JP4894133B2 - Method for producing metal oxide semiconductor fine particle layer laminate - Google Patents

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Description

本発明は、例えば色素増感型太陽電池に用いられる金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法および製造装置に関するものであり、さらにそれらを用いて、安価に色素増感型太陽電池を製造することができる色素増感型太陽電池の製造方法および製造装置に関するものである。   The present invention relates to a method and an apparatus for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate used for, for example, a dye-sensitized solar cell, and further uses them to produce a dye-sensitized solar cell at low cost. The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a dye-sensitized solar cell that can be used.

二酸化炭素が原因とされる地球温暖化が世界的に問題となっている近年、環境にやさしく、クリーンなエネルギー源として、太陽光エネルギーを利用した太陽電池が注目され、積極的な研究開発が進められている。このような太陽電池として、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池などが既に実用化されているが、環境負荷が小さく、かつ、低コスト化の可能性のある太陽電池として、色素増感型太陽電池が注目され研究開発が進められている。   In recent years, global warming caused by carbon dioxide has become a global problem. In recent years, solar cells that use solar energy have attracted attention as environmentally friendly and clean energy sources, and active research and development has been promoted. It has been. As such a solar cell, a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, an amorphous silicon solar cell and the like have already been put into practical use. However, the solar cell has a low environmental load and may be reduced in cost. As a result, dye-sensitized solar cells are attracting attention and research and development are underway.

色素増感型太陽電池は、例えば、光の入射する側から、透明基板、この透明基板上に形成された透明電極、色素増感剤が担持された酸化物半導体層、電解質を有する電解質層、および対電極基板が順に積層されてセルが形成される。   The dye-sensitized solar cell is, for example, from the light incident side, a transparent substrate, a transparent electrode formed on the transparent substrate, an oxide semiconductor layer carrying a dye sensitizer, an electrolyte layer having an electrolyte, And a counter electrode board | substrate is laminated | stacked in order, and a cell is formed.

色素増感型太陽電池、とりわけグレッチェルセルの特徴は、ナノ微粒子である酸化チタンを焼成させた多孔質の酸化物半導体層を用いることである。酸化物半導体層を多孔質とすることで増感色素の吸着量が増加し光吸収能を向上させることができる。   A feature of a dye-sensitized solar cell, in particular, a Gretcher cell, is that a porous oxide semiconductor layer obtained by firing titanium oxide that is a nanoparticle is used. By making the oxide semiconductor layer porous, the adsorption amount of the sensitizing dye can be increased and the light absorption ability can be improved.

このような多孔質の酸化物半導体層は、金属酸化物半導体微粒子を含有する塗工液を透明基板上の透明電極上に塗布し、焼成することにより形成される。この酸化物半導体層形成工程において、例えば透明基板としてガラス基板を用いた場合は、多孔質の酸化物半導体層を形成するために400〜600℃での焼成を行うことが可能であるが、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を用いた場合は、フィルムの耐熱温度以下で焼成しなければならず、金属酸化物半導体微粒子間の結合力が不充分となるため、光励起により生じた電子における増感色素から酸化物半導体層、および透明電極への伝達経路が十分に確保できないことがあった。また、フィルム基板と酸化物半導体層との密着性も充分でなくフィルムの可撓性に追従できずに膜の剥離や亀裂が生じるといった不都合があった。さらに、上記の焼成処理は、上述したように、透明基板の種類を限定してしまうだけでなく、コストが高くなるという問題もあった。   Such a porous oxide semiconductor layer is formed by applying a coating liquid containing metal oxide semiconductor fine particles on a transparent electrode on a transparent substrate and baking it. In this oxide semiconductor layer forming step, for example, when a glass substrate is used as a transparent substrate, it is possible to perform baking at 400 to 600 ° C. to form a porous oxide semiconductor layer. When using a film substrate that is inferior in heat resistance to the substrate, the film must be baked at a temperature lower than the heat resistant temperature of the film, and the bonding force between the metal oxide semiconductor fine particles becomes insufficient. In some cases, a sufficient transmission path from the sensitizing dye to the oxide semiconductor layer and the transparent electrode cannot be secured. Further, the adhesion between the film substrate and the oxide semiconductor layer is not sufficient, and there is a problem that the film cannot follow the flexibility of the film and the film is peeled off or cracked. Furthermore, as described above, the above baking treatment not only limits the type of the transparent substrate, but also has a problem that the cost increases.

そこで、特許文献1には、透明基板上の透明電極上に酸化物半導体微粒子を電気泳動により付着させて酸化物半導体微粒子層を形成し、この酸化物半導体微粒子層に色素を担持させることにより、酸化物半導体層を形成する方法が開示されている。この方法によれば、上記のような焼成処理を行わずに、酸化物半導体層を形成することができるため、透明基板としてはガラス基板のほか、フィルム基板を用いることもでき、コストパフォーマンスに優れた色素増感型太陽電池を得ることができる。しかしながら、この方法は枚葉での酸化物半導体層の形成方法を示すのみである。   Therefore, in Patent Document 1, an oxide semiconductor fine particle layer is formed by depositing oxide semiconductor fine particles on a transparent electrode on a transparent substrate by electrophoresis, and a dye is supported on the oxide semiconductor fine particle layer. A method for forming an oxide semiconductor layer is disclosed. According to this method, since the oxide semiconductor layer can be formed without performing the baking treatment as described above, the glass substrate can be used as the transparent substrate, and the cost performance is excellent. A dye-sensitized solar cell can be obtained. However, this method only shows a method for forming an oxide semiconductor layer on a single wafer.

特開2002−100416号公報JP 2002-100416 A

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、例えば色素増感型太陽電池に用いられる金属酸化物半導体微粒子層積層体を安価で効率的に製造することが可能な金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法、およびその製造装置、また、それらを用いて色素増感型太陽電池を安価に製造することが可能な色素増感型太陽電池の製造方法、およびその製造装置を提供することを主目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and for example, a metal oxide semiconductor capable of efficiently producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate for use in a dye-sensitized solar cell at low cost. Provided are a method for producing a fine particle layered product, a production apparatus therefor, and a production method for a dye-sensitized solar cell capable of producing a dye-sensitized solar cell at low cost using the same, and a production apparatus therefor The main purpose is to do.

本発明は、上記目的を達成するために、連続的に移動可能な長尺のフィルム基板と、上記長尺のフィルム基板上に形成された電極層とを有する導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させ、上記電極層および上記浴液中に上記電極層と対向するように配置された電極板に電圧を印加することにより、上記導電性フィルム基板の上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させて、連続的に上記電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成することを特徴とする金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a conductive film substrate having a long film substrate that can be moved continuously and an electrode layer formed on the long film substrate. The conductive film substrate is immersed in a bath solution in which semiconductor fine particles are dispersed, and a voltage is applied to the electrode layer and an electrode plate disposed in the bath solution so as to face the electrode layer. A method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate comprising electrodepositing the metal oxide semiconductor fine particles on an electrode layer and continuously forming the metal oxide semiconductor fine particle layer on the electrode layer. provide.

本発明によれば、長尺のフィルム基板を用いて、連続的に金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、生産性が向上するという利点を有する。また、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができ、さらに、このようなフィルム基板は加工性に優れていることから、他のデバイスとの組み合わせが容易であり、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の用途の幅を広げることができる。また、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて例えば色素増感型太陽電池を製造する場合、軽量化、製造コストの削減および生産性の向上に有用である。   According to the present invention, since a metal oxide semiconductor fine particle layer can be continuously formed using a long film substrate, there is an advantage that productivity is improved. In addition, since the metal oxide semiconductor fine particle layer can be formed without performing a baking treatment, a film substrate having a heat resistance lower than that of a glass substrate can be suitably used. Further, such a film substrate is processed. Since it is excellent in properties, it can be easily combined with other devices, and the range of applications of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced according to the present invention can be expanded. Moreover, when manufacturing a dye-sensitized solar cell, for example using the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body manufactured by this invention, it is useful for weight reduction, reduction of manufacturing cost, and improvement of productivity.

また、上記発明においては、上記電極層への電圧の印加が、上記導電性フィルム基板を、上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中へ浸漬させる前に行われることが好ましい。   Moreover, in the said invention, it is preferable that the application of the voltage to the said electrode layer is performed before the said electroconductive film board | substrate is immersed in the bath liquid which disperse | distributed the said metal oxide semiconductor fine particle.

さらに、上記発明においては、上記電極層への電圧の印加が、上記導電性フィルム基板を搬送する搬送ロールによるものであることが好ましい。これにより、上記導電性フィルム基板を搬送しながら上記電極層に電圧を印加することができるため、金属酸化物半導体微粒子層積層体を製造する際の製造工程を短くすることが可能となるからである。   Furthermore, in the said invention, it is preferable that the application of the voltage to the said electrode layer is based on the conveyance roll which conveys the said conductive film board | substrate. As a result, it is possible to apply a voltage to the electrode layer while conveying the conductive film substrate, and thus it is possible to shorten the manufacturing process when manufacturing the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate. is there.

本発明は、また、基板と、上記基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第1電極層と対向する電極である第2電極層と、上記酸化物半導体層および上記第2電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が、上記第1電極層および上記第2電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
上記酸化物半導体層は、上記発明の金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて、上記基板上の上記第1電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成し、上記金属酸化物半導体微粒子層に上記色素増感剤を担持させることにより形成されることを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法を提供する。
The present invention also includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a metal oxide semiconductor fine particle formed on the first electrode layer, and carrying a dye sensitizer. An oxide semiconductor layer that conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation, a counter substrate facing the substrate, and an electrode formed on the counter substrate and facing the first electrode layer A charge that is located between the second electrode layer, the oxide semiconductor layer, and the second electrode layer and is conducted by the oxide semiconductor layer is oxidized through the first electrode layer and the second electrode layer. A method for producing a dye-sensitized solar cell having an electrolyte layer that transports when transported to a physical semiconductor layer,
The oxide semiconductor layer is formed by forming a metal oxide semiconductor fine particle layer on the first electrode layer on the substrate using the method for producing a metal oxide semiconductor fine particle laminate according to the invention. Provided is a method for producing a dye-sensitized solar cell, wherein the dye-sensitized solar cell is formed by supporting the dye-sensitizer on a fine particle layer.

本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法を用いることにより、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、安価で効率的に色素増感型太陽電池を製造することが可能となる。また、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができることから、加工面において有用であり、かつ色素増感型太陽電池を軽量化することが可能となる。   In the present invention, since the metal oxide semiconductor fine particle layer can be formed without performing the firing treatment by using the above method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate, the dye enhancement can be performed efficiently at a low cost. It becomes possible to manufacture a sensitive solar cell. In addition, since a film substrate having a heat resistance lower than that of a glass substrate can be suitably used, it is useful in terms of processing, and the weight of the dye-sensitized solar cell can be reduced.

また、本発明は、連続的に移動可能な長尺のフィルム基板および上記長尺のフィルム基板上に形成された電極層を有する導電性フィルム基板が巻回された巻き出しロールと、上記巻き出しロールから繰り出された上記導電性フィルム基板の上記電極層に電圧を印加する電圧印加部と、上記電圧印加部より後に配置され、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液が収納され、上記導電性フィルム基板が上記浴液中に浸漬するように設けられた浴槽と、上記浴槽内に、上記導電性フィルム基板の上記電極層と対向するように配置された電極板と、上記電極層および上記電極板に電圧を印加する電源部と、上記浴槽内で上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させることにより形成された金属酸化物半導体微粒子層を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体を巻き取る巻き取り部とを有することを特徴とする金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を提供する。   The present invention also provides a continuous roll film substrate and an unwinding roll on which a conductive film substrate having an electrode layer formed on the long film substrate is wound; A voltage application unit that applies a voltage to the electrode layer of the conductive film substrate that is fed from a roll, and a bath liquid that is disposed after the voltage application unit and in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed are housed, and A bath provided so that the conductive film substrate is immersed in the bath solution, an electrode plate disposed in the bath so as to face the electrode layer of the conductive film substrate, the electrode layer, and the electrode A metal oxide having a power source for applying a voltage to the electrode plate and a metal oxide semiconductor fine particle layer formed by electrodepositing the metal oxide semiconductor fine particles on the electrode layer in the bath Providing an apparatus for manufacturing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body and having a winding portion for winding the conductor particle layer laminate.

