JP4298195B2 - Photoelectric cell - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な光電気セルに関する。さらに詳しくは光電変換効率の高い光電気セル、通常タンデム型色素増感といわれる光電気セルに関する。
【0002】
【従来技術】
光電変換材料は光エネルギーを電気エネルギーとして連続して取り出せる材料であり、電極間の電気化学反応を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する材料である。光電変換材料に光を照射すると、一方の電極側で電子が発生し、対電極に移動し、対電極に移動した電子は、電解質中をイオンとして移動して一方の電極に戻る。このようにエネルギー変換が連続であるため、たとえば、太陽電池などに利用されている。
【0003】
一般的な太陽電池は、透明性導電膜をコートしたガラス板などの支持体上に光電変換材料用半導体の膜を形成して電極とし、次に、対電極として別の透明性導電膜をコートしたガラス板などの支持体を備え、これらの電極間に電解質を封入して構成されている。
光電変換材料用半導体に吸着した分光増感色素に太陽光を照射すると、分光増感色素は可視領域の光を吸収して励起する。この励起によって発生する電子は半導体に移動し、ついで、透明導電性ガラス電極に移動し、2つの電極を接続する導線を通って対電極に移動し、対電極に移動した電子は電解質中の酸化還元系を還元する。一方、半導体に電子を移動させた分光増感色素は、酸化体の状態になっているが、この酸化体は電解質中の酸化還元系によって還元され、元の状態に戻る。このようにして電子が連続的に流れることから光電変換材料用半導体を用いた太陽電池として機能する。
【0004】
上記電極間に封入して用いられる電解質としては、電解質を溶媒に溶解した液状電解質(電解液)が使用されたり、固体電解質(概ね粘度が10cp以上の場合、あるいはゲル状物も固体電解質といわれることがある)が使用され、封入後、光電気セルは、側面を樹脂などでシールして、封止される。
ところで、電解液を電解質として使用する場合、半導体膜によっては電解質の拡散が困難であり充分な光電変換効率を得ることができないことがあった。
【0005】
この傾向は、特に電解質として固体電解質を使用する場合に顕著であり、固体電解質として高分子電解質を使用する場合、高分子電解質の半導体膜への拡散が困難であり、光電変換効率が低下してしまうことがあった。
また、従来の半導体膜には可視光のみを光電変換できる光増感材が1種類のみ用いられていた。このため一部の光エネルギー、すなわち特定波長の光のみを利用できるにとどまり、光電変換効率の点で充分とはいえずさらなる向上が求められていた。
【0006】
さらに、従来、半導体膜、特に金属酸化物系の半導体膜を形成する場合、多くは金属酸化物粒子を含む半導体膜形成用塗布液をスピンコート法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法等で塗布して形成されていた。しかしながらこのような方法では、複数層の半導体膜を形成する場合は複数回半導体膜形成用塗布液を順次塗布と乾燥を繰り返して形成する必要があった。また、複雑なパターニングの半導体膜を形成することは困難であり、できたとしても経済性に問題があった。
【0007】
【発明の目的】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたもので、可視光以外に紫外、赤外領域を含めた広い波長領域(紫外、可視、赤外領域:波長300〜2000nm)にわたり光ネルギーの利用率が高く、かつ光電変換効率が高く、経済性に優れ、しかも固体電解質を使用した場合であっても、高光電変換効率を有する光電気セルを提供することを目的としている。
【0008】
【発明の概要】
本発明に係る光電気セルは、
表面に電極層(1)を有し、かつ該電極層(1)表面に光増感材を吸着した半導体膜(2)が形成されてなる基板と、表面に電極層(3)を有する基板とが、前記電極層(1)および電極層(3)が対向するように配置してなり、半導体膜(2)と電極層(3)との間に電解質層を設けてなる光電気セルにおいて、
半導体膜(2)が、基板上に形成された平均細孔径が2〜30nmの範囲にある多孔質半導体膜(2-A)とさらにその上に形成された平均細孔径が30〜400nmの範囲にある多孔質半導体膜(2-B)とからなり、少なくとも一方の基板および該基板上の電極層が透明性を有し、
前記半導体膜(2-A)が光増感材として紫外/短波長可視光吸収錯体(A)を含有し、前記半導体膜(2-B)が光増感材として長波長可視光/赤外線吸収錯体(B)を含有していることを特徴としている。
【0009】
前記紫外/短波長可視光吸収錯体(A)がジピリジル系ルテニウム化合物であり、長波長可視光/赤外線吸収錯体(B)は、ターシャルピリジル系化合物であることが好ましい。
【0010】
前記半導体膜(2-A)の膜厚は、10nm〜15μmの範囲にあり、前記半導体膜(2-B)の膜厚は、0.5〜15μmの範囲にあることが好ましい。
このような半導体膜(2-A)および(2-B)は金属酸化物半導体膜であることが好ましい、
前記半導体膜(2-A)および半導体膜(2-B)は、インクジェットプリンターで塗布液を印刷して形成された膜であることが好ましい。
【0011】
【発明の具体的な説明】
以下、本発明について具体的に説明する。
[光電気セル]
本発明に係る光電気セルは、
表面に電極層(1)を有し、かつ該電極層(1)表面に光増感材を吸着した半導体膜(2)が形成されてなる基板と、
表面に電極層(3)を有する基板とが、
前記電極層(1)および電極層(3)が対向するように配置してなり、
半導体膜(2)と電極層(3)との間に電解質層を設けてなる光電気セルである。
【0012】
そして、本発明では、
半導体膜(2)が、基板上に形成された平均細孔径が2〜30nmの範囲にある下層多孔質半導体膜(2-A)とさらにその上に形成された平均細孔径が30〜400nmの範囲にある上層多孔質半導体膜(2-B)とからなる。
このような、本発明では、電解質と接触する多孔質半導体膜の平均細孔径が大きく、このため固体電解質、すなわち高分子固体電解質を使用しても、高分子電解質の半導体膜への拡散を容易に進行し、この結果、光電変換効率を著しく高めることが可能となる。
【0013】
このような光電気セルとして、たとえば、図1に示すものが挙げられる。
図1は、本発明に係る光電気セルの一実施例を示す概略断面図であり、図1中、添え字1は透明電極層、2は半導体膜であり、2-Aは下層多孔質半導体膜、2-Bは上層多孔質半導体膜であり、3は電極層、4は電解質層、5は透明基板、6は基板を示す。具体的に、図1に示される光電気セルは、表面に透明電極層1を有し、かつ該透明電極層1表面に光増感材を吸着した平均細孔径が2〜30nmの範囲にある小細孔径の下層多孔質半導体膜(2-A)とさらにその上に形成された平均細孔径が30〜400nmの範囲にある大細孔径の上層多孔質半導体膜(2-B)とが形成されてなる基板5と、
表面に還元触媒能を有する電極層3を有する基板6とが、
前記電極層1および3が対向するように配置され、
さらに金属酸化物半導体膜2と透明電極層3との間に電解質が封入されてなる電解質層4が設けられている。
【0014】
透明基板5としてはガラス基板、PETなどの有機ポリマー基板などの透明でかつ絶縁性を有する基板を用いることができる。
また、基板6としては、使用に耐える強度を有していれば特に制限はなく、ガラス基板、PETなどの有機ポリマー基板などの絶縁性基板の他に、金属チタン、金属アルミニウム、金属銅、金属ニッケルなどの導電性基板を使用することができる。
【0015】
透明基板5表面に形成された透明電極層1としては、酸化錫、Sb、FまたはPがドーピングされた酸化錫、Snおよび/またはFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、貴金属等などの従来公知の電極を使用することができる。
このような透明電極層1は、熱分解法、CVD法などの従来公知の方法により形成することができる。
【0016】
また、基板6表面に形成された電極層3としては、還元触媒能を有するものであれば特に制限されるものでなく、白金、ロジウム、ルテニウム金属、ルテニウム酸化物等の電極材料、酸化錫、Sb、FまたはPがドーピングされた酸化錫、Snおよび/またはFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモンなどの導電性材料の表面に前記電極材料をメッキあるいは蒸着した電極、カーボン電極など従来公知の電極を用いることができる。
【0017】
このような電極層3は、基板6上に前記電極を直接コーティング、メッキあるいは蒸着させて、導電性材料を熱分解法、CDV法等の従来公知の方法により導電層を形成した後、該導電層上に前記電極材料をメッキあるいは蒸着するなど従来公知の方法により形成することができる。
なお、基板6は、透明基板5と同様に透明なものであってもよく、また電極層3は、透明電極層1と同様に透明電極であってもよい。
【0018】
透明基板5と透明電極層1の紫外光、可視光、赤外光の透過率は高い方が好ましく、具体的には50%以上、特に好ましくは90%以上であることが望ましい。紫外光、可視光、赤外光透過率が50%未満の場合は光電変換効率が低くなることがある。
これら透明電極層1および電極層3の抵抗値は、各々100Ω/cm2以下であることが好ましい。電極層の抵抗値が100Ω/cm2を超えて高くなると光電変換効率が低くなることがある。
【0019】
金属酸化物半導体膜2は、基板6上に形成された電極層3上に形成されていてもよい。この金属酸化物半導体膜2のうち、下層多孔質半導体膜(2-A)の膜厚は10nm〜15μm、さらには500nm〜8μmの範囲にあることが好ましく、上層多孔質半導体膜(2-B)の膜厚は0.5〜15μm、さらには2〜8μmの範囲にあることが好ましい。
【0020】
半導体膜としては、無機半導体材料から形成された無機半導体膜、有機半導体材料から形成された有機半導体膜、有機無機ハイブリッド半導体膜などを用いることができる。
有機半導体材料としては、フタロシアニン、フタロシアニン−ビスナフトハロシアニン、ポリフェノール、ポリアントラセン、ポリシラン、ポリピロールなど従来公知の化合物を挙げることができる。
【0021】
本発明の半導体膜2は、無機半導体材料から形成された無機半導体膜が好ましい。中でも無機半導体材料として金属酸化物を用いた場合は、多孔質で光増感材吸着量の高い金属酸化物半導体を得ることができるので好ましい。
このような金属酸化物半導体膜としては、酸化チタン、酸化ランタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオビウム、酸化タングステン、酸化ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムから選ばれる少なくとも1種または2種以上の金属酸化物からなる金属酸化物半導体膜を挙げることができる。
【0022】
このような金属酸化物半導体膜は通常、金属酸化物粒子とバインダー成分とから構成される。
金属酸化物粒子は従来公知の方法によって製造することができる。上記金属の無機化合物塩あるいは有機金属化合物を用い、たとえばゾル・ゲル法によって得られる含水金属酸化物のゲルまたはゾルに、必要に応じて酸またはアルカリを添加したのち、加熱・熟成するなどの従来公知の方法で製造することができる。
【0023】
上記半導体膜2のうち、下層多孔質半導体膜(2-A)に含まれる金属酸化物は、球状粒子であって、その平均粒子径が1〜1000nm、さらには8〜100nmの範囲にあることが好ましい。金属酸化物粒子の平均粒径が前記範囲内にあれば、後述する平均細孔径を有する半導体膜(2-A)を形成することができる。
上層多孔質半導体膜(2-B)に含まれる金属酸化物は、必ずしも球状粒子である必要はないが、平均粒子径が50〜1000nm、さらには100〜600nmの範囲にあり、かつ、下層多孔質半導体膜(2-A)に用いる金属酸化物粒子の平均粒子径より大きいことが好ましい。
【0024】
具体的に、平均粒子径が下層多孔質半導体膜(2-A)に含まれる金属酸化物粒子の平均粒子径(DA)と上層多孔質半導体膜(2-B)に含まれる金属酸化物粒子の平均粒子径(DB)との比(DB)/(DA)が2〜100、好ましくは5〜50にある関係を示すことが望ましい。
このような大きな粒子によって、入射した可視光、可視光より長波長の光を散乱することが可能となり、長波長の光を有効に光電変換することができる。そして、後述する平均細孔径を有する上層多孔質半導体膜(2-B)を形成することができる。金属酸化物粒子の平均粒径が前記範囲内にあれば、前記した平均細孔径を有する半導体膜(2-B)を形成することができ、上層多孔質半導体膜(2-B)の平均細孔径が前記範囲にあれば、電解質、特に固体電解質の原料である未硬化高分子電解質ポリマーなどの上層多孔質半導体膜(2-B)への拡散が可能となる。このため、従来の光電気セルでは困難であった、高分子電解質ポリマーなどの固体電解質を電解質層として用いた光電気セルを得ることができる。
【0025】
さらに、前記下層多孔質半導体膜(2-A)および上層多孔質半導体膜(2-B)中に含まれる金属酸化物粒子は、アナタース型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、ルチル型酸化チタンの1種または2種以上からなる結晶性酸化チタンであることが好ましい。結晶性酸化チタンはバンドギャップが高く、かつ誘電率が高く、他の金属酸化物粒子に比較して光増感材の吸着量が高く、さらに安定性、安全性、膜形成が容易である等の優れた特性がある。
【0026】
このような結晶性酸化チタンからなる粒子(以後、結晶性酸化チタン粒子)は、ゾル・ゲル法などで得られた含水チタン酸ゲルまたはゾルに、必要に応じて酸またはアルカリを添加したのち、加熱・熟成するなどの従来公知の方法で得ることができる。
また、本発明で使用される結晶性酸化チタン粒子は、含水チタン酸ゲルまたはゾルに、過酸化水素を添加して含水チタン酸を溶解してペルオキソチタン酸とした後、該ペルオキソチタン酸にアルカリ、好ましくはアンモニアおよび/または有機塩基を添加してアルカリ性にし、80〜350℃の温度範囲で加熱・熟成することによって得ることもできる。また、得られた結晶性酸化チタン粒子を種粒子としてペルオキソチタン酸に添加した後、前記工程を繰り返してもよい。
【0027】
さらに、必要に応じて350℃以上の高温で焼成することもできる。
なお、「ペルオキソチタン酸」とは過酸化水和チタンのことをいい、このような過酸化チタンは可視光領域に吸収を有しており、チタン化合物の水溶液、または水和酸化チタンのゾルまたはゲルに過酸化水素を加え、加熱することによって調製される。水和酸化チタンのゾルまたはゲルは、チタン化合物の水溶液に酸またはアルカリを加えて加水分解し、必要に応じて洗浄、加熱、熟成することによって得られる。使用されるチタン化合物としては特に制限はないが、ハロゲン化チタン、硫酸チタニル等のチタン塩、テトラアルコキシチタン等のチタンアルコキシド、水素化チタン等のチタン化合物を用いることができる。
【0028】
本発明では、特に、結晶性酸化チタン粒子として、ペルオキソチタン酸にアルカリを添加し、加熱・熟成したものが好ましく使用される。
金属酸化物半導体膜には、前記金属酸化物粒子とともに、光増感材が含まれている。
光増感材としては、紫外光領域、可視光領域および赤外光領域の光を吸収して励起するものであれば特に制限はなく、たとえば有機色素、金属錯体などを用いることができる。
【0029】
有機色素としては、分子中にカルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、スルホン基、リン酸基、カルボキシアルキル基等の官能基を有する従来公知の有機色素が使用できる。具体的には、メタルフリーフタロシアニン、シアニン系色素、メタロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素およびウラニン、エオシン、ローズベンガル、ローダミンB、ジブロムフルオレセイン等のキサンテン系色素等が挙げられる。さらに、メルロクローム(Merurochrome)、メロシアニン、リボフラビンフォスフェート、テトラブロモフェノールブルー、テトラスルフォフタロシアニンも使用することができる。これらの有機色素は(金属酸化物)半導体膜への吸着速度が早いという特性を有している。
【0030】
また、金属錯体としては、特開平1-220380号公報、特表平5-504023号公報などに記載された銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどの金属フタロシアニン、クロロフィル、ヘミン、ルテニウム-トリス(2,2'-ビスピリジル-4,4'-ジカルボキシラート)、シス-(SCN-)-ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)ルテニウム、ルテニウム-シス-ジアクア-ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシラート)などのルテニウム-シス-ジアクア-ビピリジル錯体、亜鉛-テトラ(4-カルボキシフェニル)ポルフィンなどのポルフィリン、鉄-ヘキサシアニド錯体等のルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛、白金などの錯体を挙げることができる。これらの金属錯体は分光増感の効果や耐久性に優れている。
