いて超微粒子粉末を捕集した。
得られた超微粒子酸化チタンは、BET比表面積が48m2/gであった。また、得られた超微粒子酸化チタンについて、レーザー回折式粒度分布測定法により測定した粒度分布における90%累積重量粒度分布径D90は1.4μmであり、本粒度分布の測定値を使用して求めたロジン・ラムラー式におけるn値は2.1であった。
実施例1の金属酸化物分散液において、酸化チタンをP25に代えて上記酸化チタンを用いて、実施例5の方法で色素増感型太陽電池を作製した。光活性電極の膜厚は6ミクロンであった。この太陽電池の光起電力は4.1mW/cm2であった。
0.1規定硝酸水溶液50g中にテトライソプロポキシチタン10gを撹拌しながら滴下した。これを80℃に12時間、続いて水30gを添加し、続いて200℃で12時間(オートクレーブ使用)処理したものを、ロータリーエバポレータを使用して全量が15gになるまで濃縮した。この時生成した酸化チタン微粒子は、BET比表面積が65m2/gであることを確認した。さらに、この酸化チタンの熱分析重量変化を測定したところ、250℃付近に10%の質量減を確認した。次に、この溶液にポリN−ビニルアセトアミド(昭和電工製,VIAC GE−191)0.4gを添加し、超音波撹拌して金属酸化物分散液を得た。これを用いて、実施例5の方法で色素増感型太陽電池を作製した。光活性電極の膜厚は5ミクロンであった。この太陽電池の光起電力は2.1mW/cm2であった。
気相法で製造された酸化チタンを使用した実施例8の電池では、実施例5の電池よりも光起電力が向上した。また、実施例9では性能が低下したが、これは酸化チタン表面にイソプロピル基が吸着した状態であるために、酸化チタン粒子間での電子の移動が妨げられたためと考えられる。このように、チタン表面に有機物が吸着していない気相法で製造された酸化チタンを用いることにより性能が向上する。
実施例8の金属酸化物分散液において、気相法で作製した酸化チタンに対して、比表面積300m2/gの酸化チタン(石原産業製,ST−01(液相法で合成後、乾燥された酸化チタン粉末))を10質量%を添加したものを用いて、実施例5の方法で色素増感型太陽電池を作製した。この太陽電池の光起電力は4.3mW/cm2であった。
気相法で作製した酸化チタンと比表面積100〜500m2/gに相当する酸化チタンを併用した実施例10では、実施例8より性能が向上した。
Claims (27)
- 金属酸化物膜を形成した後に、室温〜200℃の温度で熱処理する工程を含む色素増感型太陽電池用光活性電極の製造に用いられる色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液であって、金属酸化物微粒子、水酸基とアミノ基のいずれも有さない結着剤、および溶剤を含有することを特徴とする色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 乳鉢、ペイントコンディショナー、ホモジナイザー、超音波撹拌機のいずれかにより分散処理されてなる請求項1に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 水酸基とアミノ基のいずれもを有さない結着剤が、ポリN−ビニルアセトアミド、N−ビニルアセトアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、N−ビニルアセトアミド−アクリルアミド共重合体、ポリアクリルアミド、アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、ポリN−ビニルホルムアミド、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ポリフッ化プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ポリフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルピリジン、ビニルピリジン−メタクリル酸メチル共重合体及びポリビニルピロリドンから選ばれる高分子化合物の一つもしくはそれらの混合物である請求項1または請求項2に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 水酸基とアミノ基のいずれも有さない結着剤の含有量が、金属酸化物微粒子100質量部に対して0.01〜20質量部である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 溶剤が、その骨格中に、水酸基、カルボキシル基、ケトン基、アルデヒド基、アミノ基、アミド基から選ばれる少なくとも1つ以上を有する揮発性液体である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 揮発性液体が、水、メタノール、エタノール、ブタノール、メチルセロソルブ、エチレングリコール、酢酸、アセチルアセトン、テレピン油、メチルピロリドンから選ばれる1つあるいはそれらの混合物である請求項5に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 金属酸化物微粒子が、酸化チタンを含有する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 酸化チタンが、アナターゼ型酸化チタンあるいはブルッカイト型酸化チタンを含む請求項7に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液