本発明によれば、長尺のフィルム基板を用いてロールトゥロールプロセスを経ることにより、連続的に金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、生産性が向上するという利点を有する。また、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができ、軽量化および製造コストの削減に有用である。さらに、フィルム基板は加工性に優れていることから、他のデバイスとの組み合わせが容易であり、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の用途の幅を広げることができる。   According to the present invention, since a metal oxide semiconductor fine particle layer can be continuously formed by performing a roll-to-roll process using a long film substrate, there is an advantage that productivity is improved. In addition, since the metal oxide semiconductor fine particle layer can be formed without performing a baking treatment, a film substrate that is inferior in heat resistance to a glass substrate can be suitably used, which is useful for reducing weight and reducing manufacturing costs. It is. Furthermore, since the film substrate is excellent in processability, it can be easily combined with other devices, and the range of applications of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced according to the present invention can be expanded.

上記発明においては、上記電圧印加部は、上記導電性フィルム基板を搬送する搬送ロールであることが好ましい。これにより、上記導電性フィルム基板を搬送しながら上記電極層に電圧を印加することができるため、金属酸化物半導体微粒子層積層体を製造する際の製造工程を短くすることが可能となるからである。   In the said invention, it is preferable that the said voltage application part is a conveyance roll which conveys the said conductive film board | substrate. As a result, it is possible to apply a voltage to the electrode layer while conveying the conductive film substrate, and thus it is possible to shorten the manufacturing process when manufacturing the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate. is there.

また、上記発明においては、上記浴槽と上記巻き取り部との間に配置され、上記電極層上に電着した上記金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる乾燥部を有することが好ましい。上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させ、乾燥させることにより、金属酸化物半導体微粒子層が形成されるからである。また、金属酸化物半導体微粒子同士の結合力が増加し、導電性フィルム基板と金属酸化物半導体微粒子層との密着性が向上するからである。   Moreover, in the said invention, it is preferable to have a drying part which is arrange | positioned between the said bathtub and the said winding-up part, and dries the said metal oxide semiconductor fine particle electrodeposited on the said electrode layer. This is because the metal oxide semiconductor fine particle layer is formed by electrodepositing and drying the metal oxide semiconductor fine particles on the electrode layer. In addition, the bonding force between the metal oxide semiconductor fine particles is increased, and the adhesion between the conductive film substrate and the metal oxide semiconductor fine particle layer is improved.

さらに、本発明は、基板と、上記基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第1電極層と対向する電極である第2電極層と、上記酸化物半導体層および上記第2電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が、上記第1電極層および上記第2電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造装置であって、
上記発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を上記酸化物半導体層形成部として有することを特徴とする色素増感型太陽電池の製造装置を提供する。
Furthermore, the present invention provides a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a metal oxide semiconductor fine particle formed on the first electrode layer, and carrying a dye sensitizer. An oxide semiconductor layer that conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation, a counter substrate facing the substrate, and an electrode formed on the counter substrate and facing the first electrode layer A charge that is located between the second electrode layer, the oxide semiconductor layer, and the second electrode layer and is conducted by the oxide semiconductor layer is oxidized through the first electrode layer and the second electrode layer. An apparatus for producing a dye-sensitized solar cell having an electrolyte layer that performs transport when transported to a physical semiconductor layer,
An apparatus for producing a dye-sensitized solar cell, comprising the apparatus for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate according to the above invention as the oxide semiconductor layer forming portion is provided.

本発明によれば、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を有することにより、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、安価で効率的に色増感型太陽電池を製造することが可能となる。また、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができ、加工面および軽量化において有用である。   According to the present invention, since the metal oxide semiconductor fine particle layer stack can be formed without performing the firing treatment by having the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate manufacturing apparatus, the color can be efficiently produced at low cost. A sensitized solar cell can be manufactured. Moreover, the film board | substrate which is inferior to a glass substrate in heat resistance can be used suitably, and it is useful in a processing surface and weight reduction.

本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、焼成工程を行うことなく、ロールトゥロールプロセスにより金属酸化物半導体微粒子層を形成できることから、軽量化、製造コストの削減および生産性の向上に有用である。よって、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体は、色素増感型太陽電池等の種々のデバイスに好適に用いることが可能となる。   In the method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate according to the present invention, a metal oxide semiconductor fine particle layer can be formed by a roll-to-roll process without performing a firing step, thereby reducing weight, reducing production costs, and productivity. It is useful for improvement. Therefore, the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced by the present invention can be suitably used for various devices such as a dye-sensitized solar cell.

以下、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法およびその製造装置、さらには、これらを用いた色素増感型太陽電池の製造方法およびその製造装置について説明する。   Hereinafter, the manufacturing method and manufacturing apparatus of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention, and the manufacturing method and manufacturing apparatus of the dye-sensitized solar cell using these will be described.

A.金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法
まず、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法について説明する。
A. First, a method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention will be described.

本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法は、連続的に移動可能な長尺のフィルム基板と、上記長尺のフィルム基板上に形成された電極層とを有する導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させ、上記電極層および上記浴液中に上記電極層と対向するように配置された電極板に電圧を印加することにより、上記導電性フィルム基板の上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させて、連続的に上記電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成することを特徴とするものである。   The method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate according to the present invention comprises a conductive film substrate having a continuously movable long film substrate and an electrode layer formed on the long film substrate. The conductive material is immersed in a bath solution in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed and a voltage is applied to the electrode layer and an electrode plate disposed in the bath solution so as to face the electrode layer. The metal oxide semiconductor fine particles are electrodeposited on the electrode layer of the film substrate to continuously form metal oxide semiconductor fine particle layers on the electrode layer.

本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法において用いられる金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置の一例を示すものである。図1に示すように、まず導電性フィルム基板10が巻回された巻き出しロール1を準備する(導電性フィルム基板調製工程)。この導電性フィルム基板10は、例えば図2に示すようにフィルム基板11と電極層12とを有するものである。次に、図1に示すように、巻き出しロール1から繰り出された導電性フィルム基板10の電極層と電圧印加部2とが接するように配置する。さらに、この導電性フィルム基板10を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液3中に浸漬する(浸漬工程)。この浴液3中には、上記導電性フィルム基板10の電極層と対向するように電極板5が配置されている。また、上記電圧印加部2と電極板5とは、電源部6により直流電圧が印加されるようになっており、電圧印加部2を負極、電極板5を正極となるように印加すると、例えば、浴液3中の正の表面電荷を有する金属酸化物半導体微粒子は電気泳動によって、電圧印加部2により負極に印加された導電性フィルム基板10の電極層表面に泳動し、付着する。これにより、金属酸化物半導体微粒子層が形成される(金属酸化物半導体微粒子層形成工程)。さらに、乾燥部8により導電性フィルム基板10の電極層上に付着した金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる(乾燥工程)。最後に、金属酸化物半導体微粒子層を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体は、巻き取り部9に巻き取られる(巻き取り工程)。上記一連の工程により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体は、例えば図3に示すように、フィルム基板11と、このフィルム基板11上に形成された電極層12と、この電極層12上に形成された金属酸化物半導体微粒子層13とを有するものとなる。   The manufacturing method of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body of this invention is demonstrated using drawing. FIG. 1 shows an example of an apparatus for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate used in the method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention. As shown in FIG. 1, first, an unwinding roll 1 around which a conductive film substrate 10 is wound is prepared (conductive film substrate preparation step). The conductive film substrate 10 has a film substrate 11 and an electrode layer 12 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 1, it arrange | positions so that the electrode layer of the electroconductive film board | substrate 10 drawn | fed out from the unwinding roll 1 and the voltage application part 2 may contact | connect. Further, the conductive film substrate 10 is immersed in the bath liquid 3 in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed (immersion step). In the bath liquid 3, an electrode plate 5 is disposed so as to face the electrode layer of the conductive film substrate 10. Further, the voltage application unit 2 and the electrode plate 5 are applied with a DC voltage by the power supply unit 6, and when the voltage application unit 2 is applied as a negative electrode and the electrode plate 5 is applied as a positive electrode, for example, The metal oxide semiconductor fine particles having a positive surface charge in the bath liquid 3 migrate and adhere to the surface of the electrode layer of the conductive film substrate 10 applied to the negative electrode by the voltage application unit 2 by electrophoresis. Thereby, a metal oxide semiconductor fine particle layer is formed (metal oxide semiconductor fine particle layer forming step). Further, the metal oxide semiconductor fine particles attached on the electrode layer of the conductive film substrate 10 are dried by the drying unit 8 (drying process). Finally, the metal oxide semiconductor fine particle layer stack having the metal oxide semiconductor fine particle layer is wound around the winding portion 9 (winding step). The metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced by the above series of steps includes, for example, as shown in FIG. 3, a film substrate 11, an electrode layer 12 formed on the film substrate 11, and the electrode layer 12 And the metal oxide semiconductor fine particle layer 13 formed on the substrate.

本発明によれば、ロールトゥロールプロセスを経ることにより、連続的に金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、生産性が向上するという利点を有する。また、従来では、多孔質の金属酸化物半導体微粒子層を形成するために焼成処理を行っており、ガラス基板より耐熱性の劣るフィルム基板を用いた場合、金属酸化物半導体微粒子層を形成する際に剥離や亀裂が生じるといった不都合があったが、本発明においては、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができる。さらに、フィルム基板は加工性に優れていることから、他のデバイスとの組み合わせが容易であり、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の用途の幅を広げることができる。また、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて例えば色素増感型太陽電池を製造する場合、軽量化、製造コストの削減および生産性の向上に有用である。
以下、このような金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法における各工程について説明する。
According to the present invention, since the metal oxide semiconductor fine particle layer can be continuously formed through the roll-to-roll process, there is an advantage that productivity is improved. In addition, conventionally, a baking treatment is performed to form a porous metal oxide semiconductor fine particle layer. When a film substrate having a heat resistance lower than that of a glass substrate is used, the metal oxide semiconductor fine particle layer is formed. However, in the present invention, a metal oxide semiconductor fine particle layer can be formed without performing a baking treatment, and therefore a film substrate having poor heat resistance is preferably used. Can do. Furthermore, since the film substrate is excellent in processability, it can be easily combined with other devices, and the range of applications of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced according to the present invention can be expanded. Moreover, when manufacturing a dye-sensitized solar cell, for example using the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body manufactured by this invention, it is useful for weight reduction, reduction of manufacturing cost, and improvement of productivity.
Hereafter, each process in the manufacturing method of such a metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body is demonstrated.

1.導電性フィルム基板調製工程
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、長尺のフィルム基板と、このフィルム基板上に形成された電極層とを有する導電性フィルム基板を準備する導電性フィルム基板調製工程が行われる。
1. Conductive film substrate preparation step In the method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention, a conductive film substrate having a long film substrate and an electrode layer formed on the film substrate is prepared. A conductive film substrate preparation step is performed.

本工程に用いられる導電性フィルム基板は、例えば図2に示すように、長尺のフィルム基板11と、このフィルム基板上に形成された電極層12とを有するものである。
以下、このような導電性フィルム基板の各構成について説明する。
The conductive film substrate used in this step has, for example, a long film substrate 11 and an electrode layer 12 formed on the film substrate, as shown in FIG.
Hereinafter, each configuration of such a conductive film substrate will be described.

(1)長尺のフィルム基板
本発明においては、ロールトゥロールプロセスにより連続的に金属酸化物半導体微粒子層積層体を製造することから、本発明に用いられる長尺のフィルム基板は、可撓性があることが好ましい。また、上記フィルム基板は、透明なものであっても不透明なものであっても特に限定されるものではないが、例えば、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて色素増感型太陽電池を製造する際に、上記フィルム基板が光の受光面側に位置する場合には、光の透過性に優れた透明性を有する透明フィルム基板であることが好ましい。さらに、耐熱性、耐候性、水蒸気、その他のガスバリア性に優れたものであることが好ましい。具体的には、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン(PES)フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム、ポリエーテルイミド(PEI)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム、ポリエステルナフタレート(PEN)等のプラスチックフィルムを挙げることができる。これらのフィルム基板は、加工性に優れており、他のデバイスとの組合せが容易であることから、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の用途の幅を広げることができ、生産性の向上、製造コストの削減にも効果がある。
(1) Long film substrate In this invention, since a metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body is manufactured continuously by a roll-to-roll process, the long film substrate used for this invention is flexible. It is preferable that there is. In addition, the film substrate is not particularly limited regardless of whether it is transparent or opaque. For example, the film substrate is a pigment using the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced according to the present invention. When the sensitized solar cell is manufactured, when the film substrate is located on the light receiving surface side, it is preferably a transparent film substrate having transparency excellent in light transmittance. Furthermore, it is preferable that it is excellent in heat resistance, weather resistance, water vapor, and other gas barrier properties. Specifically, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer film, biaxially stretched polyethylene terephthalate film, polyethersulfone (PES) film, polyetheretherketone (PEEK) film, polyetherimide (PEI) film, polyimide ( PI) film and plastic film such as polyester naphthalate (PEN). Since these film substrates are excellent in processability and easy to combine with other devices, the range of applications of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced according to the present invention can be expanded. It is also effective in improving productivity and reducing manufacturing costs.