【0031】
上記の光増感材としての有機色素または金属錯体は単独で用いてもよく、有機色素または金属錯体の2種以上を混合して用いてもよく、さらに有機色素と金属錯体とを併用してもよい。
本発明の光電気セルに用いる光増感材としては、下層多孔質半導体膜(2-A)に用いる金属酸化物粒子には紫外光〜可視光を光電変換できる有機色素または金属錯体を用い、上層多孔質半導体膜(2-B)に用いる金属酸化物粒子には可視光〜赤外光を光電変換できる有機色素または金属錯体を用いることが好ましい。
【0032】
紫外光から可視光を光電変換できる有機色素または金属錯体としてはジピリジル系ルテニウム錯体、Pt(dcbpy=dcbipiridil)(gdt)などの白金錯体、メルロクローム(Merurochrome)、メロシアニン、エオシンY、リボフラビンフォスフェート、テトラブロモフェノールブルー、テトラスルフォフェタロシアニン等を挙げることができる。中でもジピリジル系ルテニウム錯体が好ましく、具体的には、Ru(2,2bipiridil-4,4-dicarboxylate(TBA))2(NCS)2、Ru(dcbiphenyl)2(NCS)2、Ru(dcbpy)2(β-diketonate)、Ru(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipiridine)[Ru(bipiridil)2(CN)2]2、Ru(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipiridine)2、Ru(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipiridine)2(NCS)2が挙げられる。
【0033】
また、可視光〜赤外光を光電変換できる有機色素または金属錯体としてはターシャルピリジル系ルテニウム錯体、ルテニウムビキノリン、Ru(bpy)2(CN)2等を挙げることができる。中でもターシャルピリジル系ルテニウム錯体は好ましく、具体的には、Ru(tc-terpyH3)(NCS)3、Ru(PO3-terpy)(Me2bpy)(NCS)、Ru(2,2',2”-(COOH)3-terpy)(NCS)3などが挙げられる。
【0034】
各半導体膜への光増感材の吸着方法は、特に制限はなく、光増感材を溶媒に溶解した溶液に金属酸化物粒子を分散させることによって吸着させることができる。このとき、必要に応じて光増感材溶液を加熱環流しながら半導体膜と接触させて光増感材を吸着させることもできる。また、光増感材を、あらかじめ前記金属酸化物粒子に吸着させておいてもよい。
【0035】
各半導体膜に吸着させる光増感材の量は、金属酸化物半導体膜の単位表面積(1cm2)あたり50μg以上であることが好ましい。光増感材の量が50μg未満の場合、光電変換効率が不充分となることがある。
本発明では、光増感材を、あらかじめ前記金属酸化物粒子に吸着させておくことが望ましい。
【0036】
金属酸化物粒子への光増感材の吸着方法は、特に制限はなく、光増感材を溶媒に溶解した溶液に金属酸化物粒子を分散させることによって吸着させることができる。このとき、必要に応じて光増感材溶液を加熱環流しながら粒子と接触させて光増感材を吸着させることもできる。さらに必要に応じて加圧下で吸着させることもできる。
【0037】
光増感材を溶解させる溶媒としては、光増感材を溶解するものであればよく、具体的には、水、アルコール類、トルエン、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、エチルセルソルブ、Nーメチルピロリドン、テトラヒドロフラン等を用いることができる。
金属酸化物粒子に吸着させる光増感材の量は、得られる金属酸化物半導体膜の単位表面積(1cm2)あたり50μg以上となるような量であることが好ましい。光増感材の量が50μg未満の場合、光電変換効率が不充分となることがある。
【0038】
前記各多孔質半導体膜には、前記光増感材を吸着した金属酸化物粒子とともに酸化チタンバインダー成分を含んでいることが好ましい。
このような酸化チタンバインダー成分としては、ゾル・ゲル法などで得られた含水チタン酸ゲルまたはゾルからなる酸化チタン、含水チタン酸ゲルまたはゾルに過酸化水素を加えて含水チタン酸を溶解したペルオキソチタン酸の分解物などが挙げられる。
【0039】
このうち、特にペルオキソチタン酸の分解物が好ましく使用される。
このような酸化チタンバインダー成分は、得られる金属酸化物半導体膜と電極との密着性を高める機能を有している。さらに、このような酸化チタンバインダー成分を使用すると、金属酸化物粒子同士の接触が点接触から面接触となり、電子移動性を向上させることが可能となり、光電変換効率を増大させることができる。
【0040】
各多孔質半導体膜形成用塗布液中の酸化チタンバインダー成分と金属酸化物粒子の比率は、酸化チタンバインダー成分をTiO2で表し、金属酸化物粒子をMOXで表したときの重量比TiO2/MOXが0.03〜0.50、好ましくは0.1〜0.3の範囲にあることが望ましい。この重量比が0.03未満では、金属酸化物粒子同士の接触が不充分となり光電変換効率の向上効果が不充分となり、また得られる半導体膜と基材との密着性が不充分となる。重量比が0.50を超えて高い場合は後述する多孔質な半導体膜が得られない場合がある。
【0041】
下層多孔質半導体膜(2-A)の平均細孔径は2〜30nm、さらには5〜20nmの範囲にあることが好ましい。金属酸化物粒子の平均粒径が前記範囲内にあれば、前記した平均細孔径を有する半導体膜(2-A)を形成することができ、下層多孔質半導体膜(2-A)の平均細孔径が前記範囲にあれば、光増感材を吸着できるとともに電解質の拡散が可能であり、電子移動性が低下することがない。また下層多孔質半導体膜(2-A)は、細孔容積が0.1〜0.8ml/g、さらには0.3〜0.8ml/gの範囲にあることが好ましい。細孔容積が0.1ml/gより小さい場合は、半導体膜の細孔内の電解質が不足して光増感材の有効作用割合が低くなるために充分な光電変換効率が得られないことがあり、また0.8ml/gを超えて高い場合には、半導体膜の強度が不充分となることがあり、耐久性が得られないことがある。
【0042】
また上層多孔質半導体膜(2-B)の平均細孔径は、30〜400nm、さらには40〜200nmの範囲にあることが好ましい。上層多孔質半導体膜(2-B)の平均細孔径が前記範囲にあれば、電解質、特に固体電解質の原料である未硬化高分子電解質ポリマーなどの上層多孔質半導体膜(2-B)への拡散が可能となる。このため、従来の光電気セルでは困難であった、高分子電解質ポリマーなどの固体電解質を電解質層として用いた光電気セルを得ることができる。平均細孔径が30nm未満の場合は、可視光および可視光より長波長光の多重散乱が不充分となりこの波長領域の光の光電変換が低下する傾向がある。また、固体電解質を用いるセルの場合、硬化(固形化)前の高分子電解質ポリマーの細孔内への拡散が不充分となり、このため充分な光電変換効率が得られないことがある。平均細孔径が400nmを超えて高い場合は、半導体膜の電子移動性が低下して光電変換効率が低下することもある。また上層多孔質半導体膜(2-B)は、細孔容積が0.1〜0.8ml/g、さらには0.3〜0.8ml/gの範囲にあることが好ましい。細孔容積が0.1ml/gより小さい場合は、細孔内の電解質が不足して光増感材の有効作用割合が低くなり、また0.8ml/gを超えて高い場合には、半導体膜の電子移動性が低下して光電変換効率が低下することがある。
【0043】
このような下層多孔質半導体膜(2-A)および上層多孔質半導体膜(2-B)は、それぞれ特定の多孔質半導体膜形成用塗布液を用いて作製することができる。
本発明に用いる多孔質半導体膜形成用塗布液は、前記金属酸化物粒子と分散媒とからなる。さらに、必要に応じてバインダー成分の前駆体を含むことができる。
【0044】
なお、前記金属酸化物粒子が結晶性酸化チタン粒子の場合は、バインダー成分の前駆体として、ペルオキソチタン酸が好ましい。
ペルオキソチタン酸は、チタン化合物の水溶液、または水和酸化チタンのゾルまたはゲルに過酸化水素を加え、加熱することによって調製される。
水和酸化チタンのゾルまたはゲルは、チタン化合物の水溶液に酸またはアルカリを加えて加水分解し、必要に応じて洗浄、加熱、熟成することによって得られる。使用されるチタン化合物としては特に制限はないが、ハロゲン化チタン、硫酸チタニル等のチタン塩、テトラアルコキシチタン等のチタンアルコキシド、水素化チタン等のチタン化合物を用いることができる。
【0045】
多孔質半導体膜形成用塗布液中の酸化チタンバインダー成分の前駆体と金属酸化物粒子の比率は、金属酸化物バインダー成分の前駆体を酸化物MOX(1)で表し、金属酸化物粒子をMOX(2)で表したときの重量比(MOX(1)/MOX(2))で0.03〜0.50、好ましくは0.1〜0.3の範囲にあることが望ましい。重量比が0.03未満では、半導体膜の強度や導電性が不充分となることがあり、さらに光増感材の吸着量の増加しない場合がある。重量比が0.50を超えて高い場合は多孔質な半導体膜が得られない場合があり、さらに電子移動性が向上しないことがある。
【0046】
このような金属酸化物バインダー成分の前駆体および金属酸化物粒子は、多孔質半導体膜形成用塗布液中に、(MOX(1)+MOX(2))として1〜30重量%、好ましくは2〜20重量%の濃度で含まれていることが望ましい。
分散媒としては、金属酸化物バインダー成分の前駆体および金属酸化物粒子が分散でき、かつ乾燥した際に除去できるものであれば特に制限はなく使用することができるが、なかでもアルコール類が好ましい。特に、後述するインクジェット印刷法で被膜を形成する場合、膜形成性を高めるために塗布液の粘度を高める必要がない。また、逆にノズル詰まり等の点からは低粘度であることが好ましい場合があり、多孔質半導体膜形成用塗布液に用いる分散媒としては、沸点が概ね40℃以以上で、低粘度の塗布液が得られる溶媒を用いることが好ましい。
【0047】
このような溶媒として具体的には、ターピネオールなどが例示される。
さらに、多孔質半導体膜形成用塗布液には、必要に応じて膜形成助剤が含まれていてもよい。必要に応じて用いる膜形成助剤としてはポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール等が挙げられる。このような膜形成助剤が塗布液中に含まれていると、塗布液の粘度が高くなり、これにより均一に乾燥した膜が得られ、さらに金属酸化物粒子が緻密に充填して、嵩密度が高くなり、電極との密着性の高い金属酸化物半導体膜を得ることができる。
【0048】
金属酸化物半導体膜は、前記した下層多孔質半導体膜(2-A)の形成用塗布液を基材上に塗布し、ついでその上に上層多孔質半導体膜(2-B)の形成用塗布液を塗布し、乾燥した後、硬化させることによって形成することができる。
塗布液は最終的に形成される下層多孔質半導体膜(2-A)および上層多孔質半導体膜(2-B)の各膜厚が前記した範囲となるように塗布されることが好ましい。塗布液の塗布方法としては、インクジェット法、ディッピング法、スピナー法、スプレー法、ロールコーター法、フレキソ印刷、スクリーン印刷など従来公知の方法で塗布することができる。
【0049】
特にインクジェット法は、前記した2層または必要に応じて2層以上の多孔質半導体膜を形成するに際して2種類以上の異なる多孔質半導体膜形成用塗布液を異なるノズルから同時に、かつ上下に重なるようにも塗布(印刷)することができる。このため連続的に多層膜を形成できるので、短時間で被膜を形成できる。さらに任意のパターニングの半導体膜を容易に形成することができるので、低コストで済む。
【0050】
上記インクジェット法による多孔質半導体膜の形成では、吐出速度等を帰ることによって膜厚を調節することができる。
また、インクジェット法により多孔質半導体膜を形成する場合、使用される塗布液の粘度は、ピエゾ素子にもよるが、概ね50cp以下、さらには20cp以下であることが好ましい。多孔質半導体膜形成用塗布液の粘度が50cpを越えるとピエゾ素子からの吐出抵抗が増し、吐出速度が不均一になったり、目詰まりすることがある。
【0051】
ついで乾燥する際の乾燥温度は分散媒を除去でき、金属酸化物粒子に吸着した光増感材が脱着したり分解しない温度範囲が好ましく、分散媒や光増感材によって異なるが、概ね150℃以下であることが好ましい。また、このとき、必要に応じて加圧することができる。たとえば、加圧ローラー法等で加圧することによって基材との密着性や後述するアニーリングが促進されることがある。
【0052】
多孔質膜は上記のように2層形成されていれば、その上にさらに別の多孔質膜が形成されていてもよい。
本発明では、さらに必要に応じて塗膜に紫外線を照射して、硬化させることができる。紫外線を照射することによってバインダー成分の前駆体を分解して硬化することができる。なお、塗布液中に膜成形助剤が含まれている場合には、塗膜硬化後、加熱処理して膜成形助剤を分解してもよい。
【0053】
本発明では、紫外線照射して塗膜を硬化させた後に、O2、N2、H2、ネオン、アルゴン、クリプトンなど周期律表第0族の不活性ガスから選択される少なくとも1種のガスのイオンを照射した後、アニーリングしてもよい。
イオン照射の方法はIC、LSIを製造する際にシリコンウエハーへホウ素やリンを一定量、一定深さに注入する方法等として公知の方法を採用することができる。
【0054】
本発明では、アニーリングは、光増感材の分解を防ぐ観点から150℃以下で、10分〜20時間加熱することによって行われる。アニーリングは、200〜500℃、好ましくは250〜450℃の温度範囲で、10分〜20時間加熱することによって行われる。
これらのガスのイオンの照射によって、金属酸化物半導体膜内にこれらのイオンが残留することがなく、金属酸化物粒子表面に欠陥が多く生成し、アニーリング後の金属酸化物粒子の結晶性が向上するとともに粒子同士の接合が促進され、このため光増感材との結合力が高まるとともに吸着量が増加し、さらに粒子の接合の促進により電子移動性が向上することによって光電変換効率が向上する場合がある。
【0055】
本発明に用いる半導体膜で、前記した金属酸化物粒子にあらかじめ光増感材を吸着させてない場合は、光増感材を吸着してない金属酸化物粒子を含む多孔質半導体膜形成用塗布液(2-A)を塗布乾燥し、硬化した後前記した紫外光〜可視光を光電変換できる有機色素または金属錯体を吸着させ、ついで含む多孔質半導体膜形成用塗布液(2-A)を塗布乾燥し、硬化した後、前記した紫外光〜可視光を光電変換できる有機色素または金属錯体を吸着させ、次に、光増感材を吸着してない金属酸化物粒子を含む多孔質半導体膜形成用塗布液(2-B)を塗布乾燥し、硬化した後、前記した可視光から赤外光を光電変換できる有機色素または金属錯体を吸着させてもよい。また、インクジェット方式で塗布する場合も、塗布液とは異なるノズルから同時に、塗布(印刷)して、多孔質膜に吸着させてもよい。吸着方法としては、各光増感材が溶解された溶液を塗布・乾燥すればよく、塗布方法としては特に制限なく従来公知の方法で塗布することができる。乾燥温度は分散媒を除去できる温度であればよい。
【0056】
本発明に係る光電気セルは、半導体膜2と透明電極層3とを対向して配置し、側面を樹脂などでシールし、電極間に電解質からなる電解質層4を設けている。電解質としては、電気化学的に活性な塩とともに酸化還元系を形成する少なくとも1種の化合物との混合物が使用される。
電気化学的に活性な塩としては、テトラプロピルアンモニウムアイオダイドなどの4級アンモニウム塩が挙げられる。酸化還元系を形成する化合物としては、キノン、ヒドロキノン、沃素(I-/I3 -)、沃化カリウム、臭素(Br-/Br3 -)、臭化カリウム等が挙げられる。場合によってはこれらを混合して使用することもできる。
【0057】
このような電解質の使用量は、電解質の種類、後述する溶媒などの種類によっても異なるが、必要に応じて使用する溶媒との混合物中の濃度が概ね0.1〜5モル/リットルの範囲にあることが好ましい。
また、溶媒としては、従来公知の溶媒を使用することができ、具体的には水、アルコール類、オリゴエーテル類、プロピオンカーボネート等のカーボネート類、燐酸エステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、N-ビニルピロリドン、スルホラン66の硫黄化合物、炭酸エチレン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
【0058】
さらに、本発明では電解質として固体電解質を用いることができる。