- 酸化チタンが、粉末状態で200℃以上の温度で熱処理したものである請求項7または8に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 酸化チタンのBET比表面積が、10〜100m2/gである請求項7乃至9のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 酸化チタンのBET比表面積が、20〜75m2/gである請求項7乃至10のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 酸化チタンの90%累積重量粒度分布径D90が、2.2μm以下である請求項7乃至11のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 酸化チタンの下記ロジン・ラムラー式:
R=100exp{−(D/De)n}
(式中、Dは粒径を表し、RはD(粒径)より大きな粒子の全粒子に対する質量百分率であり、Deは粒度特性数であり、nは分布定数である。)による分布定数nが1.7以上である請求項7乃至12のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。 - 酸化チタンが、四塩化チタンを酸化性ガスで高温酸化する気相法で製造されたものを含有する請求項7乃至13のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 酸化チタンが、四塩化チタンを酸化性ガスで高温酸化することにより酸化チタンを製造する気相法において、四塩化チタンを含有するガス及び酸化性ガスをそれぞれ500℃以上に予熱し、それぞれ流速10m/秒以上で反応管に供給することにより反応させて得られる酸化チタンを含有する請求項14に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 酸化チタンが、四塩化チタンを酸化性ガスで高温酸化することにより酸化チタンを製造する気相法において、四塩化チタンを含有するガス及び酸化性ガスをそれぞれ500℃以上に予熱し、それぞれ流速10m/秒以上で反応管に供給し、該反応管内の温度が600℃を越える高温度条件で3秒以下の時間、前記四塩化チタンを含有するガス及び酸化性ガスを滞留させて反応させて得られる酸化チタンを含有する請求項15に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 請求項10における酸化チタン(以下、酸化チタンA)に加えて、さらに、BET比表面積が100〜500m2/gの酸化チタン(以下、酸化チタンB)を含有する請求項7乃至16のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- 酸化チタンAと酸化チタンBの質量比率B/Aが0.01〜0.5である請求項17記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液。
- シート状電極上に請求項1乃至18のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用金属酸化物分散液を塗布した後に、溶剤を蒸発させてシート状電極上に金属酸化物膜を形成することを特徴とする色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
- 噴霧装置を用いてシート状電極上に金属酸化物分散液を塗布する請求項19に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
- 噴霧装置が、分散液を直径200μm以下の霧状とすることのできる装置である請求項20に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
- シート状電極上に金属酸化物膜を形成した後に、金属酸化物膜を構成する金属のハロゲン化物、アルコキシ化物、およびカルボキシ化物の少なくとも1種を含む溶液に浸した後に80〜200℃の温度で熱処理する請求項19に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
- 金属酸化物膜を構成する金属のハロゲン化物、アルコキシ化物、およびカルボキシ化物の少なくとも1種が、フッ化チタン、塩化チタン及びチタンテトライソプロピルアルコキシドからなる群から選ばれる1種以上である請求項22に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
- 溶剤を蒸発させる工程が、室温〜200℃の温度での処理により行われる請求項19に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
- 金属酸化物膜を形成した後に、100℃〜200℃の温度で熱処理する工程を含む請求項19乃至23のいずれか1項に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
- 溶剤を蒸発させる工程が、塗膜に乾燥空気を吹き付ける方法、ドライヤー等で温風を吹き付ける方法、または赤外線を照射する方法により行われる請求項24に記載の色素増感型太陽電池用光活性電極の製造方法。
- 請求項19乃至26のいずれか1項に記載の方法により製造された色素増感型太陽電池用光活性電極。
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