このようなフィルムは単独で使用しても良く、また、2種以上のフィルムを積層した複合フィルムとする場合であってもよい。   Such a film may be used alone or may be a composite film in which two or more kinds of films are laminated.

(2)電極層
本発明に用いられる電極層を形成する材料としては、導電性に優れたものであれば特に限定されるものではない。また、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて例えば色素増感型太陽電池を製造する場合は、上記電極層は、色素増感型太陽電池に含まれる電解質に対する腐食性がないものであることが好ましく、さらに、上記色素増感型太陽電池において、電極層が光の受光面側に位置する場合には、光の透過性に優れている透明電極層であることが好ましい。例えば、光の透過性に優れた材料としては、SnO、ITO、IZO、ZnO等を挙げることができる。中でも、フッ素ドープしたSnO、ITOであることが好ましい。これらの材料は、導電性および透過性の両方に優れているからである。
(2) Electrode layer The material for forming the electrode layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is excellent in conductivity. Moreover, when manufacturing a dye-sensitized solar cell using the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body of this invention, the said electrode layer does not have corrosivity with respect to the electrolyte contained in a dye-sensitized solar cell. Furthermore, in the dye-sensitized solar cell, when the electrode layer is located on the light receiving surface side, it is preferably a transparent electrode layer excellent in light transmittance. For example, a material having excellent light permeability, may be mentioned SnO 2, ITO, IZO, ZnO or the like. Among these, fluorine-doped SnO 2 and ITO are preferable. This is because these materials are excellent in both conductivity and permeability.

また、上記電極層は、単層からなるものであってもよく、積層されてなるものであってもよい。このような電極層の膜厚としては、単層からなる電極層の場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、0.1〜2000nmの範囲内、その中でも、1nm〜500nmの範囲内であることが好ましい。   The electrode layer may be a single layer or may be a laminated layer. As the film thickness of such an electrode layer, the film thickness is in the case of a single electrode layer, and the total film thickness is in the range of 0.1 to 2000 nm in the case of a plurality of layers. It is preferable to be in the range of 500 nm.

さらに、フィルム基板上に開口が十分で光透過性のある金属メッシュを配置したり、上記金属メッシュと上述した電極層を形成する材料とを一体化ないしは積層化させることにより本発明に用いられる電極層とすることもできる。   Further, an electrode used in the present invention can be formed by disposing a metal mesh having a sufficient aperture and light transmission on the film substrate, or by integrating or laminating the metal mesh and the material for forming the electrode layer described above. It can also be a layer.

(3)導電性フィルム基板の形成方法
本発明において、フィルム基板上に電極層を形成する方法としては、一般に用いられている方法を用いることができ、具体的には、湿式塗工、蒸着法、スパッタリング法、CVD法等を挙げることができる。中でも、蒸着法、スパッタリング法、CVD法であることが好ましい。
(3) Method for Forming Conductive Film Substrate In the present invention, as a method for forming an electrode layer on the film substrate, a generally used method can be used. Specifically, wet coating, vapor deposition , Sputtering method, CVD method and the like. Of these, vapor deposition, sputtering, and CVD are preferred.

また、電極層とフィルム基板との密着性を向上させるため、フィルム基板上に接着層を設けてもよい。このような接着層を形成する材料としては、フィルム基板と電極層との密着性を向上させるものであれば特に限定はされないが、具体的には、ヒートシール剤、粘着剤、接着剤、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等を挙げることができる。   In order to improve the adhesion between the electrode layer and the film substrate, an adhesive layer may be provided on the film substrate. The material for forming such an adhesive layer is not particularly limited as long as it improves the adhesion between the film substrate and the electrode layer. Specifically, a heat sealant, an adhesive, an adhesive, a heat Examples thereof include a curable resin and an ultraviolet curable resin.

2.浸漬工程
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、上記導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させる浸漬工程が行われる。
2. Immersion step In the method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention, an immersion step is performed in which the conductive film substrate is immersed in a bath solution in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed.

本発明においては、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中において、上記導電性フィルム基板の電極層上に金属酸化物半導体微粒子を電着させることから、導電性フィルム基板の電極層が、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液に十分に浸漬していればよいものである。よって、導電性フィルム基板の電極層が金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液の液面を通過する際に、導電性フィルム基板全体が上記浴液に浸漬されている必要はなく、例えば図2において、電極層12は上記浴液に浸漬されている必要があるが、フィルム基板11は上記浴液に浸漬されていても、浸漬されていなくてもよい。   In the present invention, since the metal oxide semiconductor fine particles are electrodeposited on the electrode layer of the conductive film substrate in the bath liquid in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed, the electrode layer of the conductive film substrate is What is necessary is just to fully immerse in the bath liquid which disperse | distributed the metal oxide semiconductor fine particle. Therefore, when the electrode layer of the conductive film substrate passes through the surface of the bath liquid in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed, the entire conductive film substrate does not need to be immersed in the bath liquid. 2, the electrode layer 12 needs to be immersed in the bath solution, but the film substrate 11 may or may not be immersed in the bath solution.

また、本発明においては、例えば図1に示すように、上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液3中には、電極板5が配置されており、上記浴液3に上記導電性フィルム基板10を浸漬させる際には、電極板5と導電性フィルム基板10の電極層とが対向するように浸漬する必要がある。本発明によれば、電圧印加部2および電極板5に電源部6により直流電圧を印加すると、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液3中の金属酸化物半導体微粒子が、電圧印加部2により給電された導電性フィルム基板10の電極層表面に泳動し、電着することにより金属酸化物半導体微粒子層が形成される。よって、電極板と導電性フィルム基板の電極層とは、所定の距離で配置されていることが好ましい。   In the present invention, for example, as shown in FIG. 1, an electrode plate 5 is disposed in a bath liquid 3 in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed, and the conductive film is placed in the bath liquid 3. When the substrate 10 is immersed, it is necessary to immerse the electrode plate 5 and the electrode layer of the conductive film substrate 10 so as to face each other. According to the present invention, when a DC voltage is applied to the voltage application unit 2 and the electrode plate 5 by the power supply unit 6, the metal oxide semiconductor fine particles in the bath liquid 3 in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed are converted into the voltage application unit 2. The metal oxide semiconductor fine particle layer is formed by migrating to the electrode layer surface of the conductive film substrate 10 fed by the electrode and electrodepositing. Therefore, it is preferable that the electrode plate and the electrode layer of the conductive film substrate are arranged at a predetermined distance.

この金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中における導電性フィルム基板の電極層と電極板との距離としては、装置によって大幅に異なるものではあるが、一般に0.1mm〜10mmの範囲内、中でも0.2mm〜8mmの範囲内であることが好ましい。電極層と電極板との距離が、上記範囲内であることにより、電極層上に均一に金属酸化物半導体微粒子を電着させることができ、所望の膜厚を有する金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるからである。   The distance between the electrode layer of the conductive film substrate and the electrode plate in the bath liquid in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed is greatly different depending on the apparatus, but generally within a range of 0.1 mm to 10 mm, Especially, it is preferable to be in the range of 0.2 mm to 8 mm. When the distance between the electrode layer and the electrode plate is within the above range, the metal oxide semiconductor fine particles can be uniformly electrodeposited on the electrode layer. It is because it can form.

上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、上記電極層に電荷を伝導させることができるものであれば特に限定はされない。例えば、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて色素増感型太陽電池とした際に、色素増感型太陽電池に含まれる色素増感剤から発生した電荷を、上記電極層へ伝導させることができるものであればよい。具体的には、TiO、ZnO、SnO、ITO、ZrO、SiO、MgO、Al、CeO、Bi、Mn、Y、WO、Ta、Nb、La等を挙げることができる。これらの金属酸化物半導体微粒子は、多孔性の酸化物半導体層を形成するのに適しており、エネルギー変換効率の向上、コストの削減を図ることができるため好ましい。また、上記金属酸化物半導体微粒子のうち、いずれか1種を使用しても良く、また、2種以上を混合して使用してもよい。中でも、TiOを好ましく用いることができる。さらに、これらのうち1種をコア微粒子とし、他の金属酸化物半導体微粒子により、コア微粒子を包含してシェルを形成するコアシェル構造としてもよい。 The metal oxide semiconductor fine particles used in the bath liquid in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed are not particularly limited as long as they can conduct charges to the electrode layer. For example, when a dye-sensitized solar cell is produced using the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced according to the present invention, the charge generated from the dye-sensitized agent contained in the dye-sensitized solar cell is Any material that can be conducted to the electrode layer may be used. Specifically, TiO 2, ZnO, SnO 2 , ITO, ZrO 2, SiO X, MgO, Al 2 O 3, CeO 2, Bi 2 O 3, Mn 3 O 4, Y 2 O 3, WO 3, Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , La 2 O 3 and the like can be mentioned. These metal oxide semiconductor fine particles are suitable for forming a porous oxide semiconductor layer, and are preferable because energy conversion efficiency can be improved and costs can be reduced. In addition, any one of the metal oxide semiconductor fine particles may be used, or two or more kinds may be mixed and used. Among these, TiO 2 can be preferably used. Furthermore, it is good also as a core-shell structure which makes one type | mold core fine particle, and includes a core fine particle and forms a shell with another metal oxide semiconductor fine particle.

このような金属酸化物半導体微粒子が有する表面電荷としては、正極であっても、負極であってもよい。本発明においては、上記導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させ、上記導電性フィルム基板の電極層および上記浴液中に上記電極層と対向するように配置された電極板に電圧を印加することにより、上記導電性フィルム基板の上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させて、上記電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成するものである。したがって、上記金属酸化物半導体微粒子が有する表面電荷を考慮して、上記導電性フィルム基板の電極層および電極板の電荷を設定する必要がある。すなわち、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が正極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が負極となり、浴液中の電極板が正極となるように設定する。一方、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が負極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が正極となり、浴液中の電極板が負極となるように設定する。   Such a surface charge of the metal oxide semiconductor fine particles may be a positive electrode or a negative electrode. In the present invention, the conductive film substrate is immersed in a bath solution in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed so that the electrode layer of the conductive film substrate and the electrode layer face the electrode layer. By applying a voltage to the arranged electrode plate, the metal oxide semiconductor fine particles are electrodeposited on the electrode layer of the conductive film substrate to form a metal oxide semiconductor fine particle layer on the electrode layer. Is. Therefore, it is necessary to set the charges of the electrode layer and the electrode plate of the conductive film substrate in consideration of the surface charge of the metal oxide semiconductor fine particles. That is, when the surface charge of the metal oxide semiconductor fine particles is a positive electrode, the electrode layer on which the metal oxide semiconductor fine particles are electrodeposited is a negative electrode, and the electrode plate in the bath liquid is set to be a positive electrode. On the other hand, when the surface charge of the metal oxide semiconductor fine particles is a negative electrode, the electrode layer on which the metal oxide semiconductor fine particles are electrodeposited is set as a positive electrode, and the electrode plate in the bath liquid is set as a negative electrode.

また、上記金属酸化物半導体微粒子の粒径は、特に限定はされないが、具体的には、1nm〜10μmの範囲内、その中でも、10nm〜500nmの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも粒径が小さい場合は、そのような微粒子を製造すること自体が困難であり、各々の粒子が凝集し、二次粒子を形成する場合があるからである。一方、上記範囲よりも粒径が大きい場合は、金属酸化物半導体微粒子層を厚膜化させる場合があり、抵抗が高くなる可能性があるからである。   The particle diameter of the metal oxide semiconductor fine particles is not particularly limited, but specifically, it is preferably in the range of 1 nm to 10 μm, and more preferably in the range of 10 nm to 500 nm. When the particle size is smaller than the above range, it is difficult to produce such fine particles themselves, and the respective particles may aggregate to form secondary particles. On the other hand, when the particle diameter is larger than the above range, the metal oxide semiconductor fine particle layer may be thickened, which may increase the resistance.