固体電解質としては、CuI、CuBr、CuSCN、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、アリールアミン系ポリマー、アクリル基および/またはメタクリル基を有するポリマー、ポリビニルカルバゾール、トリフェニルジアミンポリマー、L-valine誘導体低分子ゲル、ポリオリゴエチレングリコールメタクリレート、poly(o-methoxy aniline)、poly(epichlorohydrin-Co-ethylene oxide)、2,2',7,7'-tetorakis(N,N-di-P-methoxyphenyl-amine)-9,9'-spirobifluorene、パーフルオロスルフォネートなどのようなプロトン伝導性を有するフッ素系のイオン交換樹脂、パーフルオロカーボン共重合体、パーフルオロカーボンスルホン酸等の他、ポリエチレンオキサイドや、イオンゲル法としてたとえばイミダゾールカチオンとBr-、BF4 -、N-(SO2CF3)2で対イオンを形成し、これにビニルモノマー、PMMAモノマーを加えて重合させたものも好適に用いることができる。
【0059】
このような固体電解質を用いると、液体電解質と異なり電解質の逸散がなく、このため長期使用によっても光電変換効率が低下することがなく、また腐食等の原因になることもない。
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、可視光以外に紫外、赤外領域を含めた広い波長領域(紫外、可視、赤外領域:波長300〜2000nm)にわたり光ネルギーの利用率が高く、かつ光電変換効率が高く、経済性に優れた光電気セルを得ることができる。また電解質として特に固体電解質を用いると長期にわたって光電変換効率が低下することなく耐久性に優れた光電気セルを得ることができる。
【0061】
【実施例】
以下、実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【0062】
【実施例1】
[多孔質半導体膜(2-A-1)の形成]
酸化チタン粒子( A )の調製
5gの水素化チタンを1リットルの純水に懸濁し、濃度5重量%の過酸化水素液400gを30分かけて添加し、ついで80℃に加熱して溶解してペルオキソチタン酸の溶液を調製した。この溶液の全量から90容積%を分取し、濃アンモニア水を添加してpH9に調整し、オートクレーブに入れ、220℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(A)を調製した。得られたチタニアコロイド粒子は、X線回折により結晶性の高いアナターゼ型酸化チタンであった。このアナターゼ型酸化チタン粒子の平均粒子径を表1に示す。
【0063】
多孔質半導体膜形成用塗布液( 2-A-1 )の調製
次に、上記で得られたチタニアコロイド粒子(A)を高沸点溶媒のターピネオールに溶媒置換するとともに濃縮して濃度10%とし、前記ペルオキソチタン酸溶液を酸化物換算で、チタニア粒子に対して、重量比TiO2(粒子)/TiO2(ペルオキソチタン酸)が9/1となるように混合し、この混合液中のチタン成分をTiO2換算し、TiO2重量の30重量%となるように膜形成助剤としてヒドロキシプロピルセルロースを添加して半導体膜形成用塗布液(2-A-1)を調製した。
【0064】
ついで、フッ素ドープした酸化スズが電極層として形成された透明ガラス基板上に前記塗布液をスクリーン印刷法で塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、塗膜を硬化させた。塗膜を300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行って多孔質半導体膜(2-A-1)を形成した。
【0065】
得られた多孔質半導体膜(2-A-1)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。
分光増感色素の吸着(紫外、可視光用)
次に、分光増感色素としてシス-(SCN-)-ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)ルテニウム(II)で表されるルテニウム錯体(A-1)の濃度3×10-4モル/リットルのエタノール溶液を調製した。この分光増感色素溶液を、スピナーを用いて、多孔質半導体膜(2-A-1)上へ塗布して乾燥した。この塗布および乾燥工程を5回行った。得られた金属酸化物半導体膜の分光増感色素の吸着量を表1に示す。
[多孔質半導体膜(2-B-1)の形成]
酸化チタン粒子( B )の調製
イソプロポキシドチタンとヒドロキシプロピルセルロースをエタノールに溶解し、これに水を徐々に添加してイソプロポキシドチタンを加水分解した。この溶液の全量から90容積%を分取し、濃アンモニア水を添加してpH9に調整し、オートクレーブに入れ、250℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニア粒子(B)を調製した。得られたチタニア粒子は、X線回折により結晶性の高いアナターゼ型酸化チタンであった。このアナターゼ型酸化チタン粒子の平均粒子径を表1に示す。
【0066】
多孔質半導体膜形成用塗布液( 2-B-1 )の調製
次に、上記で得られたチタニア粒子(B)をターピネオールに溶媒置換するとともに濃縮して濃度10%まで濃縮し、前記ペルオキソチタン酸溶液を酸化物換算で、チタニア粒子に対して、重量比TiO2(粒子)/TiO2(ペルオキソチタン酸)が9/1となるように混合し、この混合液中のチタンをTiO2換算し、TiO2重量の30重量%となるように膜形成助剤としてヒドロキシプロピルセルロースを添加して半導体膜形成用塗布液(2-B-1)を調製した。
【0067】
ついで、多孔質半導体膜(2-A-1)上に前記塗布液をスクリーン法で塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、塗膜を硬化させた。塗膜を300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行って上層多孔質半導体膜(2-B)を形成した。
【0068】
得られた多孔質半導体膜(2-B-1)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。
分光増感色素の吸着(可視・赤外光用)
次に、分光増感色素として Ru(tc-terpyH3)(NCS)3 で表されるルテニウム錯体(B-1)の濃度3×10-4モル/リットルのエタノール溶液を調製した。この分光増感色素溶液を、rpm100スピナーを用いて、多孔質半導体膜(2-B)上へ塗布して乾燥した。この塗布および乾燥工程を5回行った。得られた金属酸化物半導体膜の分光増感色素の吸着量を表1に示す。
【0069】
光電気セルの(A)作成
アセトニトリルとエチレンカーボネートの容積比(アセトニトリル:エチレンカーボネート)が1:4となるように混合し、これにテトラプロピルアンモニウムアイオダイドを0.46モル/リットル、ヨウ素を0.06モル/リットルとなるように混合して電解質層用混合物(A)を得た。
【0070】
前記で調製した電極を一方の電極とし、他方の電極としてフッ素ドープした酸化スズを電極として形成し、その上に白金を担持した透明ガラス基板を対向して配置し、側面を樹脂にてシールし、電極間に上記の電解質層用混合物(A)を封入し、さらに電極間をリード線で接続して光電気セル(A)を作成した。
光電気セル(A)は、ソーラーシュミレーターで100W/m2の強度の光を入射角90°で照射して、Voc(開回路状態の電圧)、Joc(回路を短絡したときに流れる電流の密度)、FF(曲線因子)およびη(変換効率)を測定した。
【0071】
結果を表1に示した。
【0072】
【実施例2】
[多孔質半導体膜(2-A-2)の形成]
多孔質半導体膜形成用塗布液( 2-A-2 )の調製
実施例1と同様にして得られたチタニアコロイド粒子(A)をエチルセロソルブに溶媒置換するとともに濃縮して濃度10%分散液100gを調製し、これに、分光増感色素としてルテニウム錯体(A-1)の濃度3×10-4モル/リットルのエタノール溶液10gを添加してチタニアコロイド粒子(A)に分光増感色素を吸着させ、ついで、前記ペルオキソチタン酸溶液を酸化物換算で、チタニア粒子に対して、重量比TiO2(粒子)/TiO2(ペルオキソチタン酸)が9/1となるように混合し、ペルオキソチタン酸溶液を混合し、ついでこの混合液中のチタンをTiO2換算し、TiO2重量の30重量%となるように膜形成助剤としてヒドロキシプロピルセルロースを添加して半導体膜形成用塗布液(2-A-2)を調製した。
【0073】
ついで、前記塗布液をインクカートリッジに充填し、これをフッ素ドープした酸化スズが電極層として形成された透明ガラス基板上にインクジェット法(エプソン(株)製:インクジェットプリンター、MJ500C)で印刷・塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、塗膜を硬化させた。塗膜を300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行って多孔質半導体膜(2-A-2)を形成した。
【0074】
得られた多孔質半導体膜(2-A-2)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。
[多孔質半導体膜(2-B-2)の形成]
多孔質半導体膜形成用塗布液( 2-B-2 )の調製
実施例1と同様にして得られたチタニア粒子(B)をエチルセロソルブに溶媒置換するとともに濃縮して濃度10%分散液100gを調製し、これに、分光増感色素としてルテニウム錯体(B-1)の濃度3×10-4モル/リットルのエタノール溶液10gを添加してチタニア粒子(B)に分光増感色素を吸着させ、ついで、前記ペルオキソチタン酸溶液を酸化物換算で、チタニア粒子に対して、重量比TiO2(粒子)/TiO2(ペルオキソチタン酸)が9/1となるように混合し、この混合液中のチタンをTiO2換算し、TiO2重量の30重量%となるように膜形成助剤としてヒドロキシプロピルセルロースを添加して半導体膜形成用塗布液(2-B-2)を調製した。
【0075】
ついで、前記塗布液をインクカートリッジに充填し、これをフッ素ドープした酸化スズが電極層として形成された透明ガラス基板上にインクジェット法(エプソン(株)製:インクジェットプリンター、MJ500C)で印刷・塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、塗膜を硬化させた。ついで塗膜を60℃で30分間熱ローラーをかけてアニーリングを行って多孔質半導体膜(2-B-2)を形成した。
【0076】
得られた多孔質半導体膜(2-B-2)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。
光電気セルの(B)作成
実施例1において多孔質半導体膜(2-A-1)、多孔質半導体膜(2-B-1)の代わりに多孔質半導体膜(2-A-2)、多孔質半導体膜(2-B-2)を用いた以外は実施例1と同様にして光電気セル(B)を作成した。
【0077】
光電気セル(B)について、Voc、Joc、FFおよびηを測定した。結果を表に示した。
【0078】
【実施例3】
[多孔質半導体膜(2-A-3)の形成]
酸化チタン粒子( C )の調製
5gの水素化チタンを1リットルの純水に懸濁し、濃度5重量%の過酸化水素液400gを30分かけて添加し、ついで80℃に加熱して溶解してペルオキソチタン酸の溶液を調製した。この溶液の全量から90容積%を分取し、濃アンモニア水を添加してpH10に調整し、オートクレーブに入れ、250℃で15時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(C)を調製した。得られたチタニアコロイド粒子は、X線回折により結晶性の高いアナターゼ型酸化チタンであった。このアナターゼ型酸化チタン粒子の平均粒子径を表1に示す。
【0079】
多孔質半導体膜形成用塗布液( 2-A-3 )の調製
次に、上記で得られたチタニアコロイド粒子(C)を用いた以外は実施例1と同様にして半導体膜形成用塗布液(2-A-3)を調製した。
ついで、半導体膜形成用塗布液(2-A-3)を用い実施例2と同様にして(インクジェット法で)多孔質半導体膜(2-A-3)を形成した。
【0080】
得られた多孔質半導体膜(2-A-3)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。
[多孔質半導体膜(2-B-3)の形成]
酸化チタン粒子( D )の調製
5gの水素化チタンを1リットルの純水に懸濁し、濃度5重量%の過酸化水素液400gを30分かけて添加し、ついで80℃に加熱して溶解してペルオキソチタン酸の溶液を調製した。この溶液の全量から90容積%を分取し、濃アンモニア水を添加してpH9に調整し、オートクレーブに入れ、250℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニア粒子(D)を調製した。得られたチタニアコロイド粒子は、X線回折により結晶性の高いアナターゼ型酸化チタンであった。このアナターゼ型酸化チタン粒子の平均粒子径を表1に示す。
【0081】
多孔質半導体膜形成用塗布液( 2-B-3 )の調製
次に、上記で得られたチタニア粒子(D)を用いた以外は実施例1と同様にして半導体膜形成用塗布液(2-B-3)を調製した。
ついで、半導体膜形成用塗布液(2-B-3)を用い実施例2と同様にしてインクジェット法で多孔質半導体膜(2-B-3)を形成した。
【0082】
得られた多孔質半導体膜(2-B-3)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。
光電気セルの(C)作成
実施例1において多孔質半導体膜(2-A-1)、多孔質半導体膜(2-B-1)の代わりに多孔質半導体膜(2-A-3)、多孔質半導体膜(2-B-3)を用いた以外は実施例1と同様にして光電気セル(C)を作成した。
【0083】
光電気セル(C)について、Voc、Joc、FFおよびηを測定した。結果を表1に示した。
【0084】
【実施例4】
光電気セル(D)の作成
実施例2において、チタニアコロイド粒子(A)に分光増感材としてビピリジルルテニウム錯体(A-2)・[Ru(dc-bpyH2)2(NCS)2]を吸着させ、チタニア粒子(B-1)に分光増感材としてターシャルピリジルルテニウム錯体(B-2)・(Ru(tc-terpyH3)(NCS)3)を吸着させた以外は実施例2と同様にして光電気セル(D)を作成した。
【0085】
光電気セル(D)について、Voc、Joc、FFおよびηを測定した。結果を表に示した。
【0086】
【実施例5】
光電気セルの(E)作成
実施例3において、半導体膜を形成した一方の電極基板をホットプレート上に置き、この上に0.6gのCuIを脱水アセトニトリル20mlに溶かしたCuI溶液を均一に滴下して、厚さ約25μmの固体電解質層を形成し、これを一方の電極とし、他方の電極としてフッ素ドープした酸化スズを電極として形成し、その上に白金を担持した透明ガラス基板を対向して 配置し、側面を樹脂にてシールし、さらに電極間をリード線で接続して光電気セル(E)を作成した。
【0087】
光電気セル(E)について、Voc、Joc、FFおよびηを測定した。結果を表に示した。
【0088】
【比較例1】
多孔質半導体膜(2-A)のみ
実施例1と同様にして半導体膜形成用塗布液(2-A-1)を調製した。
ついで、フッ素ドープした酸化スズが電極層として形成された透明ガラス基板上に前記塗布液をスクリーン印刷法で塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、塗膜を硬化させた。塗膜を300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行って多孔質半導体膜(2-A-4)を形成した。
【0089】
得られた多孔質半導体膜(2-A-4)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。
分光増感色素の吸着
次に、実施例1で用いた分光増感色素(A-1)の溶液を、rpm100スピナーを用いて、多孔質半導体膜(2-A-4)上へ塗布して乾燥した。この塗布および乾燥工程を5回行った。得られた金属酸化物半導体膜の分光増感色素の吸着量を表1に示す。
【0090】
光電気セル(F)の作成
前記で調製した電極を一方の電極とし、他方の電極としてフッ素ドープした酸化スズを電極として形成し、その上に白金を担持した透明ガラス基板を対向して配置し、側面を樹脂にてシールし、電極間に実施例1で用いた電解質層用混合物(A)を封入し、さらに電極間をリード線で接続して光電気セル(F)を作成した。
【0091】
光電気セル(F)について、Voc、Joc、FFおよびηを測定した。結果を表1に示した。
【0092】
【比較例2】
多孔質半導体膜(2-B)のみ
実施例1と同様にして半導体膜形成用塗布液(2-B-1)を調製した。
ついで、フッ素ドープした酸化スズが電極層として形成された透明ガラス基板上に前記塗布液をスクリーン印刷法で塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、塗膜を硬化させた。塗膜を300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行って多孔質半導体膜(2-B-4)を形成した。
【0093】
得られた多孔質半導体膜(2-B-4)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。
分光増感色素の吸着
次に、実施例1で用いた分光増感色素(B-1)溶液を、rpm100スピナーを用いて、多孔質半導体膜(2-B-4)上へ塗布して乾燥した。この塗布および乾燥工程を5回行った。得られた金属酸化物半導体膜の分光増感色素の吸着量を表1に示す。
【0094】
光電気セル(G)の作成
前記で調製した電極を一方の電極とし、他方の電極としてフッ素ドープした酸化スズを電極として形成し、その上に白金を担持した透明ガラス基板を対向して配置し、側面を樹脂にてシールし、電極間に実施例1で用いた電解質層用混合物(A)を封入し、さらに電極間をリード線で接続して光電気セル(G)を作成した。
【0095】
光電気セル(G)について、Voc、Joc、FFおよびηを測定した。結果を表1に示した。
【0096】
【比較例3】
[多孔質半導体膜(2-A-5)の形成]
酸化チタン粒子(E)の調製
5gの水素化チタンを1リットルの純水に懸濁し、濃度5重量%の過酸化水素液400gを30分かけて添加し、ついで80℃に加熱して溶解してペルオキソチタン酸の溶液を調製した。この溶液の全量から90容積%を分取し、濃アンモニア水を添加してpH8に調整し、オートクレーブに入れ、180℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(E)を調製した。得られたチタニアコロイド粒子は、X線回折により結晶性の高いアナターゼ型酸化チタンであった。このアナターゼ型酸化チタン粒子の平均粒子径を表1に示す。
【0097】
多孔質半導体膜形成用塗布液( 2-A-5 )の調製
次に、上記で得られたチタニアコロイド粒子(E)を用いた以外は実施例2と同様にして半導体膜形成用塗布液(2-A-5)を調製した。
ついで、半導体膜形成用塗布液(2-A-5)を用い、実施例2と同様にして多孔質半導体膜(2-A-5)を形成した。
【0098】
得られた多孔質半導体膜(2-A-5)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。
[多孔質半導体膜(2-B-5)の形成]
酸化チタン粒子( F )の調製
5gの水素化チタンを1リットルの純水に懸濁し、濃度5重量%の過酸化水素液400gを30分かけて添加し、ついで80℃に加熱して溶解してペルオキソチタン酸の溶液を調製した。この溶液の全量から90容積%を分取し、濃アンモニア水を添加してpH9に調整し、オートクレーブに入れ、250℃で2時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(F)を調製した。得られたチタニアコロイド粒子は、X線回折により結晶性の高いアナターゼ型酸化チタンであった。このアナターゼ型酸化チタン粒子の平均粒子径を表1に示す。
【0099】
多孔質半導体膜形成用塗布液( 2-B-5 )の調製
次に、上記で得られたチタニアコロイド粒子(F)を用いた以外は実施例2と同様にして半導体膜形成用塗布液(2-B-5)を調製した。
ついで、半導体膜形成用塗布液(2-B-5)を用い、実施例2と同様にして多孔質半導体膜(2-B-5)を形成した。
【0100】
得られた多孔質半導体膜(2-B-5)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細孔径を表1に示す。
光電気セル(H)の作成
前記で調製した電極を一方の電極とし、他方の電極としてフッ素ドープした酸化スズを電極として形成し、その上に白金を担持した透明ガラス基板を対向して配置し、側面を樹脂にてシールし、電極間に実施例1で用いた電解質層用混合物(A)を封入し、さらに電極間をリード線で接続して光電気セル(H)を作成した。
【0101】
光電気セル(H)について、Voc、Joc、FFおよびηを測定した。結果を表1に示した。
【0102】
【表1】

Figure 0004298195

【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明に係る光電気セルの一実施例を示す概略断面図を示す。
【符号の説明】
1…透明電極層
2…半導体膜
2-A…下層多孔質半導体膜
2-B…上層多孔質半導体膜
3…電極層
4…電解質層
5…透明基板
6…基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel photovoltaic cell. More specifically, the present invention relates to a photoelectric cell having high photoelectric conversion efficiency, and a photoelectric cell usually referred to as tandem dye sensitization.
[0002]
[Prior art]
The photoelectric conversion material is a material that can continuously extract light energy as electric energy, and is a material that converts light energy into electric energy using an electrochemical reaction between electrodes. When the photoelectric conversion material is irradiated with light, electrons are generated on one electrode side, move to the counter electrode, and the electrons moved to the counter electrode move as ions in the electrolyte and return to the one electrode. Thus, since energy conversion is continuous, it is utilized for a solar cell etc., for example.
[0003]
In general solar cells, a semiconductor film for a photoelectric conversion material is formed on a support such as a glass plate coated with a transparent conductive film to form an electrode, and then another transparent conductive film is coated as a counter electrode. A support such as a glass plate is provided, and an electrolyte is sealed between these electrodes.
When the spectral sensitizing dye adsorbed on the photoelectric conversion material semiconductor is irradiated with sunlight, the spectral sensitizing dye absorbs light in the visible region and is excited. The electrons generated by this excitation move to the semiconductor, then move to the transparent conductive glass electrode, move to the counter electrode through the conducting wire connecting the two electrodes, and the electrons transferred to the counter electrode are oxidized in the electrolyte. Reduce the reduction system. On the other hand, the spectral sensitizing dye having electrons transferred to the semiconductor is in an oxidant state, but this oxidant is reduced by the redox system in the electrolyte and returns to its original state. Thus, since electrons flow continuously, it functions as a solar cell using a semiconductor for photoelectric conversion materials.
[0004]
As the electrolyte used by sealing between the electrodes, a liquid electrolyte (electrolytic solution) in which an electrolyte is dissolved in a solvent is used, or a solid electrolyte (when the viscosity is approximately 10 cp or more, or a gel-like material is also called a solid electrolyte). After the encapsulation, the photoelectric cell is sealed by sealing the side with a resin or the like.
When an electrolytic solution is used as an electrolyte, it may be difficult to obtain sufficient photoelectric conversion efficiency due to difficulty in diffusion of the electrolyte depending on the semiconductor film.
[0005]
This tendency is particularly noticeable when a solid electrolyte is used as the electrolyte. When a polymer electrolyte is used as the solid electrolyte, it is difficult to diffuse the polymer electrolyte into the semiconductor film, resulting in a decrease in photoelectric conversion efficiency. There was a case.
Further, only one type of photosensitizer capable of photoelectrically converting only visible light has been used for conventional semiconductor films. For this reason, only a part of light energy, that is, only light of a specific wavelength can be used, and further improvement has been demanded because it is not sufficient in terms of photoelectric conversion efficiency.
[0006]
Furthermore, conventionally, when forming a semiconductor film, particularly a metal oxide semiconductor film, a semiconductor film forming coating solution containing metal oxide particles is often applied by a spin coating method, a doctor blade method, a screen printing method, or the like. Was formed. However, in such a method, when a semiconductor film having a plurality of layers is formed, it is necessary to repeatedly apply the coating liquid for forming the semiconductor film a plurality of times by sequentially applying and drying. In addition, it is difficult to form a semiconductor film with complicated patterning, and even if it can, there is a problem in economic efficiency.
[0007]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of the above problems, and the utilization rate of optical energy is wide over a wide wavelength region (ultraviolet, visible, infrared region: wavelength 300 to 2000 nm) including ultraviolet and infrared regions in addition to visible light. The object is to provide a photoelectric cell having high photoelectric conversion efficiency, high photoelectric conversion efficiency, excellent economic efficiency, and even when a solid electrolyte is used.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION
  The photovoltaic cell according to the present invention comprises:
  A substrate having an electrode layer (1) on the surface and a semiconductor film (2) having a photosensitizer adsorbed on the surface of the electrode layer (1), and a substrate having an electrode layer (3) on the surface Are arranged so that the electrode layer (1) and the electrode layer (3) face each other, and an electrolyte layer is provided between the semiconductor film (2) and the electrode layer (3). ,
  The semiconductor film (2) is a porous semiconductor film (2-A) having an average pore diameter in the range of 2 to 30 nm formed on the substrate, and an average pore diameter in the range of 30 to 400 nm formed thereon. A porous semiconductor film (2-B), and at least one substrate and the electrode layer on the substrate have transparencyHave
  The semiconductor film (2-A) contains an ultraviolet / short wavelength visible light absorption complex (A) as a photosensitizer, and the semiconductor film (2-B) absorbs a long wavelength visible light / infrared light as a photosensitizer. Contains complex (B)It is characterized by that.