さらに、上記範囲内の粒径を有し、粒径の異なる同種または異種の金属酸化物半導体微粒子を混合して用いてもよい。これにより、光散乱効果を高めることができ、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて例えば色素増感型太陽電池とした際に、金属酸化物半導体微粒子層に増感色素を担持させることにより形成される酸化物半導体層内でより多くの光を閉じ込めることができるため、色素増感剤における光吸収を効率的に行うことができるからである。例えば、10〜50nmの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子と、50〜200nmの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子とを混合して用いる場合を挙げることができる。   Furthermore, the same kind or different kind of metal oxide semiconductor fine particles having a particle diameter within the above range and different particle diameters may be mixed and used. As a result, the light scattering effect can be enhanced, and for example, when a dye-sensitized solar cell is produced using the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced according to the present invention, the metal oxide semiconductor fine particle layer is sensitized. This is because more light can be confined in the oxide semiconductor layer formed by supporting the dye, and thus light absorption in the dye sensitizer can be efficiently performed. For example, the metal oxide semiconductor fine particles in the range of 10 to 50 nm and the metal oxide semiconductor fine particles in the range of 50 to 200 nm can be mixed and used.

なお、ここでいう酸化物半導体層とは、多孔質体である金属酸化物半導体微粒子層の細孔に色素増感剤が担持されたものを意味する。また、上記酸化物半導体層は、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて例えば色素増感型太陽電池とした際に、その細孔に担持された色素増感剤から光照射により生じた電荷を電極層に伝導する部材として機能するものである。   Here, the oxide semiconductor layer means a layer in which a dye sensitizer is supported in the pores of a metal oxide semiconductor fine particle layer that is a porous body. In addition, the oxide semiconductor layer is formed from a dye sensitizer carried in the pores of, for example, a dye-sensitized solar cell using the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced according to the present invention. It functions as a member that conducts charges generated by light irradiation to the electrode layer.

また、本発明において用いられる金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液は、上記金属酸化物半導体微粒子が適当な溶媒に凝集のないように均一に分散されているものである。   The bath liquid in which the metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention are dispersed is one in which the metal oxide semiconductor fine particles are uniformly dispersed in an appropriate solvent so as not to aggregate.

上記金属酸化物半導体微粒子を分散させる溶媒としては、伝導度が低いものであることが好ましい。溶媒の伝導度が高い場合、金属酸化物半導体微粒子層の形成に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。このような溶媒としては、具体的に、水またはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、tert−ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ターピネオール、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリル、酢酸エチル等を挙げることができる。   The solvent for dispersing the metal oxide semiconductor fine particles is preferably one having low conductivity. This is because when the conductivity of the solvent is high, the formation of the metal oxide semiconductor fine particle layer may be adversely affected. Specific examples of such a solvent include water or methanol, ethanol, isopropyl alcohol, tert-butanol, propylene glycol monomethyl ether, terpineol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, ethyl acetate and the like.

また、上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液における金属酸化物半導体微粒子の濃度としては、0.5重量%〜20重量%の範囲内、中でも1重量%〜15重量%の範囲内であることが好ましい。上記金属酸化物半導体微粒子の濃度が上記範囲より低い場合、上記電極層上への金属酸化物半導体微粒子の電着量が不十分となる可能性があり、一方、濃度が上記範囲より高い場合、金属酸化物半導体微粒子が凝集してしまうおそれがあるからでからである。   In addition, the concentration of the metal oxide semiconductor fine particles in the bath liquid in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed is in the range of 0.5 wt% to 20 wt%, particularly in the range of 1 wt% to 15 wt%. Preferably there is. When the concentration of the metal oxide semiconductor fine particles is lower than the above range, the electrodeposition amount of the metal oxide semiconductor fine particles on the electrode layer may be insufficient, while when the concentration is higher than the above range, This is because the metal oxide semiconductor fine particles may be aggregated.

また、上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液の温度は、室温であればよく、特に制御される必要はない。金属酸化物半導体微粒子を電極層上に電着させる際、温度の影響は比較的小さいからである。   Further, the temperature of the bath liquid in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed may be room temperature and need not be controlled. This is because the influence of temperature is relatively small when electrodepositing the metal oxide semiconductor fine particles on the electrode layer.

3.金属酸化物半導体微粒子層形成工程
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、電圧印加部と電極板とに電源部により直流電圧を印加し、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中の金属酸化物半導体微粒子を、電圧印加部により電圧を印加された導電性フィルム基板の電極層表面に泳動させ、付着させることにより、電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成する金属酸化物半導体微粒子層形成工程が行われる。
3. Metal oxide semiconductor fine particle layer forming step In the method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention, a DC voltage is applied to the voltage application part and the electrode plate by a power supply part to disperse the metal oxide semiconductor fine particles. The metal oxide semiconductor fine particles in the bath solution are migrated to the electrode layer surface of the conductive film substrate to which a voltage is applied by the voltage application unit and attached to form a metal oxide semiconductor fine particle layer on the electrode layer A metal oxide semiconductor fine particle layer forming step is performed.

本発明においては、例えば図1に示すように、電圧印加部2および電極板5は電源部6により直流電圧が印加されるようになっており、電圧印加部2が導電性フィルム基板10の電極層と接しているため、導電性フィルム基板10の電極層は電圧印加部2により給電されている。   In the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the voltage application unit 2 and the electrode plate 5 are applied with a DC voltage by the power supply unit 6, and the voltage application unit 2 is an electrode of the conductive film substrate 10. Since it is in contact with the layer, the electrode layer of the conductive film substrate 10 is powered by the voltage application unit 2.

また、本発明において、上記電圧印加部は、上記導電性フィルム基板の電極層と接するように配置されていれば、その配置としては特に限定されるものではないが、中でも、上記導電性フィルム基板を上記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中へ浸漬させる前に、上記導電性フィルム基板の電極層への電圧印加が行われるように、電圧印加部を配置することが好ましい。   In the present invention, the voltage application unit is not particularly limited as long as the voltage application unit is arranged so as to be in contact with the electrode layer of the conductive film substrate. It is preferable to arrange a voltage application unit so that a voltage is applied to the electrode layer of the conductive film substrate before the substrate is immersed in a bath solution in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed.

さらに、本発明においては、例えば図1示すように、電圧印加部2が、上記導電性フィルム基板10を搬送する搬送ロールであることが好ましい。これにより、上記導電性フィルム基板を搬送しながら上記電極層に電圧を印加することができるため、金属酸化物半導体微粒子層積層体を製造する際の製造工程を短くすることが可能となるからである。   Furthermore, in this invention, as shown, for example in FIG. 1, it is preferable that the voltage application part 2 is a conveyance roll which conveys the said conductive film board | substrate 10. As shown in FIG. As a result, it is possible to apply a voltage to the electrode layer while conveying the conductive film substrate, and thus it is possible to shorten the manufacturing process when manufacturing the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate. is there.

本発明において、電圧印加部と電極板とに電圧を印加する際には、上記金属酸化物半導体微粒子が有する表面電荷により、負極および正極を設定する。すなわち、上述したように、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が正極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が負極、つまり電圧印加部が負極となり、浴液中の電極板が正極となるように設定する。一方、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が負極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が正極、つまり電圧印加部が正極となり、浴液中の電極板が負極となるように設定する。   In this invention, when applying a voltage to a voltage application part and an electrode plate, a negative electrode and a positive electrode are set with the surface charge which the said metal oxide semiconductor fine particle has. That is, as described above, when the surface charge of the metal oxide semiconductor fine particles is a positive electrode, the electrode layer for electrodepositing the metal oxide semiconductor fine particles is a negative electrode, that is, the voltage application part is a negative electrode, The electrode plate is set to be a positive electrode. On the other hand, when the surface charge of the metal oxide semiconductor fine particles is a negative electrode, the electrode layer on which the metal oxide semiconductor fine particles are electrodeposited is the positive electrode, that is, the voltage application part is the positive electrode, and the electrode plate in the bath liquid is the negative electrode Set to be.

また、電圧印加部および電極板に印加する電圧としては、50V/cm〜5000V/cmの範囲内、中でも80V/cm〜3000V/cmの範囲内の電界の強さとなるように設定することが好ましい。   The voltage applied to the voltage application section and the electrode plate is preferably set to have an electric field strength in the range of 50 V / cm to 5000 V / cm, particularly in the range of 80 V / cm to 3000 V / cm. .

さらに、電圧印加部と電極板との間で電位差があれば、正極・負極を設定できることから、例えば電圧印加部に印加する電圧はゼロであってもよい。この場合、電極板に印加する電圧は上記範囲内であることが好ましい。   Furthermore, if there is a potential difference between the voltage application unit and the electrode plate, the positive electrode and the negative electrode can be set, so the voltage applied to the voltage application unit may be zero, for example. In this case, the voltage applied to the electrode plate is preferably within the above range.

本発明において、金属酸化物半導体微粒子層の膜厚としては、上記電極層に電荷を伝導する機能を十分に得ることができるのであれば、特に限定はされない。例えば、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて色素増感型太陽電池とした際に、金属酸化物半導体微粒子層を用いて酸化物半導体層を形成した場合、この酸化物半導体層への光照射により色素増感剤から生じた電荷を伝導する機能を十分に得ることができればよい。具体的には、1μm〜50μmの範囲内、中でも3μm〜30μmの範囲内であることが好ましい。   In the present invention, the thickness of the metal oxide semiconductor fine particle layer is not particularly limited as long as it can sufficiently obtain a function of conducting charge to the electrode layer. For example, when a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate manufactured according to the present invention is used to form a dye-sensitized solar cell, the oxide semiconductor layer is formed using the metal oxide semiconductor fine particle layer. It is sufficient that a function of conducting charges generated from the dye sensitizer by light irradiation on the physical semiconductor layer can be sufficiently obtained. Specifically, it is preferably in the range of 1 μm to 50 μm, and more preferably in the range of 3 μm to 30 μm.

5.乾燥工程
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、乾燥部により導電性フィルム基板の電極層上に付着した金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる乾燥工程を行うことが好ましい。この乾燥工程を行うことにより、金属酸化物半導体微粒子同士の結合力を増加させ、導電性フィルム基板と金属酸化物半導体微粒子層との密着性を向上させることができるからである。
5). Drying step In the method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention, it is preferable to perform a drying step of drying the metal oxide semiconductor fine particles attached on the electrode layer of the conductive film substrate by the drying unit. This is because by performing this drying step, the bonding force between the metal oxide semiconductor fine particles can be increased, and the adhesion between the conductive film substrate and the metal oxide semiconductor fine particle layer can be improved.

金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる方法としては、金属酸化物半導体微粒子に付着した溶媒を除去することができる乾燥方法であれば特に限定はされないが、例えば、オーブンのような特定の空間全体を加熱する装置内を通過させる方法、赤外線を照射する方法、および熱風を当てる方法等を用いることができる。   The method for drying the metal oxide semiconductor fine particles is not particularly limited as long as it is a drying method capable of removing the solvent adhering to the metal oxide semiconductor fine particles. For example, the entire specific space such as an oven is heated. For example, a method of passing through an apparatus, a method of irradiating infrared rays, a method of applying hot air, and the like can be used.

また、乾燥工程は、上記金属酸化物半導体微粒子層形成工程と、後述する巻き取り工程との間に行われることが好ましい。   Moreover, it is preferable that a drying process is performed between the said metal oxide semiconductor fine particle layer formation process and the winding-up process mentioned later.

本工程における乾燥温度は、用いるフィルム基板の種類により異なるものであり、フィルム基板の融点や軟化点より低くなるように適宜設定すればよいが、例えば60℃〜450℃の範囲内に設定することができ、中でも100℃〜250℃の範囲内とすることが好ましい。上記乾燥温度が上記範囲を超えて高い場合、フィルム基板に変形や変質が生じる可能性があり、上記温度が上記範囲内より低い場合、電着した金属酸化物半導体微粒子を十分に乾燥させることができない可能性があるからである。   The drying temperature in this step varies depending on the type of the film substrate to be used, and may be appropriately set so as to be lower than the melting point and softening point of the film substrate. For example, the drying temperature is set within a range of 60 ° C to 450 ° C. Among these, it is preferable that the temperature be in the range of 100 ° C to 250 ° C. When the drying temperature is higher than the above range, the film substrate may be deformed or altered, and when the temperature is lower than the above range, the electrodeposited metal oxide semiconductor fine particles may be sufficiently dried. This is because it may not be possible.

また、乾燥時間としては、通常5秒〜30分の範囲内、好ましくは10秒〜10分の範囲内とする。   The drying time is usually within a range of 5 seconds to 30 minutes, preferably within a range of 10 seconds to 10 minutes.

6.巻き取り工程
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法においては、金属酸化物半導体微粒子層を形成した後、通常、この金属酸化物半導体微粒子層を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体を巻き取り部に巻き取る巻き取り工程が行われる。
6). Winding step In the method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention, after forming the metal oxide semiconductor fine particle layer, the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate usually having this metal oxide semiconductor fine particle layer The winding-up process which winds up to a winding-up part is performed.