[0009]
  The ultraviolet / short wavelength visible light absorbing complex (A) is preferably a dipyridyl-based ruthenium compound, and the long wavelength visible light / infrared absorbing complex (B) is preferably a tertiary pyridyl-based compound.
[0010]
The film thickness of the semiconductor film (2-A) is preferably in the range of 10 nm to 15 μm, and the film thickness of the semiconductor film (2-B) is preferably in the range of 0.5 to 15 μm.
Such semiconductor films (2-A) and (2-B) are preferably metal oxide semiconductor films,
The semiconductor film (2-A) and the semiconductor film (2-B) are preferably films formed by printing a coating liquid with an ink jet printer.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
[Photoelectric cell]
The photovoltaic cell according to the present invention comprises:
A substrate having an electrode layer (1) on the surface and a semiconductor film (2) having a photosensitizer adsorbed on the surface of the electrode layer (1);
A substrate having an electrode layer (3) on the surface,
The electrode layer (1) and the electrode layer (3) are arranged so as to face each other,
It is a photoelectric cell in which an electrolyte layer is provided between a semiconductor film (2) and an electrode layer (3).
[0012]
And in the present invention,
The semiconductor film (2) has a lower porous semiconductor film (2-A) having an average pore diameter in the range of 2 to 30 nm formed on the substrate and an average pore diameter of 30 to 400 nm formed thereon. And an upper porous semiconductor film (2-B) in the range.
In the present invention, the average pore diameter of the porous semiconductor film in contact with the electrolyte is large. Therefore, even when a solid electrolyte, that is, a polymer solid electrolyte is used, the polymer electrolyte can be easily diffused into the semiconductor film. As a result, the photoelectric conversion efficiency can be remarkably increased.
[0013]
An example of such a photoelectric cell is shown in FIG.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the photoelectric cell according to the present invention. In FIG. 1, the subscript 1 is a transparent electrode layer, 2 is a semiconductor film, and 2-A is a lower porous semiconductor. The film, 2-B is an upper porous semiconductor film, 3 is an electrode layer, 4 is an electrolyte layer, 5 is a transparent substrate, and 6 is a substrate. Specifically, the photoelectric cell shown in FIG. 1 has the transparent electrode layer 1 on the surface, and the average pore diameter in which the photosensitizer is adsorbed on the surface of the transparent electrode layer 1 is in the range of 2 to 30 nm. A lower porous semiconductor film (2-A) having a small pore diameter and an upper porous semiconductor film (2-B) having a large pore diameter in the range of 30 to 400 nm formed thereon are formed. A substrate 5 formed,
A substrate 6 having an electrode layer 3 having a catalytic reduction ability on the surface;
The electrode layers 1 and 3 are arranged to face each other,
Further, an electrolyte layer 4 in which an electrolyte is sealed is provided between the metal oxide semiconductor film 2 and the transparent electrode layer 3.
[0014]
As the transparent substrate 5, a transparent and insulating substrate such as a glass substrate or an organic polymer substrate such as PET can be used.
Further, the substrate 6 is not particularly limited as long as it has enough strength to withstand use. In addition to an insulating substrate such as an organic polymer substrate such as a glass substrate or PET, metal titanium, metal aluminum, metal copper, metal A conductive substrate such as nickel can be used.
[0015]
The transparent electrode layer 1 formed on the surface of the transparent substrate 5 includes tin oxide, tin oxide doped with Sb, F or P, indium oxide doped with Sn and / or F, antimony oxide, zinc oxide, noble metal, etc. Conventionally known electrodes such as can be used.
Such a transparent electrode layer 1 can be formed by a conventionally known method such as a thermal decomposition method or a CVD method.
[0016]
In addition, the electrode layer 3 formed on the surface of the substrate 6 is not particularly limited as long as it has a reduction catalytic ability, and may be an electrode material such as platinum, rhodium, ruthenium metal, ruthenium oxide, tin oxide, Conventionally known electrodes such as tin electrodes doped with Sb, F or P, electrodes obtained by plating or vapor-depositing the electrode materials on the surface of conductive materials such as indium oxide and Sn and / or F doped with antimony oxide, and carbon electrodes. An electrode can be used.
[0017]
The electrode layer 3 is formed by directly coating, plating, or vapor-depositing the electrode on the substrate 6 and forming a conductive layer from a conductive material by a conventionally known method such as a thermal decomposition method or a CDV method. The electrode material can be formed on the layer by a conventionally known method such as plating or vapor deposition.
The substrate 6 may be transparent like the transparent substrate 5, and the electrode layer 3 may be a transparent electrode like the transparent electrode layer 1.
[0018]
It is preferable that the transparent substrate 5 and the transparent electrode layer 1 have a higher transmittance of ultraviolet light, visible light, and infrared light, specifically 50% or more, particularly preferably 90% or more. When the ultraviolet light, visible light, and infrared light transmittance are less than 50%, the photoelectric conversion efficiency may be lowered.
The resistance values of the transparent electrode layer 1 and the electrode layer 3 are 100 Ω / cm, respectively.2The following is preferable. The resistance value of the electrode layer is 100Ω / cm2When the value exceeds the value, the photoelectric conversion efficiency may be lowered.
[0019]
The metal oxide semiconductor film 2 may be formed on the electrode layer 3 formed on the substrate 6. Of the metal oxide semiconductor film 2, the lower porous semiconductor film (2-A) preferably has a thickness in the range of 10 nm to 15 μm, more preferably 500 nm to 8 μm, and the upper porous semiconductor film (2-B ) Is preferably in the range of 0.5 to 15 μm, more preferably 2 to 8 μm.
[0020]
As the semiconductor film, an inorganic semiconductor film formed from an inorganic semiconductor material, an organic semiconductor film formed from an organic semiconductor material, an organic-inorganic hybrid semiconductor film, or the like can be used.
Examples of the organic semiconductor material include conventionally known compounds such as phthalocyanine, phthalocyanine-bisnaphthalocyanine, polyphenol, polyanthracene, polysilane, and polypyrrole.
[0021]
The semiconductor film 2 of the present invention is preferably an inorganic semiconductor film formed from an inorganic semiconductor material. Among these, the use of a metal oxide as the inorganic semiconductor material is preferable because a porous metal oxide semiconductor having a high photosensitizer adsorption amount can be obtained.
As such a metal oxide semiconductor film, at least one or two or more metal oxides selected from titanium oxide, lanthanum oxide, zirconium oxide, niobium oxide, tungsten oxide, strontium oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium oxide are used. The metal oxide semiconductor film which consists of a thing can be mentioned.
[0022]
Such a metal oxide semiconductor film is usually composed of metal oxide particles and a binder component.
The metal oxide particles can be produced by a conventionally known method. Conventionally, using an inorganic compound salt or organometallic compound of the above metal, for example, adding an acid or alkali to a hydrous metal oxide gel or sol obtained by a sol-gel method, if necessary, followed by heating and aging It can be produced by a known method.
[0023]
Of the semiconductor film 2, the metal oxide contained in the lower porous semiconductor film (2-A) is a spherical particle having an average particle diameter in the range of 1 to 1000 nm, more preferably 8 to 100 nm. Is preferred. If the average particle diameter of the metal oxide particles is within the above range, a semiconductor film (2-A) having an average pore diameter described later can be formed.
The metal oxide contained in the upper porous semiconductor film (2-B) is not necessarily a spherical particle, but the average particle diameter is in the range of 50 to 1000 nm, more preferably 100 to 600 nm, and the lower porous layer The average particle diameter of the metal oxide particles used for the porous semiconductor film (2-A) is preferably larger.
[0024]
Specifically, the average particle diameter of the metal oxide particles contained in the lower porous semiconductor film (2-A) (DA) And the average particle diameter of metal oxide particles contained in the upper porous semiconductor film (2-B) (DB) (D)B) / (DA) Is 2-100, preferably 5-50.
Such large particles can scatter incident visible light and light having a longer wavelength than visible light, and can effectively photoelectrically convert the long wavelength light. Then, an upper porous semiconductor film (2-B) having an average pore diameter described later can be formed. If the average particle diameter of the metal oxide particles is within the above range, the semiconductor film (2-B) having the above average pore diameter can be formed, and the average fine particle of the upper porous semiconductor film (2-B) can be formed. If the pore diameter is within the above range, diffusion into the upper porous semiconductor film (2-B) such as an uncured polymer electrolyte polymer that is a raw material of an electrolyte, particularly a solid electrolyte, becomes possible. For this reason, the photoelectric cell which used solid electrolytes, such as a polymer electrolyte polymer, as an electrolyte layer which was difficult with the conventional photoelectric cell can be obtained.
[0025]
Further, the metal oxide particles contained in the lower porous semiconductor film (2-A) and the upper porous semiconductor film (2-B) are anatase-type titanium oxide, brookite-type titanium oxide, and rutile-type titanium oxide. Crystalline titanium oxide composed of seeds or two or more species is preferable. Crystalline titanium oxide has a high band gap, a high dielectric constant, a high adsorption amount of the photosensitizer compared to other metal oxide particles, and stability, safety, and easy film formation. Has excellent characteristics.
[0026]
Particles composed of such crystalline titanium oxide (hereinafter referred to as crystalline titanium oxide particles) are added to a hydrous titanic acid gel or sol obtained by a sol-gel method or the like, after adding an acid or an alkali, if necessary. It can be obtained by a conventionally known method such as heating and aging.
Further, the crystalline titanium oxide particles used in the present invention are obtained by adding hydrogen peroxide to a hydrous titanic acid gel or sol to dissolve the hydrous titanic acid to form peroxotitanic acid, and then adding the peroxotitanic acid to an alkali. Alternatively, it can be obtained by adding ammonia and / or an organic base to make it alkaline, and heating and aging in a temperature range of 80 to 350 ° C. Moreover, after adding the obtained crystalline titanium oxide particles as seed particles to peroxotitanic acid, the above step may be repeated.
[0027]
Furthermore, it can be fired at a high temperature of 350 ° C. or higher as necessary.
“Peroxotitanic acid” refers to hydrated titanium peroxide, and such titanium peroxide has absorption in the visible light region, and is an aqueous solution of a titanium compound, or a hydrated titanium oxide sol or Prepared by adding hydrogen peroxide to the gel and heating. The hydrated titanium oxide sol or gel is obtained by adding an acid or alkali to an aqueous solution of a titanium compound to hydrolyze it, and washing, heating and aging as necessary. Although there is no restriction | limiting in particular as a titanium compound used, Titanium compounds, such as titanium halides, such as a halogenated titanium and a titanyl sulfate, titanium alkoxides, such as tetraalkoxy titanium, and a titanium hydride can be used.
[0028]
In the present invention, in particular, as the crystalline titanium oxide particles, those obtained by adding alkali to peroxotitanic acid and heating and aging are preferably used.
The metal oxide semiconductor film contains a photosensitizer together with the metal oxide particles.
The photosensitizer is not particularly limited as long as it absorbs and excites light in the ultraviolet light region, visible light region, and infrared light region. For example, organic dyes, metal complexes, and the like can be used.
[0029]
As the organic dye, a conventionally known organic dye having a functional group such as a carboxyl group, a hydroxyalkyl group, a hydroxyl group, a sulfone group, a phosphate group, or a carboxyalkyl group in the molecule can be used. Specific examples include metal-free phthalocyanine, cyanine dyes, methocyanine dyes, triphenylmethane dyes, and xanthene dyes such as uranin, eosin, rose bengal, rhodamine B, and dibromofluorescein. In addition, merurochrome, merocyanine, riboflavin phosphate, tetrabromophenol blue, and tetrasulfophthalocyanine can also be used. These organic dyes have a characteristic that the adsorption rate to the (metal oxide) semiconductor film is fast.
[0030]
Examples of the metal complex include metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and titanyl phthalocyanine described in JP-A-1-220380 and JP-A-5-504023, chlorophyll, hemin, ruthenium-tris (2,2 ′ -Bispyridyl-4,4'-dicarboxylate), cis- (SCN-Ruthenium- such as) -bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate) ruthenium, ruthenium-cis-diaqua-bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate) Examples of the complex include ruthenium, osmium, iron, zinc, platinum and the like, such as cis-diaqua-bipyridyl complex, porphyrin such as zinc-tetra (4-carboxyphenyl) porphine, and iron-hexocyanide complex. These metal complexes are excellent in the effect of spectral sensitization and durability.
[0031]
The organic dye or metal complex as the above-mentioned photosensitizer may be used alone, or may be used by mixing two or more kinds of organic dyes or metal complexes. Further, the organic dye and the metal complex are used in combination. Also good.
As a photosensitizer used in the photoelectric cell of the present invention, an organic dye or metal complex capable of photoelectrically converting ultraviolet light to visible light is used for the metal oxide particles used for the lower porous semiconductor film (2-A), As the metal oxide particles used for the upper porous semiconductor film (2-B), it is preferable to use an organic dye or a metal complex capable of photoelectrically converting visible light to infrared light.
[0032]
Examples of organic dyes or metal complexes that can photoelectrically convert visible light from ultraviolet light include dipyridyl-based ruthenium complexes, platinum complexes such as Pt (dcbpy = dcbipiridil) (gdt), merurochrome, merocyanine, eosin Y, riboflavin phosphate, Examples thereof include tetrabromophenol blue and tetrasulfophthalocyanine. Among them, dipyridyl-based ruthenium complexes are preferable, specifically, Ru (2,2bipiridil-4,4-dicarboxylate (TBA))2(NCS)2, Ru (dcbiphenyl)2(NCS)2, Ru (dcbpy)2(β-diketonate), Ru (4,4'-dicarboxy-2,2'-bipiridine) [Ru (bipiridil)2(CN)2]2, Ru (4,4'-dicarboxy-2,2'-bipiridine)2, Ru (4,4'-dicarboxy-2,2'-bipiridine)2(NCS)2Is mentioned.
[0033]
Organic pigments or metal complexes that can convert visible to infrared light photoelectrically include tertiary pyridyl ruthenium complexes, ruthenium biquinoline, Ru (bpy)2(CN)2Etc. Among them, the tertiary pyridyl-based ruthenium complex is preferable, specifically, Ru (tc-terpyHThree) (NCS)Three, Ru (POThree-terpy) (Me2bpy) (NCS), Ru (2,2 ', 2 ”-(COOH)Three-terpy) (NCS)ThreeEtc.
[0034]
The method of adsorbing the photosensitizer to each semiconductor film is not particularly limited, and the photosensitizer can be adsorbed by dispersing metal oxide particles in a solution obtained by dissolving the photosensitizer in a solvent. At this time, if necessary, the photosensitizer can be adsorbed by bringing the photosensitizer solution into contact with the semiconductor film while heating and refluxing. Moreover, you may make the photosensitizer adsorb | suck to the said metal oxide particle previously.
[0035]
The amount of the photosensitizer adsorbed on each semiconductor film is the unit surface area (1 cm) of the metal oxide semiconductor film.2) Is preferably 50 μg or more. When the amount of the photosensitizer is less than 50 μg, the photoelectric conversion efficiency may be insufficient.
In the present invention, it is desirable to adsorb the photosensitizer to the metal oxide particles in advance.
[0036]
The method for adsorbing the photosensitizer to the metal oxide particles is not particularly limited, and the photosensitizer can be adsorbed by dispersing the metal oxide particles in a solution obtained by dissolving the photosensitizer in a solvent. At this time, the photosensitizer can be adsorbed by contacting the particles while heating and refluxing the photosensitizer solution as necessary. Further, if necessary, it can be adsorbed under pressure.
[0037]
As the solvent for dissolving the photosensitizer, any solvent that dissolves the photosensitizer can be used. Specifically, water, alcohols, toluene, dimethylformamide, chloroform, ethyl cellosolve, N-methylpyrrolidone, Tetrahydrofuran or the like can be used.
The amount of the photosensitizer adsorbed on the metal oxide particles is determined by the unit surface area (1 cm) of the obtained metal oxide semiconductor film.2) Is preferably 50 μg or more. When the amount of the photosensitizer is less than 50 μg, the photoelectric conversion efficiency may be insufficient.
[0038]
Each porous semiconductor film preferably contains a titanium oxide binder component together with the metal oxide particles adsorbing the photosensitizer.
Examples of such titanium oxide binder components include hydrous titanic acid gels obtained by the sol-gel method or the like, titanium oxides composed of sols, and peroxo compounds in which hydrous titanic acid is dissolved by adding hydrogen peroxide to hydrous titanic acid gels or sols. Examples include decomposition products of titanic acid.
[0039]
Of these, a decomposition product of peroxotitanic acid is particularly preferably used.
Such a titanium oxide binder component has a function of improving the adhesion between the obtained metal oxide semiconductor film and the electrode. Furthermore, when such a titanium oxide binder component is used, contact between metal oxide particles is changed from point contact to surface contact, it is possible to improve electron mobility and increase photoelectric conversion efficiency.
[0040]
The ratio of the titanium oxide binder component to the metal oxide particles in each porous semiconductor film forming coating solution is the same as that of the titanium oxide binder component.2The metal oxide particles are represented by MOXWeight ratio TiO expressed as2/ MOXIs in the range of 0.03 to 0.50, preferably 0.1 to 0.3. When the weight ratio is less than 0.03, the contact between the metal oxide particles is insufficient, the effect of improving the photoelectric conversion efficiency is insufficient, and the adhesion between the obtained semiconductor film and the substrate is insufficient. When the weight ratio is higher than 0.50, a porous semiconductor film described later may not be obtained.
[0041]
The average pore diameter of the lower porous semiconductor film (2-A) is preferably in the range of 2 to 30 nm, more preferably 5 to 20 nm. If the average particle diameter of the metal oxide particles is within the above range, the semiconductor film (2-A) having the above average pore diameter can be formed, and the average fine particle of the lower porous semiconductor film (2-A) can be formed. When the pore diameter is in the above range, the photosensitizer can be adsorbed and the electrolyte can be diffused, and the electron mobility is not lowered. The lower porous semiconductor film (2-A) preferably has a pore volume in the range of 0.1 to 0.8 ml / g, more preferably 0.3 to 0.8 ml / g. When the pore volume is smaller than 0.1 ml / g, the electrolyte in the pores of the semiconductor film is insufficient, and the effective action ratio of the photosensitizer is reduced, so that sufficient photoelectric conversion efficiency cannot be obtained. In addition, if it exceeds 0.8 ml / g, the strength of the semiconductor film may be insufficient, and durability may not be obtained.
[0042]
The average pore diameter of the upper porous semiconductor film (2-B) is preferably in the range of 30 to 400 nm, more preferably 40 to 200 nm. If the average pore diameter of the upper porous semiconductor membrane (2-B) is in the above range, the upper porous semiconductor membrane (2-B) such as an uncured polymer electrolyte polymer that is a raw material of the electrolyte, particularly the solid electrolyte, is used. Diffusion becomes possible. For this reason, the photoelectric cell which used solid electrolytes, such as a polymer electrolyte polymer, as an electrolyte layer which was difficult with the conventional photoelectric cell can be obtained. When the average pore diameter is less than 30 nm, multiple scattering of light having a longer wavelength than visible light and visible light is insufficient, and the photoelectric conversion of light in this wavelength region tends to decrease. In addition, in the case of a cell using a solid electrolyte, the diffusion of the polymer electrolyte polymer before curing (solidification) into the pores becomes insufficient, so that sufficient photoelectric conversion efficiency may not be obtained. When the average pore diameter is higher than 400 nm, the electron mobility of the semiconductor film is lowered, and the photoelectric conversion efficiency may be lowered. The upper porous semiconductor film (2-B) preferably has a pore volume in the range of 0.1 to 0.8 ml / g, more preferably 0.3 to 0.8 ml / g. When the pore volume is smaller than 0.1 ml / g, the electrolyte in the pores is insufficient and the effective action ratio of the photosensitizer is lowered. When the pore volume is higher than 0.8 ml / g, the semiconductor is The electron mobility of the film may decrease, and the photoelectric conversion efficiency may decrease.
[0043]
Such a lower porous semiconductor film (2-A) and an upper porous semiconductor film (2-B) can be prepared using a specific coating liquid for forming a porous semiconductor film, respectively.
The coating liquid for forming a porous semiconductor film used in the present invention comprises the metal oxide particles and a dispersion medium. Furthermore, the precursor of a binder component can be included as needed.
[0044]
In the case where the metal oxide particles are crystalline titanium oxide particles, peroxotitanic acid is preferable as the precursor of the binder component.
Peroxotitanic acid is prepared by adding hydrogen peroxide to an aqueous solution of a titanium compound or a sol or gel of hydrated titanium oxide and heating.
The hydrated titanium oxide sol or gel is obtained by adding an acid or alkali to an aqueous solution of a titanium compound to hydrolyze it, and washing, heating and aging as necessary. Although there is no restriction | limiting in particular as a titanium compound used, Titanium compounds, such as titanium halides, such as a halogenated titanium and a titanyl sulfate, titanium alkoxides, such as tetraalkoxy titanium, and a titanium hydride can be used.
[0045]
The ratio of the titanium oxide binder component precursor to the metal oxide particles in the coating liquid for forming the porous semiconductor film is determined by changing the metal oxide binder component precursor to the oxide MO.XThe metal oxide particles represented by (1)XWeight ratio (MO) as expressed by (2)X(1) / MOX(2)) should be in the range of 0.03 to 0.50, preferably 0.1 to 0.3. If the weight ratio is less than 0.03, the strength and conductivity of the semiconductor film may be insufficient, and the amount of adsorption of the photosensitizer may not increase. When the weight ratio is higher than 0.50, a porous semiconductor film may not be obtained, and the electron mobility may not be improved.
[0046]
Such a precursor of the metal oxide binder component and the metal oxide particles are contained in the coating liquid for forming a porous semiconductor film (MOX(1) + MOX(2)) is preferably contained in a concentration of 1 to 30% by weight, preferably 2 to 20% by weight.
The dispersion medium can be used without particular limitation as long as the precursor of the metal oxide binder component and the metal oxide particles can be dispersed and removed when dried, and alcohols are preferred among them. . In particular, when a film is formed by the ink jet printing method described later, it is not necessary to increase the viscosity of the coating liquid in order to improve the film forming property. On the contrary, it may be preferable that the viscosity is low from the viewpoint of nozzle clogging, etc., and the dispersion medium used for the coating liquid for forming a porous semiconductor film has a boiling point of about 40 ° C. or higher and a low viscosity coating. It is preferable to use a solvent from which a liquid can be obtained.
[0047]
Specific examples of such a solvent include terpineol.
Furthermore, the coating liquid for forming a porous semiconductor film may contain a film forming aid as required. Examples of the film forming aid used as necessary include polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, hydroxypropyl cellulose, polyacrylic acid, and polyvinyl alcohol. When such a film forming aid is contained in the coating solution, the viscosity of the coating solution increases, thereby obtaining a uniformly dried film, and the metal oxide particles are densely packed and bulky. A metal oxide semiconductor film with high density and high adhesion to the electrode can be obtained.
[0048]
The metal oxide semiconductor film is formed by applying the coating liquid for forming the lower porous semiconductor film (2-A) on the base material, and then applying the coating liquid for forming the upper porous semiconductor film (2-B) thereon. It can be formed by applying a liquid, drying and then curing.
The coating solution is preferably applied so that the film thicknesses of the lower porous semiconductor film (2-A) and the upper porous semiconductor film (2-B) to be finally formed are in the above-described ranges. As a coating method of the coating solution, it can be applied by a conventionally known method such as an ink jet method, a dipping method, a spinner method, a spray method, a roll coater method, flexographic printing, screen printing.
[0049]
In particular, in the inkjet method, two or more kinds of different coating liquids for forming a porous semiconductor film are simultaneously and vertically overlapped from different nozzles when forming two or more layers of porous semiconductor films as necessary. Can also be applied (printed). For this reason, since a multilayer film can be formed continuously, a film can be formed in a short time. Further, since a semiconductor film having an arbitrary patterning can be easily formed, the cost can be reduced.
[0050]
In the formation of the porous semiconductor film by the ink jet method, the film thickness can be adjusted by returning the discharge speed or the like.
When the porous semiconductor film is formed by the ink jet method, the viscosity of the coating solution used depends on the piezo element, but is preferably about 50 cp or less, more preferably 20 cp or less. When the viscosity of the coating liquid for forming a porous semiconductor film exceeds 50 cp, the discharge resistance from the piezo element increases, and the discharge speed may become uneven or clog.
[0051]
Next, the drying temperature at the time of drying is preferably a temperature range in which the dispersion medium can be removed and the photosensitizer adsorbed on the metal oxide particles is not desorbed or decomposed, and varies depending on the dispersion medium or the photosensitizer, but is generally 150 ° C. The following is preferable. At this time, pressurization can be performed as necessary. For example, adhesion with a base material or annealing described later may be promoted by pressurizing by a pressure roller method or the like.
[0052]
As long as the porous film is formed in two layers as described above, another porous film may be formed thereon.
In the present invention, the coating film can be further cured by irradiating with ultraviolet rays as necessary. By irradiating with ultraviolet rays, the precursor of the binder component can be decomposed and cured. In addition, when the film forming aid is contained in the coating liquid, the film forming aid may be decomposed by heat treatment after the coating film is cured.
[0053]
In the present invention, after the coating film is cured by ultraviolet irradiation, O2, N2, H2Annealing may be performed after irradiation with ions of at least one gas selected from an inert gas belonging to Group 0 of the periodic table, such as neon, argon, and krypton.
As an ion irradiation method, a known method can be employed as a method of implanting boron or phosphorus into a silicon wafer to a certain amount and a certain depth when manufacturing an IC or LSI.
[0054]
In the present invention, annealing is performed by heating at 150 ° C. or lower for 10 minutes to 20 hours from the viewpoint of preventing decomposition of the photosensitizer. Annealing is performed by heating at a temperature range of 200 to 500 ° C., preferably 250 to 450 ° C., for 10 minutes to 20 hours.
Irradiation of ions of these gases does not leave these ions in the metal oxide semiconductor film, and many defects are generated on the surface of the metal oxide particles, improving the crystallinity of the metal oxide particles after annealing. At the same time, the bonding between the particles is promoted, so that the binding force with the photosensitizer is increased and the adsorption amount is increased, and further the electron mobility is improved by promoting the bonding of the particles, thereby improving the photoelectric conversion efficiency. There is a case.
[0055]
In the case of the semiconductor film used in the present invention, when the photosensitizer is not adsorbed in advance on the metal oxide particles, the porous semiconductor film forming coating containing the metal oxide particles not adsorbed with the photosensitizer After coating, drying and curing the liquid (2-A), the organic dye or metal complex capable of photoelectrically converting the above-described ultraviolet light to visible light is adsorbed, and then a coating liquid for forming a porous semiconductor film (2-A) is included. After coating, drying and curing, porous semiconductor film containing metal oxide particles that adsorb organic dye or metal complex capable of photoelectric conversion of the above-described ultraviolet light to visible light, and then do not adsorb photosensitizer After the coating liquid for formation (2-B) is applied, dried and cured, an organic dye or metal complex capable of photoelectrically converting infrared light from visible light may be adsorbed. Also, in the case of applying by an inkjet method, it may be simultaneously applied (printed) from a nozzle different from the application liquid and adsorbed to the porous film. As an adsorption method, a solution in which each photosensitizer is dissolved may be applied and dried. The application method is not particularly limited and can be applied by a conventionally known method. The drying temperature may be any temperature that can remove the dispersion medium.