本発明においては、ロールトゥロールプロセスを経ることにより、連続的に金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、生産性が向上するという利点を有する。   In the present invention, the metal oxide semiconductor fine particle layer can be continuously formed through the roll-to-roll process, so that the productivity is improved.

B.色素増感型太陽電池の製造方法
次に、本発明の色素増感型太陽電池の製造方法について説明する。
本発明の色素増感型太陽電池の製造方法は、基板と、上記基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第1電極層と対向する電極である第2電極層と、上記酸化物半導体層および上記第2電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が、上記第1電極層および上記第2電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
上記酸化物半導体層は、上記金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて、上記基板上の上記第1電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成し、上記金属酸化物半導体微粒子層に上記色素増感剤を担持させることにより形成されることを特徴とするものである。
B. Next, a method for producing the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described.
The method for producing a dye-sensitized solar cell of the present invention includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a metal oxide semiconductor fine particle formed on the first electrode layer, and a dye. A sensitizer is supported, and is formed on the counter substrate, the oxide semiconductor layer that conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation, the counter substrate facing the substrate, and the first substrate. The second electrode layer, which is an electrode facing the electrode layer, and the electric charges located between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer and conducted by the oxide semiconductor layer are the first electrode layer and the second electrode layer. A method for producing a dye-sensitized solar cell having an electrolyte layer for transporting when transported to the oxide semiconductor layer via an electrode layer,
The oxide semiconductor layer is formed by forming a metal oxide semiconductor fine particle layer on the first electrode layer on the substrate using the method for producing the metal oxide semiconductor fine particle laminate, and the metal oxide semiconductor fine particle layer. It is formed by supporting the above dye sensitizer.

従来では、多孔質の酸化物半導体層を形成する際に焼成処理が行われるため、多少耐熱性の劣るフィルム基板を用いることは困難であったが、本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法を用いることにより、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、安価で効率的に色素増感型太陽電池を製造することが可能となる。また、多少耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができることから、加工面において有用であり、かつ色素増感型太陽電池を軽量化することが可能となる。   Conventionally, since a baking process is performed when forming a porous oxide semiconductor layer, it has been difficult to use a film substrate having somewhat inferior heat resistance. By using the method for producing a layered laminate, a metal oxide semiconductor fine particle layer can be formed without performing a firing treatment, and thus it is possible to produce a dye-sensitized solar cell efficiently at low cost. Become. In addition, since a film substrate that is somewhat inferior in heat resistance can be suitably used, it is useful in terms of processing, and the dye-sensitized solar cell can be reduced in weight.

このような本発明により製造された色素増感型太陽電池について図面を用いて具体的に説明する。図4は本発明により製造された色素増感型太陽電池の一例を示した概略断面図である。図4に示すように、本発明により製造された色素増感型太陽電池は、基板21、第1電極層22、酸化物半導体層23、電解質層24、第2電極層25、および対向基板26が順次積層されているものである。また、上記酸化物半導体層23は多孔質であり、その表面には色素増感剤が担持されている。さらに、第1電極層22および第2電極層25は対向する電極である。   Such a dye-sensitized solar cell manufactured according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a dye-sensitized solar cell manufactured according to the present invention. As shown in FIG. 4, the dye-sensitized solar cell manufactured according to the present invention includes a substrate 21, a first electrode layer 22, an oxide semiconductor layer 23, an electrolyte layer 24, a second electrode layer 25, and a counter substrate 26. Are sequentially stacked. The oxide semiconductor layer 23 is porous, and a dye sensitizer is supported on the surface thereof. Furthermore, the first electrode layer 22 and the second electrode layer 25 are opposed electrodes.

このような色素増感型太陽電池においては、色素増感剤から生じた電荷を利用して光電流を得ているが、一般的に、色素増感剤から生じる電荷としては電子を挙げることができる。以下、色素増感剤から生じた電荷を電子として、色素増感型太陽電池の原理について説明する。まず、図4に示す矢印の方向から光が入射すると、酸化物半導体層23に担持された色素増感剤が光を吸収し励起状態へと移行する。励起状態にある色素増感剤は電子を発生させ、生じた電子は、酸化物半導体層23に渡される。さらに、第1電極層22に接続されたリード線27を通じて、第2電極層25に運ばれる。これにより光電流を得ることができる。色素増感剤は、生じた電子を酸化物半導体層23に渡すことにより酸化される。また、生じた電子は、第2電極層25に移動した後、電解質層24内に存在する酸化還元対であるI/I のうちI を還元しIとする。さらに、Iは酸化した色素増感剤を還元させることにより基底状態に戻すことができる。 In such a dye-sensitized solar cell, the photocurrent is obtained by utilizing the charge generated from the dye sensitizer. Generally, the charge generated from the dye sensitizer includes electrons. it can. Hereinafter, the principle of the dye-sensitized solar cell will be described using the charges generated from the dye-sensitizer as electrons. First, when light enters from the direction of the arrow shown in FIG. 4, the dye sensitizer carried on the oxide semiconductor layer 23 absorbs light and shifts to an excited state. The dye sensitizer in the excited state generates electrons, and the generated electrons are passed to the oxide semiconductor layer 23. Further, it is carried to the second electrode layer 25 through the lead wire 27 connected to the first electrode layer 22. Thereby, a photocurrent can be obtained. The dye sensitizer is oxidized by passing generated electrons to the oxide semiconductor layer 23. Further, the resulting electrons, after moving to the second electrode layer 25, a redox couple present in the electrolyte layer 24 I - / I 3 - Reduction of I - - that I 3 of the. Furthermore, I can be returned to the ground state by reducing the oxidized dye sensitizer.

本発明の色素増感型太陽電池の製造方法おいては、上記のような構成の色素増感型太陽電池を製造することができ、上述した金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて酸化物半導体層を形成するものであれば、特に限定されるものではなく、一般的な方法を用いることができる。   In the method for producing a dye-sensitized solar cell of the present invention, a dye-sensitized solar cell having the above-described configuration can be produced, and the method for producing a metal oxide semiconductor fine particle laminate described above is used. There is no particular limitation as long as it forms an oxide semiconductor layer, and a general method can be used.

また、本発明の色素増感型太陽電池の製造方法においては、例えば図5に示すように、まず基板21上に第1電極層22を形成する(図5(a)、第1電極層形成工程)。次に、第1電極層22上に、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層23を形成する(図5(b)、酸化物半導体層形成工程)。さらに、酸化物半導体層23上に電解質層24を形成する(図5(c)、電解質層形成工程)。最後に、上記第1電極層22および上記基板21と対向する、第2電極層25および対向基板26を設ける(図5(d)、対電極基板形成工程)。
以下、このような色素増感型太陽電池の製造方法の各工程について説明する。
Moreover, in the method for producing a dye-sensitized solar cell of the present invention, for example, as shown in FIG. 5, first, the first electrode layer 22 is first formed on the substrate 21 (FIG. 5A, first electrode layer formation). Process). Next, the oxide semiconductor layer 23 which has metal oxide semiconductor fine particles on the first electrode layer 22 and carries a dye sensitizer and conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation. (FIG. 5B, oxide semiconductor layer forming step). Further, an electrolyte layer 24 is formed on the oxide semiconductor layer 23 (FIG. 5C, electrolyte layer forming step). Finally, a second electrode layer 25 and a counter substrate 26 that face the first electrode layer 22 and the substrate 21 are provided (FIG. 5D, counter electrode substrate forming step).
Hereinafter, each process of the manufacturing method of such a dye-sensitized solar cell is demonstrated.

1.第1電極層形成工程
本発明においては、基板上に第1電極層を形成する第1電極層形成工程が行われる。
なお、本工程に関しては、上述した「A.金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法」の導電性フィルム基板調製工程の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
1. First electrode layer forming step In the present invention, a first electrode layer forming step of forming the first electrode layer on the substrate is performed.
Since this step is the same as that described in the column of the conductive film substrate preparation step in “A. Method for producing metal oxide semiconductor fine particle laminate” described above, description thereof is omitted here.

2.酸化物半導体層形成工程
本発明においては、上記第1電極層上に、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層が形成される酸化物半導体層形成工程が行われる。
2. Oxide semiconductor layer forming step In the present invention, the first electrode layer has metal oxide semiconductor fine particles, a dye sensitizer is supported, and a charge generated from the dye sensitizer by light irradiation. An oxide semiconductor layer forming step is performed in which an oxide semiconductor layer that conducts heat is formed.

酸化物半導体層は、上記発明の金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて、上記第1電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成し、上記金属酸化物半導体微粒子層に上記色素増感剤を担持させることにより形成されるものである。   The oxide semiconductor layer is formed by forming a metal oxide semiconductor fine particle layer on the first electrode layer using the method for producing a metal oxide semiconductor fine particle laminate of the invention, and forming the dye on the metal oxide semiconductor fine particle layer. It is formed by carrying a sensitizer.

なお、金属酸化物半導体微粒子層の形成方法に関しては、上述した「A.金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   The method for forming the metal oxide semiconductor fine particle layer is the same as that described in the column of “A. Method for producing metal oxide semiconductor fine particle laminate” described above, and thus the description thereof is omitted here.

金属酸化物半導体微粒子層に色素増感剤を担持させる方法としては、特に限定はされないが、金属酸化物半導体微粒子層は連通孔を有する多孔質であることが好ましいことから、金属酸化物半導体微粒子層の細孔に色素増感剤を吸着させることが可能な方法であることが好ましい。例えば、色素増感剤の溶液に金属酸化物半導体微粒子層を浸漬させ、浸透させた後、乾燥させる方法や、色素増感剤の溶液を金属酸化物半導体微粒子層上に塗布し、浸透させた後、乾燥させる方法等を挙げることができる。   The method for supporting the dye sensitizer on the metal oxide semiconductor fine particle layer is not particularly limited, but the metal oxide semiconductor fine particle layer is preferably porous having communication holes. A method capable of adsorbing the dye sensitizer to the pores of the layer is preferable. For example, the metal oxide semiconductor fine particle layer is immersed in the dye sensitizer solution and allowed to penetrate and then dried, or the dye sensitizer solution is applied onto the metal oxide semiconductor fine particle layer and allowed to penetrate. Thereafter, a drying method and the like can be mentioned.

本発明に用いられる色素増感剤としては、光を吸収し起電力を生じさせることが可能なものであれば特に限定はされない。具体的には、有機色素または金属錯体色素を使用することができる。例えば有機色素としては、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン系の色素が挙げられる。中でも、クマリン系であることが好ましい。また、金属錯体色素では、ルテニウム系色素が好ましく、特にルテニウム錯体であるルテニウムビピリジン色素およびルテニウムターピリジン色素が好ましい。金属酸化物半導体微粒子層では、可視光(400〜800nm程度の波長の光)を殆ど吸収することはできないが、例えば、ルテニウム錯体を金属酸化物半導体微粒子層に担持させることにより、大幅に可視光まで取り込んで光電変換を生じさせることができ、光電変換できる光の波長領域を大幅に広げることができる。   The dye sensitizer used in the present invention is not particularly limited as long as it can absorb light and generate an electromotive force. Specifically, an organic dye or a metal complex dye can be used. Examples of organic dyes include acridine, azo, indigo, quinone, coumarin, merocyanine, and phenylxanthene dyes. Among these, a coumarin type is preferable. Further, as the metal complex dye, a ruthenium dye is preferable, and a ruthenium bipyridine dye and a ruthenium terpyridine dye, which are ruthenium complexes, are particularly preferable. The metal oxide semiconductor fine particle layer can hardly absorb visible light (light having a wavelength of about 400 to 800 nm). However, for example, when a ruthenium complex is supported on the metal oxide semiconductor fine particle layer, the visible light is greatly increased. Can be photoelectrically converted, and the wavelength region of light that can be photoelectrically converted can be greatly expanded.

また、上記色素増感剤の溶液に使用する溶媒は、用いる色素増感剤に応じて、水系溶媒、有機系溶媒を選択する。   The solvent used in the dye sensitizer solution is selected from an aqueous solvent and an organic solvent according to the dye sensitizer used.

3.対電極基板形成工程
次に、対電極基板形成工程について説明する。対電極基板形成工程は、上記第1電極層および上記基板と対向する、第2電極層および対向基板を設ける工程である。
3. Next, the counter electrode substrate forming step will be described. The counter electrode substrate forming step is a step of providing a second electrode layer and a counter substrate that face the first electrode layer and the substrate.

本工程は、後述する電解質層形成工程における電解質層の形成の方法に応じて、電解質層形成工程の前または後のいずれかに行われる。すなわち、後述するように電解質層を、電解質層の形成に用いる電解質層形成用塗工液を、上記酸化物半導体層上に塗布し、乾燥させることにより形成する場合(以下、このような電解質層の形成方法を塗布法と記載する場合がある。)には、後述する電解質層形成工程を先に行い、続いて本工程を行うことにより、色素増感型太陽電池を作製することができる。または、上記酸化物半導体層と第2電極層とを、酸化物半導体層と第2電極層とが対向するように所定の間隙を有して配置させ、その間隙に、電解質層形成用塗工液を注入することにより、電解質層を形成する場合(以下、このような電解質層の形成方法を注入法と記載する場合がある。)には、本工程をまず行い、その後に後述する電解質層形成工程を行うことにより色素増感型太陽電池を作製することができる。   This step is performed either before or after the electrolyte layer forming step, depending on the method of forming the electrolyte layer in the electrolyte layer forming step described later. That is, as described later, an electrolyte layer is formed by applying an electrolyte layer forming coating solution used for forming an electrolyte layer on the oxide semiconductor layer and drying (hereinafter, such an electrolyte layer). In some cases, the method of forming a dye-sensitized solar cell can be produced by performing the electrolyte layer forming step described later first and then performing this step. Alternatively, the oxide semiconductor layer and the second electrode layer are disposed with a predetermined gap so that the oxide semiconductor layer and the second electrode layer face each other, and an electrolyte layer forming coating is formed in the gap. When an electrolyte layer is formed by injecting a liquid (hereinafter, a method for forming such an electrolyte layer may be referred to as an injection method), this step is first performed, and then an electrolyte layer described later. By performing the forming step, a dye-sensitized solar cell can be produced.

例えば、後述する電解質層形成工程において塗布法により形成した場合、本工程において、第2電極層および対向基板を形成する方法としては、特に限定はされないが、具体的には、第2電極層が形成された対向基板を準備し、電解質層上にこのような対向基板を貼り合わせることにより形成することができる。   For example, when it is formed by a coating method in the electrolyte layer forming step to be described later, the method for forming the second electrode layer and the counter substrate in this step is not particularly limited, but specifically, the second electrode layer is The counter substrate thus formed is prepared, and such a counter substrate can be bonded to the electrolyte layer.

また、後述する電解質層形成工程において注入法により形成した場合、本工程において第2電極層および対向基板を形成する方法としては、予め、第2電極層が形成された対向基板を準備し、酸化物半導体層と第2電極層とが所定の間隙を有して対向するように配置することにより形成することができる。   In addition, in the case where the second electrode layer and the counter substrate are formed in this step when the electrolyte layer is formed by an injection method in the later-described electrolyte layer forming step, a counter substrate on which the second electrode layer is formed in advance is prepared and oxidized. The physical semiconductor layer and the second electrode layer can be formed so as to face each other with a predetermined gap.

この場合、酸化物半導体層および第2電極層間の間隙としては、この間隙に電解質層を形成することができるのであれば特に限定はされないが、一般的に0.01μm〜100μmの範囲内、その中でも、0.1μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも間隙を狭くすると、電解質層形成用塗工液を注入するのに長時間を要する場合があるため好ましくなく、上記範囲よりも間隙を広くすると、そのような間隙に形成された電解質層の膜厚が厚膜化する場合があるので好ましくない。   In this case, the gap between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer is not particularly limited as long as an electrolyte layer can be formed in the gap, but generally within a range of 0.01 μm to 100 μm, Especially, it is preferable that it exists in the range of 0.1 micrometer-50 micrometers. If the gap is narrower than the above range, it is not preferable because it may take a long time to inject the electrolyte layer forming coating solution. If the gap is wider than the above range, the electrolyte formed in such a gap is not preferable. This is not preferable because the thickness of the layer may increase.

また、酸化物半導体層と第2電極層とを所定の間隙を有して配置する場合には、精度良く所望の間隙に調整するために、基板、または、上記基板と対向する対向基板のいずれか一方にスペーサを形成しても良い。このようなスペーサとしては、一般に用いられているもの、例えばガラススペーサ、樹脂スペーサ、またはオレフィン系多孔質膜等を挙げることができる。   In the case where the oxide semiconductor layer and the second electrode layer are arranged with a predetermined gap, either a substrate or a counter substrate facing the substrate is used to accurately adjust the gap to a desired gap. A spacer may be formed on either side. Examples of such spacers include those commonly used, such as glass spacers, resin spacers, and olefinic porous membranes.

(1)対向基板
本発明における対向基板は、色素増感型太陽電池を構成する基板と対向するものである。このような本発明における対向基板としては、透明なものであっても不透明なものであっても特に限定されるものではないが、光の受光面側に位置する場合には、光の透過性に優れた透明性を有するものであることが好ましい。さらに、耐熱性、耐候性、水蒸気、その他のガスバリア性に優れたものであることが好ましい。具体的には、石英ガラス、パイレックス(登録商標)、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン(PES)フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム、ポリエーテルイミド(PEI)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム、ポリエステルナフタレート(PEN)等のプラスチックフィルムを挙げることができる。本発明においては、これらの中でも、プラスチックフィルムを用いたフィルム基材とすることが好ましい。加工性に優れているため、他のデバイスとの組合せが容易であり、用途の幅を広げることができるからである。また、生産性の向上、製造コストの削減にも効果がある。
(1) Counter substrate The counter substrate in this invention opposes the board | substrate which comprises a dye-sensitized solar cell. Such a counter substrate in the present invention is not particularly limited as long as it is transparent or opaque. However, when the counter substrate is located on the light receiving surface side, it transmits light. It is preferable to have excellent transparency. Furthermore, it is preferable that it is excellent in heat resistance, weather resistance, water vapor, and other gas barrier properties. Specifically, transparent flexible materials such as quartz glass, Pyrex (registered trademark), synthetic quartz plate, etc. that are not flexible, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer film, biaxially stretched polyethylene terephthalate film, polyethersulfone (PES) film, polyetheretherketone (PEEK) film, polyetherimide (PEI) film, polyimide (PI) film, polyester naphthalate (PEN) and other plastic films. In the present invention, among these, a film substrate using a plastic film is preferable. This is because the processability is excellent, so it is easy to combine with other devices, and the range of applications can be expanded. It is also effective in improving productivity and reducing manufacturing costs.

このようなフィルムは単独で使用しても良く、また、2種以上のフィルムを積層した複合フィルムとする場合であってもよい。   Such a film may be used alone or may be a composite film in which two or more kinds of films are laminated.

(2)第2電極層
本発明における第2電極層は、上記対向基板上に形成されたものであり、上記第1電極層と対向する電極である。
(2) Second electrode layer The second electrode layer in the present invention is formed on the counter substrate and is an electrode facing the first electrode layer.

このような第2電極層を形成する材料としては、導電性に優れたもので、かつ、電解質に対する腐食性がないものであれば特に限定はされないが、光の受光面側に位置する場合には、光の透過性に優れているものであることが好ましい。また、第2電極層と対向する電極である第1電極層を形成する材料の仕事関数等を考慮して材料を選択することが好ましい。   The material for forming the second electrode layer is not particularly limited as long as it is excellent in conductivity and does not corrode with respect to the electrolyte. However, when the material is located on the light receiving surface side. Is preferably excellent in light transmittance. In addition, it is preferable to select a material in consideration of a work function or the like of the material forming the first electrode layer which is an electrode facing the second electrode layer.

なお、具体的に第2電極層を形成する際に使用可能な材料および形成方法に関しては、上述した「A.金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法」の導電性フィルム基板の電極層の欄に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   In addition, regarding the material and the forming method that can be specifically used when forming the second electrode layer, the electrode layer of the conductive film substrate in “A. Method for producing metal oxide semiconductor fine particle layer laminate” described above is used. Since it is the same as what was described in the column, description here is abbreviate | omitted.

このような第2電極層は、単層からなる場合であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用い、積層されてなる場合であってもよい。例えば、図3に示すように、矢印の方向から光が入射する場合、第1電極層12として透明電極を用い、さらに、この第1電極層12と対向する電極である第2電極層15として、Ptを蒸着した層およびITOからなる層を積層したものを用いる場合を例として挙げることができる。   Such a second electrode layer may be composed of a single layer or may be laminated using materials having different work functions. For example, as shown in FIG. 3, when light enters from the direction of the arrow, a transparent electrode is used as the first electrode layer 12, and further, as the second electrode layer 15 that is an electrode facing the first electrode layer 12. As an example, a case where a layer in which a layer in which Pt is vapor-deposited and a layer made of ITO are stacked is used can be given.

さらに、第2電極層の膜厚としては、単層からなる電極層の場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、0.1〜500nmの範囲内、その中でも、1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。   Furthermore, the film thickness of the second electrode layer is within the range of 0.1 to 500 nm in the case of a single electrode layer, and the total film thickness within the range of 1 to 500 nm. It is preferable to be within a range of ˜300 nm.

4.電解質層形成工程
本発明における電解質層形成工程は、上記酸化物半導体層と前記第2電極層との間に電解質層を形成する工程である。
4). Electrolyte layer forming step The electrolyte layer forming step in the present invention is a step of forming an electrolyte layer between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer.

このような本工程で形成される電解質層は、酸化物半導体層および第2電極層間に位置し、酸化物半導体層により伝導された電荷が第1電極層および第2電極層を介して、酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行うものである。したがって、本工程により形成される電解質層は、このような機能を有するものであれば特に限定はされず、固体状、ゲル状、液体状のいずれの形態からなる電解質層であってもよい。   The electrolyte layer formed in this step is located between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer, and the charge conducted by the oxide semiconductor layer is oxidized through the first electrode layer and the second electrode layer. Transporting when transported to the physical semiconductor layer is performed. Therefore, the electrolyte layer formed by this step is not particularly limited as long as it has such a function, and may be an electrolyte layer in any form of solid, gel, or liquid.

このような電解質層において、例えば、ゲル状とした場合には、物理ゲルと化学ゲルのいずれであっても特に限定はされない。物理ゲルは物理的な相互作用で室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応などにより化学結合でゲルを形成しているものである。   In such an electrolyte layer, for example, when it is in a gel form, there is no particular limitation whether it is a physical gel or a chemical gel. A physical gel is gelled near room temperature due to physical interaction, and a chemical gel is a gel formed by chemical bonding by a crosslinking reaction or the like.

さらに、本工程により電解質層を形成する際、その膜厚としては、特に限定はされないが、酸化物半導体層内に充填されて電解質層が形成されることから、酸化物半導体層の膜厚も含めて2μm〜100μmの範囲内、その中でも、2μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも膜厚が薄ければ酸化物半導体層と第2電極層と接触しやすくなるため短絡の原因となり、上記範囲よりも膜厚が厚ければ内部抵抗が大きくなり性能低下につながるからである。   Further, when the electrolyte layer is formed by this step, the thickness thereof is not particularly limited, but since the electrolyte layer is formed by filling the oxide semiconductor layer, the thickness of the oxide semiconductor layer is also reduced. It is preferable that it is in the range of 2 μm to 100 μm including the range of 2 μm to 50 μm. If the film thickness is thinner than the above range, the oxide semiconductor layer and the second electrode layer are likely to come into contact with each other, causing a short circuit. If the film thickness is thicker than the above range, the internal resistance increases and the performance is deteriorated. It is.

上述したように電解質層の形成方法としては、電解質層の形成に用いる電解質層形成用塗工液を、酸化物半導体層上に塗布し、乾燥させることにより形成する塗布法、または、本工程の前に、酸化物半導体層と第2電極層とが対向するように所定の間隙を有して配置させ、その間隙に、電解質層形成用塗工液を注入することにより、電解質層を形成する注入法等を挙げることができる。以下、電解質層の形成方法について、両方の場合に分けて説明する。   As described above, as a method for forming the electrolyte layer, a coating method for forming the electrolyte layer used for forming the electrolyte layer is applied on the oxide semiconductor layer and dried to form the electrolyte layer, or in this step, Before, the electrolyte layer is formed by placing the oxide semiconductor layer and the second electrode layer with a predetermined gap so as to face each other and injecting an electrolyte layer forming coating solution into the gap. Examples thereof include an injection method. Hereinafter, the method for forming the electrolyte layer will be described separately in both cases.

(1)塗布法
まず、酸化物半導体層上に、電解質層を形成する電解質層形成用塗工液を塗布し、固化等させることにより電解質層を形成する塗布法について説明する。このような形成方法により、主に固体状の電解質層を形成することができる。
(1) Application Method First, an application method for forming an electrolyte layer by applying an electrolyte layer forming coating solution for forming an electrolyte layer on the oxide semiconductor layer and solidifying it will be described. By such a forming method, a solid electrolyte layer can be mainly formed.