[0056]
In the photoelectric cell according to the present invention, the semiconductor film 2 and the transparent electrode layer 3 are arranged to face each other, the side surfaces are sealed with a resin or the like, and the electrolyte layer 4 made of an electrolyte is provided between the electrodes. As the electrolyte, a mixture with at least one compound that forms a redox system with an electrochemically active salt is used.
Examples of the electrochemically active salt include quaternary ammonium salts such as tetrapropylammonium iodide. Compounds that form a redox system include quinone, hydroquinone, iodine (I-/ IThree -), Potassium iodide, bromine (Br)-/ BrThree -), Potassium bromide and the like. In some cases, these may be used in combination.
[0057]
The amount of such an electrolyte used varies depending on the type of electrolyte and the type of solvent described later, but the concentration in the mixture with the solvent to be used is within the range of about 0.1 to 5 mol / liter if necessary. Preferably there is.
As the solvent, conventionally known solvents can be used. Specifically, water, alcohols, oligoethers, carbonates such as propion carbonate, phosphate esters, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl Examples include pyrrolidone, N-vinylpyrrolidone, sulfolane 66 sulfur compound, ethylene carbonate, acetonitrile, γ-butyrolactone, and the like.
[0058]
Furthermore, in the present invention, a solid electrolyte can be used as the electrolyte.
Examples of solid electrolytes include CuI, CuBr, CuSCN, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, arylamine-based polymers, polymers having acrylic groups and / or methacrylic groups, polyvinylcarbazole, triphenyldiamine polymers, L-valine derivative low molecular gels, poly Oligoethylene glycol methacrylate, poly (o-methoxy aniline), poly (epichlorohydrin-Co-ethylene oxide), 2,2 ', 7,7'-tetorakis (N, N-di-P-methoxyphenyl-amine) -9, Fluorine ion exchange resins such as 9'-spirobifluorene and perfluorosulfonate, perfluorocarbon copolymers, perfluorocarbon sulfonic acids, etc., polyethylene oxide, and ionic cation methods such as imidazole cations And Br-, BFFour -, N-(SO2CFThree)2It is also possible to suitably use a material obtained by polymerizing a counter ion by adding a vinyl monomer and a PMMA monomer to the counter ion.
[0059]
When such a solid electrolyte is used, the electrolyte does not dissipate unlike the liquid electrolyte, and therefore the photoelectric conversion efficiency does not decrease even when used for a long time, and does not cause corrosion or the like.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, the utilization ratio of optical energy is high and the photoelectric conversion efficiency is high over a wide wavelength region (ultraviolet, visible, infrared region: wavelength 300 to 2000 nm) including ultraviolet and infrared regions in addition to visible light. Thus, a photoelectric cell excellent in economic efficiency can be obtained. In particular, when a solid electrolyte is used as the electrolyte, a photoelectric cell excellent in durability can be obtained without a decrease in photoelectric conversion efficiency over a long period of time.
[0061]
【Example】
Hereinafter, although an example explains, the present invention is not limited by these examples.
[0062]
[Example 1]
[Formation of porous semiconductor film (2-A-1)]
Titanium oxide particles ( A Preparation of
Suspend 5 g of titanium hydride in 1 liter of pure water, add 400 g of hydrogen peroxide solution with a concentration of 5% by weight over 30 minutes, then heat to 80 ° C to dissolve to prepare a solution of peroxotitanic acid. did. 90% by volume is taken from the total amount of this solution, adjusted to pH 9 by adding concentrated aqueous ammonia, placed in an autoclave, hydrothermally treated at 220 ° C. for 5 hours under saturated vapor pressure, and titania colloidal particles (A) Was prepared. The obtained titania colloidal particles were anatase type titanium oxide having high crystallinity by X-ray diffraction. Table 1 shows the average particle diameter of the anatase-type titanium oxide particles.
[0063]
Coating liquid for forming porous semiconductor film ( 2-A-1 Preparation of
Next, the titania colloidal particles (A) obtained above were solvent-substituted with high-boiling solvent terpineol and concentrated to a concentration of 10%, and the peroxotitanic acid solution was converted into oxides with respect to the titania particles. Weight ratio TiO2(Particles) / TiO2(Peroxotitanic acid) is mixed so that it becomes 9/1.2Convert TiO2Hydroxypropyl cellulose was added as a film formation aid so as to be 30% by weight of the weight to prepare a coating solution for forming a semiconductor film (2-A-1).
[0064]
Next, the coating solution is applied by screen printing on a transparent glass substrate on which fluorine-doped tin oxide is formed as an electrode layer, naturally dried, and subsequently 6000 mJ / cm using a low-pressure mercury lamp.2The ultraviolet rays were irradiated to decompose the peroxoacid and the coating was cured. The coating film was heated at 300 ° C. for 30 minutes to decompose and anneal hydroxypropylcellulose to form a porous semiconductor film (2-A-1).
[0065]
Table 1 shows the film thickness of the obtained porous semiconductor film (2-A-1) and the pore volume and average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method.
Spectral sensitizing dye adsorption(For ultraviolet and visible light)
Next, as a spectral sensitizing dye, cis- (SCN-) -Bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylate) ruthenium (II) represented concentration of ruthenium complex (A-1) 3 × 10-FourA mol / liter ethanol solution was prepared. This spectral sensitizing dye solution was applied onto the porous semiconductor film (2-A-1) using a spinner and dried. This coating and drying process was performed five times. Table 1 shows the amount of spectral sensitizing dye adsorbed on the obtained metal oxide semiconductor film.
[Formation of porous semiconductor film (2-B-1)]
Titanium oxide particles ( B Preparation of
Isopropoxide titanium and hydroxypropyl cellulose were dissolved in ethanol, and water was gradually added thereto to hydrolyze isopropoxide titanium. 90% by volume is taken from the total amount of this solution, adjusted to pH 9 by adding concentrated aqueous ammonia, put in an autoclave, hydrothermally treated at 250 ° C. for 5 hours under saturated vapor pressure, and titania particles (B). Prepared. The obtained titania particles were anatase type titanium oxide having high crystallinity by X-ray diffraction. Table 1 shows the average particle diameter of the anatase-type titanium oxide particles.
[0066]
Coating liquid for forming porous semiconductor film ( 2-B-1 Preparation of
Next, the titania particles (B) obtained above were solvent-substituted with terpineol and concentrated to a concentration of 10%, and the peroxotitanic acid solution was converted to oxide in terms of weight ratio TiO.2(Particles) / TiO2(Peroxotitanic acid) is mixed so that it becomes 9/1, and titanium in this mixed solution is changed to TiO.2Convert TiO2Hydroxypropyl cellulose was added as a film forming aid so as to be 30% by weight of the weight, to prepare a coating solution for forming a semiconductor film (2-B-1).
[0067]
Next, the coating solution is applied on the porous semiconductor film (2-A-1) by a screen method, naturally dried, and subsequently 6000 mJ / cm using a low-pressure mercury lamp.2The ultraviolet rays were irradiated to decompose the peroxoacid and the coating was cured. The coating film was heated at 300 ° C. for 30 minutes to decompose and anneal hydroxypropylcellulose to form an upper porous semiconductor film (2-B).
[0068]
  Table 1 shows the film thickness of the obtained porous semiconductor film (2-B-1) and the pore volume and average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method.
  Spectral sensitizing dye adsorption(For visible / infrared light)
  Next, as a spectral sensitizing dye, Ru (tc-terpyH3) (NCS)Three The concentration of ruthenium complex (B-1) represented by the formula 3 × 10-FourA mol / liter ethanol solution was prepared. Using this spectral sensitizing dye solution, rpm100 spinner,Porous semiconductor membrane (2-B)It was applied to the top and dried. This coating and drying process was performed five times. Table 1 shows the amount of spectral sensitizing dye adsorbed on the obtained metal oxide semiconductor film.
[0069]
Photoelectric cell (A) creation
Mix so that the volume ratio of acetonitrile to ethylene carbonate (acetonitrile: ethylene carbonate) is 1: 4, so that tetrapropylammonium iodide is 0.46 mol / liter and iodine is 0.06 mol / liter. To obtain an electrolyte layer mixture (A).
[0070]
The electrode prepared above is used as one electrode, and fluorine-doped tin oxide is formed as the other electrode. The transparent glass substrate carrying platinum is placed on the opposite side, and the sides are sealed with resin. The above electrolyte layer mixture (A) was sealed between the electrodes, and the electrodes were connected with lead wires to produce a photoelectric cell (A).
Photoelectric cell (A) is a solar simulator, 100 W / m2Irradiate light with an incident angle of 90 °, and measure Voc (voltage in an open circuit state), Joc (current density when the circuit is short-circuited), FF (curve factor), and η (conversion efficiency) did.
[0071]
The results are shown in Table 1.
[0072]
[Example 2]
[Formation of porous semiconductor film (2-A-2)]
Coating liquid for forming porous semiconductor film ( 2-A-2 Preparation of
The titania colloidal particles (A) obtained in the same manner as in Example 1 were substituted with ethyl cellosolve and concentrated to prepare 100 g of a 10% concentration dispersion, to which a ruthenium complex (A- 1) Concentration 3 × 10-FourA spectral sensitizing dye is adsorbed on the titania colloidal particles (A) by adding 10 g of a mole / liter ethanol solution, and then the peroxotitanic acid solution is converted into oxides with respect to titania particles in a weight ratio TiO.2(Particles) / TiO2(Peroxotitanic acid) is mixed so that it becomes 9/1, a peroxotitanic acid solution is mixed, and then the titanium in this mixed solution is changed to TiO2.2Convert TiO2Hydroxypropyl cellulose was added as a film formation aid so as to be 30% by weight of the weight to prepare a coating solution for forming a semiconductor film (2-A-2).
[0073]
Next, the coating solution is filled in an ink cartridge, and this is printed and applied by an inkjet method (Epson Co., Ltd .: inkjet printer, MJ500C) on a transparent glass substrate on which fluorine-doped tin oxide is formed as an electrode layer. Air dry, then use a low pressure mercury lamp to 6000mJ / cm2The ultraviolet rays were irradiated to decompose the peroxoacid and the coating was cured. The coating film was heated at 300 ° C. for 30 minutes to decompose and anneal hydroxypropylcellulose to form a porous semiconductor film (2-A-2).
[0074]
Table 1 shows the film thickness of the obtained porous semiconductor film (2-A-2) and the pore volume and average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method.
[Formation of porous semiconductor film (2-B-2)]
Coating liquid for forming porous semiconductor film ( 2-B-2 Preparation of
The titania particles (B) obtained in the same manner as in Example 1 were substituted with ethyl cellosolve and concentrated to prepare 100 g of a 10% concentration dispersion. To this, a ruthenium complex (B-1 ) Concentration 3 × 10-FourA spectral sensitizing dye is adsorbed to titania particles (B) by adding 10 g of a mol / liter ethanol solution, and then the peroxotitanic acid solution is converted into an oxide in a weight ratio TiO.2(Particles) / TiO2(Peroxotitanic acid) is mixed so that it becomes 9/1, and titanium in this mixed solution is changed to TiO.2Convert TiO2Hydroxypropyl cellulose was added as a film forming aid so as to be 30% by weight of the weight to prepare a coating solution for forming a semiconductor film (2-B-2).
[0075]
Next, the coating solution is filled in an ink cartridge, and this is printed and applied by an inkjet method (Epson Co., Ltd .: inkjet printer, MJ500C) on a transparent glass substrate on which fluorine-doped tin oxide is formed as an electrode layer. Air dry, then use a low pressure mercury lamp to 6000mJ / cm2The ultraviolet rays were irradiated to decompose the peroxoacid and the coating was cured. Subsequently, the coating film was annealed by applying a heat roller at 60 ° C. for 30 minutes to form a porous semiconductor film (2-B-2).
[0076]
Table 1 shows the film thickness of the obtained porous semiconductor film (2-B-2) and the pore volume and average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method.
Photoelectric cell (B) creation
In Example 1, instead of the porous semiconductor film (2-A-1) and the porous semiconductor film (2-B-1), the porous semiconductor film (2-A-2) and the porous semiconductor film (2-B A photoelectric cell (B) was prepared in the same manner as in Example 1 except that -2) was used.
[0077]
For the photoelectric cell (B), Voc, Joc, FF and η were measured. The results are shown in the table.
[0078]
[Example 3]
[Formation of porous semiconductor film (2-A-3)]
Titanium oxide particles ( C Preparation of
Suspend 5 g of titanium hydride in 1 liter of pure water, add 400 g of hydrogen peroxide solution with a concentration of 5% by weight over 30 minutes, then heat to 80 ° C to dissolve to prepare a solution of peroxotitanic acid. did. 90% by volume was taken from the total amount of this solution, adjusted to pH 10 by adding concentrated aqueous ammonia, placed in an autoclave, hydrothermally treated at 250 ° C. for 15 hours under saturated vapor pressure, and titania colloidal particles (C) Was prepared. The obtained titania colloidal particles were anatase type titanium oxide having high crystallinity by X-ray diffraction. Table 1 shows the average particle diameter of the anatase-type titanium oxide particles.
[0079]
Coating liquid for forming porous semiconductor film ( 2-A-3 Preparation of
Next, a coating solution for forming a semiconductor film (2-A-3) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the titania colloidal particles (C) obtained above were used.
Next, a porous semiconductor film (2-A-3) was formed in the same manner as in Example 2 (by the ink jet method) using the coating liquid for forming a semiconductor film (2-A-3).
[0080]
Table 1 shows the film thickness of the obtained porous semiconductor film (2-A-3) and the pore volume and average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method.
[Formation of porous semiconductor film (2-B-3)]
Titanium oxide particles ( D Preparation of
Suspend 5 g of titanium hydride in 1 liter of pure water, add 400 g of hydrogen peroxide solution with a concentration of 5% by weight over 30 minutes, then heat to 80 ° C to dissolve to prepare a solution of peroxotitanic acid. did. 90% by volume was taken from the total amount of this solution, adjusted to pH 9 by adding concentrated aqueous ammonia, placed in an autoclave, hydrothermally treated at 250 ° C. for 5 hours under saturated vapor pressure, and titania particles (D) were removed. Prepared. The obtained titania colloidal particles were anatase type titanium oxide having high crystallinity by X-ray diffraction. Table 1 shows the average particle diameter of the anatase-type titanium oxide particles.
[0081]
Coating liquid for forming porous semiconductor film ( 2-B-3 Preparation of
Next, a coating solution for forming a semiconductor film (2-B-3) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the titania particles (D) obtained above were used.
Next, a porous semiconductor film (2-B-3) was formed by the inkjet method using the coating liquid for forming a semiconductor film (2-B-3) in the same manner as in Example 2.
[0082]
Table 1 shows the film thickness of the obtained porous semiconductor film (2-B-3) and the pore volume and average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method.
Photoelectric cell (C) creation
In Example 1, instead of the porous semiconductor film (2-A-1) and the porous semiconductor film (2-B-1), the porous semiconductor film (2-A-3) and the porous semiconductor film (2-B A photoelectric cell (C) was prepared in the same manner as in Example 1 except that -3) was used.
[0083]
For the photoelectric cell (C), Voc, Joc, FF and η were measured. The results are shown in Table 1.
[0084]
[Example 4]
Creation of photoelectric cell (D)
In Example 2, a bipyridyl ruthenium complex (A-2) · [Ru (dc-bpyH as a spectral sensitizer on a titania colloidal particle (A).2)2(NCS)2] And adsorbed onto the titania particles (B-1) as a spectral sensitizer with a tertiary pyridylruthenium complex (B-2) ・ (Ru (tc-terpyHThree) (NCS)Three) Was adsorbed to produce a photoelectric cell (D) in the same manner as in Example 2.
[0085]
For the photoelectric cell (D), Voc, Joc, FF and η were measured. The results are shown in the table.
[0086]
[Example 5]
Photoelectric cell (E) creation
In Example 3, one electrode substrate on which a semiconductor film is formed is placed on a hot plate, and a CuI solution in which 0.6 g of CuI is dissolved in 20 ml of dehydrated acetonitrile is uniformly dropped onto the electrode substrate to a thickness of about 25 μm. A solid electrolyte layer is formed, this is used as one electrode, and fluorine doped tin oxide is formed as the other electrode as an electrode, and a transparent glass substrate carrying platinum thereon is placed opposite to it, and the side is made of resin. Then, the photoelectric cells (E) were prepared by connecting the electrodes with lead wires.
[0087]
For the photoelectric cell (E), Voc, Joc, FF and η were measured. The results are shown in the table.
[0088]
[Comparative Example 1]
Porous semiconductor film (2-A) only
In the same manner as in Example 1, a coating solution for forming a semiconductor film (2-A-1) was prepared.
Next, the coating solution is applied by screen printing on a transparent glass substrate on which fluorine-doped tin oxide is formed as an electrode layer, naturally dried, and subsequently 6000 mJ / cm using a low-pressure mercury lamp.2The ultraviolet rays were irradiated to decompose the peroxoacid and the coating was cured. The coating film was heated at 300 ° C. for 30 minutes to decompose and anneal hydroxypropylcellulose to form a porous semiconductor film (2-A-4).
[0089]
Table 1 shows the film thickness of the obtained porous semiconductor film (2-A-4) and the pore volume and average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method.
Spectral sensitizing dye adsorption
Next, the spectral sensitizing dye (A-1) solution used in Example 1 was applied onto the porous semiconductor film (2-A-4) using an rpm 100 spinner and dried. This coating and drying process was performed five times. Table 1 shows the amount of spectral sensitizing dye adsorbed on the obtained metal oxide semiconductor film.
[0090]
Creation of photoelectric cell (F)
The electrode prepared above is used as one electrode, and fluorine-doped tin oxide is formed as the other electrode. The transparent glass substrate carrying platinum is placed on the opposite side, and the sides are sealed with resin. The electrolyte layer mixture (A) used in Example 1 was sealed between the electrodes, and the electrodes were connected with lead wires to produce a photoelectric cell (F).
[0091]
For the photoelectric cell (F), Voc, Joc, FF and η were measured. The results are shown in Table 1.
[0092]
[Comparative Example 2]
Porous semiconductor film (2-B) only
In the same manner as in Example 1, a coating solution for forming a semiconductor film (2-B-1) was prepared.
Next, the coating solution is applied by screen printing on a transparent glass substrate on which fluorine-doped tin oxide is formed as an electrode layer, naturally dried, and subsequently 6000 mJ / cm using a low-pressure mercury lamp.2The ultraviolet rays were irradiated to decompose the peroxoacid and the coating was cured. The coating film was heated at 300 ° C. for 30 minutes to decompose and anneal hydroxypropylcellulose to form a porous semiconductor film (2-B-4).
[0093]
Table 1 shows the film thickness of the obtained porous semiconductor film (2-B-4) and the pore volume and average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method.
Spectral sensitizing dye adsorption
Next, the spectral sensitizing dye (B-1) solution used in Example 1 was applied onto the porous semiconductor film (2-B-4) using an rpm 100 spinner and dried. This coating and drying process was performed five times. Table 1 shows the amount of spectral sensitizing dye adsorbed on the obtained metal oxide semiconductor film.
[0094]
Creation of photoelectric cell (G)
The electrode prepared above is used as one electrode, and fluorine doped tin oxide as the other electrode is formed as an electrode. A transparent glass substrate carrying platinum is placed on the opposite side, and the side is sealed with resin. The electrolyte layer mixture (A) used in Example 1 was sealed between the electrodes, and the electrodes were connected with lead wires to produce a photoelectric cell (G).
[0095]
For the photoelectric cell (G), Voc, Joc, FF and η were measured. The results are shown in Table 1.
[0096]
[Comparative Example 3]
[Formation of porous semiconductor film (2-A-5)]
Preparation of titanium oxide particles (E)
Suspend 5 g of titanium hydride in 1 liter of pure water, add 400 g of hydrogen peroxide solution with a concentration of 5% by weight over 30 minutes, then heat to 80 ° C to dissolve to prepare a solution of peroxotitanic acid. did. 90% by volume is taken from the total amount of this solution, adjusted to pH 8 by adding concentrated aqueous ammonia, placed in an autoclave, hydrothermally treated at 180 ° C. for 5 hours under saturated vapor pressure, and titania colloidal particles (E) Was prepared. The obtained titania colloidal particles were anatase type titanium oxide having high crystallinity by X-ray diffraction. Table 1 shows the average particle diameter of the anatase-type titanium oxide particles.
[0097]
Coating liquid for forming porous semiconductor film ( 2-A-5 Preparation of
Next, a coating solution for forming a semiconductor film (2-A-5) was prepared in the same manner as in Example 2 except that the titania colloidal particles (E) obtained above were used.
Next, a porous semiconductor film (2-A-5) was formed in the same manner as in Example 2 using the coating liquid for forming a semiconductor film (2-A-5).
[0098]
Table 1 shows the film thickness of the obtained porous semiconductor film (2-A-5) and the pore volume and average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method.
[Formation of porous semiconductor film (2-B-5)]
Titanium oxide particles ( F Preparation of
Suspend 5 g of titanium hydride in 1 liter of pure water, add 400 g of hydrogen peroxide solution with a concentration of 5% by weight over 30 minutes, then heat to 80 ° C to dissolve to prepare a solution of peroxotitanic acid. did. 90% by volume is taken from the total amount of this solution, adjusted to pH 9 by adding concentrated aqueous ammonia, placed in an autoclave, hydrothermally treated at 250 ° C. for 2 hours under saturated vapor pressure, and titania colloidal particles (F) Was prepared. The obtained titania colloidal particles were anatase type titanium oxide having high crystallinity by X-ray diffraction. Table 1 shows the average particle diameter of the anatase-type titanium oxide particles.
[0099]
Coating liquid for forming porous semiconductor film ( 2-B-5 Preparation of
Next, a coating solution for forming a semiconductor film (2-B-5) was prepared in the same manner as in Example 2 except that the titania colloidal particles (F) obtained above were used.
Next, a porous semiconductor film (2-B-5) was formed in the same manner as in Example 2 using the coating liquid for forming a semiconductor film (2-B-5).
[0100]
Table 1 shows the film thickness of the obtained porous semiconductor film (2-B-5) and the pore volume and average pore diameter determined by the nitrogen adsorption method.
Creation of photoelectric cell (H)
The electrode prepared above is used as one electrode, and fluorine doped tin oxide as the other electrode is formed as an electrode. A transparent glass substrate carrying platinum is placed on the opposite side, and the side is sealed with resin. The electrolyte layer mixture (A) used in Example 1 was sealed between the electrodes, and the electrodes were connected with lead wires to produce a photoelectric cell (H).
[0101]
For the photoelectric cell (H), Voc, Joc, FF and η were measured. The results are shown in Table 1.
[0102]
[Table 1]
Figure 0004298195

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a photoelectric cell according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Transparent electrode layer
2 ... Semiconductor film
2-A: Lower porous semiconductor film
2-B… Upper porous semiconductor film
3 ... Electrode layer
4 ... electrolyte layer
5 ... Transparent substrate
6 ... Board

Claims (5)

表面に電極層(1)を有し、かつ該電極層(1)表面に光増感材を吸着した半導体膜(2)が形成されてなる基板と、表面に電極層(3)を有する基板とが、前記電極層(1)および電極層(3)が対向するように配置してなり、半導体膜(2)と電極層(3)との間に電解質層を設けてなる光電気セルにおいて、
半導体膜(2)が、基板上に形成された平均細孔径が2〜30nmの範囲にある多孔質半導体膜(2-A)とさらにその上に形成された平均細孔径が30〜400nmの範囲にある多孔質半導体膜(2-B)とからなり、少なくとも一方の基板および基板上の電極層が透明性を有し、
前記半導体膜(2-A)が光増感材として紫外/短波長可視光吸収錯体(A)を含有し、前記半導体膜(2-B)が光増感材として長波長可視光/赤外線吸収錯体(B)を含有していることを特徴とする光電気セル。
A substrate having an electrode layer (1) on the surface and a semiconductor film (2) having a photosensitizer adsorbed on the surface of the electrode layer (1), and a substrate having an electrode layer (3) on the surface Are arranged so that the electrode layer (1) and the electrode layer (3) face each other, and an electrolyte layer is provided between the semiconductor film (2) and the electrode layer (3). ,
The semiconductor film (2) is a porous semiconductor film (2-A) having an average pore diameter in the range of 2 to 30 nm formed on the substrate, and an average pore diameter in the range of 30 to 400 nm formed thereon. It becomes because the porous semiconductor film (2-B) in the electrode layer of at least one of the substrate and the substrate has a transparency,
The semiconductor film (2-A) contains an ultraviolet / short wavelength visible light absorption complex (A) as a photosensitizer, and the semiconductor film (2-B) absorbs a long wavelength visible light / infrared light as a photosensitizer. A photoelectric cell comprising a complex (B) .
前記紫外/短波長可視光吸収錯体(A)がジピリジル系ルテニウム化合物であり、長波長可視光/赤外線吸収錯体(B)が、ターシャルピリジル系化合物であることを特徴とする請求項1に記載の光電気セル。  The ultraviolet / short wavelength visible light absorbing complex (A) is a dipyridyl ruthenium compound, and the long wavelength visible light / infrared absorbing complex (B) is a tertiary pyridyl compound. Photovoltaic cell. 前記半導体膜(2-A)の膜厚が10nm〜15μmの範囲にあり、前記半導体膜(2-B)の膜厚が0.5〜15μmの範囲にあることを特徴とする請求項1または2に記載の光電気セル。  The film thickness of the semiconductor film (2-A) is in the range of 10 nm to 15 µm, and the film thickness of the semiconductor film (2-B) is in the range of 0.5 to 15 µm. 3. The photoelectric cell according to 2. 前記半導体膜(2-A)および(2-B)が金属酸化物半導体膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光電気セル。  4. The photoelectric cell according to claim 1, wherein the semiconductor films (2-A) and (2-B) are metal oxide semiconductor films. 前記半導体膜(2-A)および半導体膜(2-B)が、インクジェットプリンターで塗布液を印刷して形成された膜であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光電気セル。  The light according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor film (2-A) and the semiconductor film (2-B) are films formed by printing a coating liquid with an ink jet printer. Electric cell.
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JP4561073B2 (en) * 2003-10-07 2010-10-13 ソニー株式会社 Photoelectric conversion element and electronic device
WO2005078853A1 (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Bridgestone Corporation Dye-sensitized solar cell
US20070204904A1 (en) * 2004-07-20 2007-09-06 Keith Brooks Photoactive layer containing macroparticles
JP2007299557A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Oki Electric Ind Co Ltd Dye-sensitized solar cell
CA2655192A1 (en) * 2006-07-05 2008-01-10 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Dye-sensitized solar cell
JP5314253B2 (en) * 2007-04-26 2013-10-16 日揮触媒化成株式会社 Photoelectric cell
WO2009157879A1 (en) * 2008-06-26 2009-12-30 National University Of Singapore A photovoltaic apparatus
CN102265453B (en) 2008-10-29 2014-10-01 富士胶片株式会社 Dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell each comprising the dye, and process for producing dye
JP5426865B2 (en) * 2008-10-31 2014-02-26 日揮触媒化成株式会社 Photoelectric cell and coating material for forming porous metal oxide semiconductor film for photoelectric cell
WO2010109821A1 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 新日鐵化学株式会社 Photoelectric conversion element
JP5620081B2 (en) 2009-09-28 2014-11-05 富士フイルム株式会社 Method for manufacturing photoelectric conversion element
JP5524557B2 (en) 2009-09-28 2014-06-18 富士フイルム株式会社 Method for producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell
JP5897427B2 (en) * 2012-08-23 2016-03-30 株式会社豊田中央研究所 Dye-sensitized solar cell
JP6527417B2 (en) * 2014-09-05 2019-06-05 パナソニック株式会社 PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND DISPERSION FOR FORMING POROUS ELECTRODE

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