このような塗布法において、電解質層形成用塗工液の塗布方法としては、一般に用いられる方法を用いることができ、具体的には、ダイコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、エアナイフコート、スロットダイコート、スライドダイコート、ディップコート、マイクロバーコート、マイクロバーリバースコートや、スクリーン印刷(ロータリー方式)等を挙げることができる。   In such a coating method, a generally used method can be used as a coating method for the electrolyte layer forming coating solution, specifically, die coating, gravure coating, gravure reverse coating, roll coating, reverse roll coating. , Bar coating, blade coating, knife coating, air knife coating, slot die coating, slide die coating, dip coating, micro bar coating, micro bar reverse coating, screen printing (rotary method), and the like.

また、塗布法により電解質層を形成する場合、電解質層を形成する電解質層形成用塗工液としては、少なくとも酸化還元対電解質および酸化還元対電解質を保持する高分子を有するものであれば特に限定はされない。   Further, when the electrolyte layer is formed by a coating method, the electrolyte layer forming coating liquid for forming the electrolyte layer is particularly limited as long as it has at least a redox counter electrolyte and a polymer that holds the redox counter electrolyte. Not done.

具体的に、酸化還元対電解質としては、一般的に電解質層において用いられているものであれば特に限定はされない。具体的には、ヨウ素およびヨウ化物の組合せ、臭素および臭化物の組合せであることが好ましい。例えば、ヨウ素およびヨウ化物の組合せとしては、LiI、NaI、KI、CaI等の金属ヨウ化物と、Iとの組合せを挙げることができる。さらに、臭素および臭化物の組み合わせとしては、LiBr、NaBr、KBr、CaBr等の金属臭化物と、Brとの組合せを挙げることができる。 Specifically, the redox counter electrolyte is not particularly limited as long as it is generally used in an electrolyte layer. Specifically, a combination of iodine and iodide and a combination of bromine and bromide are preferable. For example, as a combination of iodine and iodide, a combination of metal iodide such as LiI, NaI, KI, and CaI 2 and I 2 can be mentioned. Further, examples of the combination of bromine and bromide include a combination of a metal bromide such as LiBr, NaBr, KBr, and CaBr 2 and Br 2 .

さらに、上記酸化還元対電解質を保持する高分子としては、CuI、ポリピロール、ポリチオフェン等の正孔輸送性の高い導電性の高分子を用いることが好ましい。   Furthermore, as the polymer for holding the redox counter electrolyte, it is preferable to use a conductive polymer having a high hole transporting property such as CuI, polypyrrole, or polythiophene.

その他に、添加剤として架橋剤、光重合開始剤等が含有しているものであってもよい。このような添加剤が含有した電解質層形成用塗工液の場合には、電解質層形成用塗工液を塗布した後、活性光線を照射し硬化させることにより、固体状の電解質層を形成することができる。   In addition, a crosslinking agent, a photopolymerization initiator, or the like may be contained as an additive. In the case of an electrolyte layer forming coating solution containing such an additive, after applying the electrolyte layer forming coating solution, an actinic ray is irradiated and cured to form a solid electrolyte layer. be able to.

(2)注入法
次に、電解質層を形成する際に用いる電解質層形成用塗工液を、酸化物半導体層および第2電極層間に注入して、電解質層を形成する注入法について説明する。
(2) Injection Method Next, an injection method for forming an electrolyte layer by injecting a coating solution for forming an electrolyte layer used for forming an electrolyte layer between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer will be described.

このような注入法を用いることにより、液体状、ゲル状および固体状の電解質層を形成することができる。例えば、ゲル状に形成する場合には、物理ゲルと化学ゲルのいずれであっても特に限定はされない。物理ゲルは物理的な相互作用で室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応などにより化学結合でゲルを形成しているものである。   By using such an injection method, liquid, gel and solid electrolyte layers can be formed. For example, in the case of forming a gel, there is no particular limitation on either a physical gel or a chemical gel. A physical gel is gelled near room temperature due to physical interaction, and a chemical gel is a gel formed by chemical bonding by a crosslinking reaction or the like.

注入法により電解質層を形成する場合の本発明の色素増感型太陽電池の製造方法の一例について図6を用いて説明する。まず、第1電極層22および酸化物半導体層23が形成された基板21と、第2電極層25が形成された対向基板26とを準備し、図6(a)に示すように、酸化物半導体層23および第2電極層25が所定の間隙を有して対向するように、基板21および対向基板26を配置する。   An example of a method for producing the dye-sensitized solar cell of the present invention when forming an electrolyte layer by an injection method will be described with reference to FIG. First, the substrate 21 on which the first electrode layer 22 and the oxide semiconductor layer 23 are formed and the counter substrate 26 on which the second electrode layer 25 is formed are prepared. As shown in FIG. The substrate 21 and the counter substrate 26 are arranged so that the semiconductor layer 23 and the second electrode layer 25 face each other with a predetermined gap.

次に、電解質層の形成に用いる電解質層形成用塗工液を、図6(b)に示すように、酸化物半導体層23および第2電極層25間に形成された間隙に注入する。これにより、図6(c)に示すように、酸化物半導体層23および第2電極層25間に、電解質層24を形成することができる。また、このような注入法により形成された電解質層が特に液体状またはゲル状である場合には、溶媒の揮発、電解質層の流失等を防止するため、さらに、図6(d)に示すように、有機ポリマー31等で封止することにより色素増感型太陽電池を製造することができる。   Next, an electrolyte layer forming coating solution used for forming the electrolyte layer is injected into a gap formed between the oxide semiconductor layer 23 and the second electrode layer 25 as shown in FIG. Thereby, as shown in FIG. 6C, the electrolyte layer 24 can be formed between the oxide semiconductor layer 23 and the second electrode layer 25. Further, when the electrolyte layer formed by such an injection method is in a liquid or gel state, in order to prevent solvent volatilization, electrolyte layer loss, etc., as shown in FIG. In addition, a dye-sensitized solar cell can be manufactured by sealing with an organic polymer 31 or the like.

このような注入法により電解質層を形成する場合、電解質層を形成する電解質層形成用塗工液としては、少なくとも酸化還元対電解質を有するものであれば特に限定はされないが、形成される電解質層をゲル状とする場合には、さらに、ゲル化剤が含有されたものとする。例えば、物理ゲルの場合は、ゲル化剤としてポリアクリロニトリル、ポリメタクリレート等を挙げることができる。また、化学ゲルの場合は、アクリル酸エステル系、メタクリル酸エステル系等を挙げることができる。   When an electrolyte layer is formed by such an injection method, the electrolyte layer forming coating solution for forming the electrolyte layer is not particularly limited as long as it has at least a redox counter electrolyte, but the electrolyte layer to be formed When gelling is made into a gel, it is assumed that a gelling agent is further contained. For example, in the case of a physical gel, examples of the gelling agent include polyacrylonitrile and polymethacrylate. Moreover, in the case of a chemical gel, an acrylic ester type, a methacrylic ester type, etc. can be mentioned.

なお、酸化還元対電解質は、上述した塗布法において記載したものと同様なのでここでの説明は省略する。   The oxidation-reduction counter electrolyte is the same as that described in the above-described coating method, and therefore description thereof is omitted here.

このような注入法により電解質層を形成する場合に、酸化物半導体層および第2電極層間に形成された間隙に、電解質形成用塗工液を注入する方法としては、容易に、塗工液を注入させることができる方法であれば特に限定はされないが、例えば、毛細管現象を利用して注入させる方法を用いることができる。   When an electrolyte layer is formed by such an injection method, as a method for injecting an electrolyte forming coating solution into the gap formed between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer, the coating solution can be easily used. Although it will not specifically limit if it is a method which can be inject | poured, For example, the method of inject | pouring using a capillary phenomenon can be used.

また、注入法により、電解質層形成用塗工液を注入した後、例えば、温度調整、紫外線照射または電子線照射等を行い、二次元または三次元の架橋反応を生じさせることによりゲル状さらには固体状の電解質層を形成することができる。   In addition, after injecting the electrolyte layer forming coating solution by an injection method, for example, temperature adjustment, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, etc. are performed to generate a two-dimensional or three-dimensional cross-linking reaction. A solid electrolyte layer can be formed.

5.色素増感型太陽電池
本発明により製造される色素増感型太陽電池は、基板と、上記基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第1電極層と対向する電極である第2電極層と、上記酸化物半導体層および上記第2電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が、上記第1電極層および上記第2電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有しているものである。また、上記酸化物半導体層は、上述した金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて、上記基板上の上記第1電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成し、上記金属酸化物半導体微粒子層に上記色素増感剤を担持させることにより形成されるものである。
5). Dye-sensitized solar cell The dye-sensitized solar cell manufactured according to the present invention includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, and a metal oxide semiconductor formed on the first electrode layer. An oxide semiconductor layer having fine particles and carrying a dye sensitizer and conducting charges generated from the dye sensitizer by light irradiation, a counter substrate facing the substrate, and the counter substrate The second electrode layer, which is formed and is opposed to the first electrode layer, is located between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer, and the electric charge conducted by the oxide semiconductor layer is the first electrode layer. And an electrolyte layer that performs transport when transported to the oxide semiconductor layer via the electrode layer and the second electrode layer. Further, the oxide semiconductor layer is formed by forming a metal oxide semiconductor fine particle layer on the first electrode layer on the substrate using the method for manufacturing a metal oxide semiconductor fine particle laminate described above. It is formed by supporting the dye sensitizer on the semiconductor fine particle layer.

従来では、多孔質の酸化物半導体層を形成する際に焼成処理が行われるため、多少耐熱性の劣るフィルム基板を用いることは困難であったが、本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法を用いることにより、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、安価で効率的に色素増感型太陽電池を製造することができる。また、多少耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができることから、色素増感型太陽電池を軽量化することが可能となる。   Conventionally, since a baking process is performed when forming a porous oxide semiconductor layer, it has been difficult to use a film substrate having somewhat inferior heat resistance. By using the method for producing a layered laminate, a metal oxide semiconductor fine particle layer can be formed without performing a baking treatment, so that a dye-sensitized solar cell can be produced efficiently at low cost. In addition, since a film substrate having somewhat inferior heat resistance can be suitably used, the dye-sensitized solar cell can be reduced in weight.

C.金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置
次に、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置について説明する。
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置は、連続的に移動可能な長尺のフィルム基板および上記長尺のフィルム基板上に形成された電極層を有する導電性フィルム基板が巻回された巻き出しロールと、上記巻き出しロールから繰り出された上記導電性フィルム基板の上記電極層に電圧を印加する電圧印加部と、上記電圧印加部より後に配置され、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液が収納され、上記導電性フィルム基板が上記浴液中に浸漬するように設けられた浴槽と、上記浴槽内に、上記導電性フィルム基板の上記電極層と対向するように配置された電極板と、上記電極層および上記電極板に電圧を印加する電源部と、上記浴槽内で上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させることにより形成された金属酸化物半導体微粒子層を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体を巻き取る巻き取り部とを有することを特徴とするものである。
C. Next, the manufacturing apparatus of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body of this invention is demonstrated.
The apparatus for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention comprises a long film substrate that can be moved continuously and a conductive film substrate having an electrode layer formed on the long film substrate. An unwinding roll, a voltage applying unit for applying a voltage to the electrode layer of the conductive film substrate unwound from the unwinding roll, and a metal oxide semiconductor fine particle disposed after the voltage applying unit. A bath provided so that the conductive film substrate is immersed in the bath solution, and disposed in the bathtub so as to face the electrode layer of the conductive film substrate. An electrode plate, a power source for applying a voltage to the electrode layer and the electrode plate, and a metal acid formed by electrodepositing the metal oxide semiconductor fine particles on the electrode layer in the bath It is characterized in that it has a winding portion for winding the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate having an object layer of fine semiconductor particles.

本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置の一例を示す説明図である。図1に示すように、本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置においては、まず巻き出しロール1から導電性フィルム基板10が繰り出される。この導電性フィルム基板10は、例えば図2に示すようにフィルム基板11と電極層12とを有するものである。次に、導電性フィルム基板10の電極層と電圧印加部2とが接するように配置されていることにより、電源部6から電圧印加部2に電圧を印加すると、導電性フィルム基板10の電極層は負極に印加される。また、上記電圧印加部2より後に配置され、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液3が収納され、上記導電性フィルム基板10が上記浴液3中に浸漬するように設けられた浴槽4内には、上記導電性フィルム基板10の電極層と対向するように配置された電極板5が設けられている。電圧印加部2と電極板5とは電源部6により直流電圧が印加されるようになっていることから、電極板5は正極に印加されており、浴液3中の正の表面電荷を有する金属酸化物半導体微粒子は電気泳動により、負極に印加された導電性フィルム基板10の電極層表面に泳動し、付着する。さらに、金属酸化物半導体微粒子が付着した導電性フィル基板は、ガイドロール7a、7b、7cにより搬送され、乾燥部8により導電性フィルム基板10の電極層上に付着した金属酸化物半導体微粒子を乾燥させることにより、金属酸化物半導体微粒子層が形成され、この金属酸化物半導体微粒子を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体は、巻き取り部9に巻き取られる。   An apparatus for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a production apparatus for a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate of the present invention. As shown in FIG. 1, in the apparatus for manufacturing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate according to the present invention, first, a conductive film substrate 10 is unwound from an unwinding roll 1. The conductive film substrate 10 has a film substrate 11 and an electrode layer 12 as shown in FIG. Next, when the voltage is applied from the power supply unit 6 to the voltage application unit 2 by arranging the electrode layer of the conductive film substrate 10 to be in contact with the voltage application unit 2, the electrode layer of the conductive film substrate 10. Is applied to the negative electrode. Also, a bath 4 disposed after the voltage application unit 2 and containing a bath solution 3 in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed is provided, and the conductive film substrate 10 is soaked in the bath solution 3. Inside, an electrode plate 5 is provided so as to face the electrode layer of the conductive film substrate 10. Since the DC voltage is applied to the voltage application unit 2 and the electrode plate 5 by the power supply unit 6, the electrode plate 5 is applied to the positive electrode and has a positive surface charge in the bath liquid 3. The metal oxide semiconductor fine particles migrate and adhere to the electrode layer surface of the conductive film substrate 10 applied to the negative electrode by electrophoresis. Further, the conductive fill substrate to which the metal oxide semiconductor fine particles are adhered is conveyed by the guide rolls 7a, 7b and 7c, and the metal oxide semiconductor fine particles adhered on the electrode layer of the conductive film substrate 10 is dried by the drying unit 8. As a result, a metal oxide semiconductor fine particle layer is formed, and the metal oxide semiconductor fine particle layer stack having the metal oxide semiconductor fine particles is wound around the winding portion 9.

本発明によれば、長尺のフィルム基板を用いてロールトゥロールプロセスを経ることにより、連続的に金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、生産性が向上するという利点を有する。また、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができ、軽量化および製造コストの削減に有用である。さらに、フィルム基板は加工性に優れていることから、他のデバイスとの組み合わせが容易であり、本発明により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の用途の幅を広げることができる。
以下、このような金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置の各構成について説明する。
According to the present invention, since a metal oxide semiconductor fine particle layer can be continuously formed by performing a roll-to-roll process using a long film substrate, there is an advantage that productivity is improved. In addition, since the metal oxide semiconductor fine particle layer can be formed without performing a baking treatment, a film substrate that is inferior in heat resistance to a glass substrate can be suitably used, which is useful for reducing weight and reducing manufacturing costs. It is. Furthermore, since the film substrate is excellent in processability, it can be easily combined with other devices, and the range of applications of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced according to the present invention can be expanded.
Hereafter, each structure of the manufacturing apparatus of such a metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body is demonstrated.

1.電圧印加部
本発明に用いられる電圧印加部は、導電性フィルム基板の電極層に電圧を印加するものである。また、電圧印加部および後述する電極板には、電源部により直流電圧が印加されるようになっている。
1. Voltage application part The voltage application part used for this invention applies a voltage to the electrode layer of an electroconductive film board | substrate. Further, a DC voltage is applied to the voltage application unit and an electrode plate described later by a power supply unit.

本発明においては、電圧印加部は、導電性フィルム基板の電極層と接するように配置されており、後述する浴槽より前に配置されていれば、その配置としては特に限定されるものではない。   In this invention, the voltage application part is arrange | positioned so that the electrode layer of an electroconductive film board | substrate may be touched, and if it has arrange | positioned before the bathtub mentioned later, the arrangement | positioning will not be specifically limited.

また、電圧印加部の形状としては、導電性フィルム基板の電極層と接するような形状であれば、特に限定されるものではなく、例えばブラシ、ロール等を挙げることができる。本発明においては、上記の中でも電圧印加部がロールであり、さらに、導電性フィルム基板を搬送する搬送ロールであることが好ましい。これにより、上記導電性フィルム基板を搬送しながら上記電極層に電圧を印加することができるため、金属酸化物半導体微粒子層積層体を製造する際の製造工程を短くすることが可能となるからである。   Moreover, as a shape of a voltage application part, if it is a shape which touches the electrode layer of a conductive film board | substrate, it will not specifically limit, For example, a brush, a roll, etc. can be mentioned. In this invention, it is preferable that a voltage application part is a roll among the above, and is a conveyance roll which conveys a conductive film board | substrate further. As a result, it is possible to apply a voltage to the electrode layer while conveying the conductive film substrate, and thus it is possible to shorten the manufacturing process when manufacturing the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate. is there.

上記電圧印加部に用いられる材料としては、上記導電性フィルム基板の電極層に給電できるものであれば特に限定されるものではなく、通常、電圧印加部として使用することができるものを用いることとする。   The material used for the voltage application unit is not particularly limited as long as it can feed power to the electrode layer of the conductive film substrate. Usually, a material that can be used as the voltage application unit is used. To do.

また、電圧印加部は、電源部により電圧が印加されるものであるが、電圧印加部と後述する電極板との間で電位差があれば正極・負極を設定することができ、電極層に金属酸化物半導体微粒子を電着させることができることから、例えば電圧印加部に印加する電圧はゼロであってもよく、この場合、電圧印加部は電源部に接続されずに接地されていてもよい。   In addition, the voltage application unit is applied with a voltage by the power supply unit. If there is a potential difference between the voltage application unit and an electrode plate described later, a positive electrode and a negative electrode can be set. Since the oxide semiconductor fine particles can be electrodeposited, for example, the voltage applied to the voltage application unit may be zero. In this case, the voltage application unit may be grounded without being connected to the power supply unit.

2.浴槽
本発明において、浴槽は、上記電圧印加部より後に配置され、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液が収納され、上記導電性フィルム基板が上記浴液中に浸漬するように設けられたものである。また、浴槽内には、上記導電性フィルム基板の上記電極層と対向するように電極板が配置されている。
以下、このような浴槽の各構成について説明する。
2. Bathtub In the present invention, the bathtub is disposed after the voltage application unit, the bath liquid in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed is stored, and the conductive film substrate is provided so as to be immersed in the bath liquid. Is. An electrode plate is disposed in the bathtub so as to face the electrode layer of the conductive film substrate.
Hereinafter, each structure of such a bathtub is demonstrated.

(1)金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液
本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液は、浴槽内に収納されたものであり、金属酸化物半導体微粒子が適当な溶媒に凝集のないように均一に分散されているものである。
(1) Bath liquid in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed The bath liquid in which metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention are dispersed is contained in a bathtub, and metal oxide semiconductor fine particles are suitable. The solvent is uniformly dispersed so as not to aggregate.

なお、このような浴液に用いられる金属酸化物半導体微粒子および溶媒等については、上述した「A.金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   In addition, since the metal oxide semiconductor fine particles and the solvent used in such a bath liquid are the same as those described in the column of “A. Method for producing metal oxide semiconductor fine particle layer laminate” described above, The description here is omitted.

また、本発明においては、導電性フィルム基板が上記浴液の液面を通過する際に、電圧を印加された電極板に金属酸化物半導体微粒子が泳動し、導電性フィルム基板の電極層上に電着するものである。よって、上記浴液の液面は、導電性フィルム基板が十分に浸漬されるように、一定の高さを保っていることが好ましい。   Further, in the present invention, when the conductive film substrate passes through the surface of the bath solution, the metal oxide semiconductor fine particles migrate to the electrode plate to which a voltage is applied, and on the electrode layer of the conductive film substrate. It is electrodeposited. Therefore, it is preferable that the liquid level of the bath liquid is maintained at a constant height so that the conductive film substrate is sufficiently immersed.

(2)電極板
本発明に用いられる電極板は、上記浴槽内に設けられているものであり、導電性フィルム基板の電極層と対向するように配置されているものである。また、電極板および上記電圧印加部は、電源部により直流電圧が印加されるようになっている。
(2) Electrode plate The electrode plate used for this invention is provided in the said bathtub, and is arrange | positioned so as to oppose the electrode layer of an electroconductive film board | substrate. Further, a direct current voltage is applied to the electrode plate and the voltage application unit by a power supply unit.

本発明においては、電極板が例えば正極に印加されると、上記浴液中の金属酸化物半導体微粒子は電気泳動により電極板に泳動し、続いて負極に印加された導電性フィルム基板の電極層上に金属酸化物半導体微粒子が電着する。   In the present invention, when the electrode plate is applied to, for example, the positive electrode, the metal oxide semiconductor fine particles in the bath liquid migrate to the electrode plate by electrophoresis, and then the electrode layer of the conductive film substrate applied to the negative electrode Metal oxide semiconductor fine particles are electrodeposited thereon.

上記電極板の配置としては、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に設けられており、導電性フィルム基板の電極層と対向するように配置されていれば、その配置としては特に限定されるものではない。なお、電極板の配置に関しては、上述した「A.金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法」の浸漬工程の欄に記載したため、ここでの説明は省略する。   The arrangement of the electrode plate is not particularly limited as long as it is provided in a bath solution in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed and arranged to face the electrode layer of the conductive film substrate. Is not to be done. In addition, about arrangement | positioning of an electrode plate, since it described in the column of the immersion process of "A. manufacturing method of a metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body" mentioned above, description here is abbreviate | omitted.

このような電極板の形状としては、導電性フィルム基板の電極層上にムラのないように金属酸化物半導体微粒子が電着するような形状であればよく、例えば図1に示すような平板状のもの、あるいは図7に示すようなロール状のものが挙げられる。電極板がロール状である場合は、導電性フィルム基板を搬送するガイドロールの形状に沿うように電極板を設置することが可能である。   The shape of such an electrode plate is not particularly limited as long as the metal oxide semiconductor fine particles are electrodeposited on the electrode layer of the conductive film substrate so that there is no unevenness. For example, a flat plate shape as shown in FIG. Or a roll-shaped one as shown in FIG. When the electrode plate is in a roll shape, it is possible to install the electrode plate along the shape of the guide roll that conveys the conductive film substrate.

また、電極板に用いられる材料としては、通常、電極板に使用することができるものを用いることとする。   Moreover, as a material used for an electrode plate, normally, what can be used for an electrode plate shall be used.

3.電源部
本発明に用いられる電源部は、上記電圧印加部および上記電極板に電圧を印加するものである。また、導電性フィルム基板の電極層は、上記電圧印加部を通して給電される。
3. Power supply part The power supply part used for this invention applies a voltage to the said voltage application part and the said electrode plate. The electrode layer of the conductive film substrate is supplied with power through the voltage application unit.

このような電源部としては、電圧を印加できるものであれば特に限定されるものではなく、通常使用されるものを用いることとする。   Such a power supply unit is not particularly limited as long as a voltage can be applied, and a commonly used one is used.

また、電圧印加部および電極板に電圧を印加する際には、上記金属酸化物半導体微粒子が有する表面電荷により、負極および正極を設定する。すなわち、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が正極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が負極となるように電圧印加部を負極、電極板を正極に設定する。一方、上記金属酸化物半導体微粒子の表面電荷が負極である場合には、上記金属酸化物半導体微粒子を電着させる電極層が正極となるように電圧印加部を正極、電極板を負極に設定する。   Moreover, when applying a voltage to a voltage application part and an electrode plate, a negative electrode and a positive electrode are set with the surface charge which the said metal oxide semiconductor fine particle has. That is, when the surface charge of the metal oxide semiconductor fine particles is a positive electrode, the voltage application part is set to the negative electrode and the electrode plate is set to the positive electrode so that the electrode layer on which the metal oxide semiconductor fine particles are electrodeposited becomes the negative electrode. . On the other hand, when the surface charge of the metal oxide semiconductor fine particles is a negative electrode, the voltage application part is set to the positive electrode and the electrode plate is set to the negative electrode so that the electrode layer on which the metal oxide semiconductor fine particles are electrodeposited becomes the positive electrode. .

なお、電圧印加部および電極板に印加する電圧等に関しては、上述した「A.金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法」の金属酸化物半導体微粒子層形成工程の欄に記載したため、ここでの説明は省略する。   The voltage applied to the voltage application section and the electrode plate is described in the column of the metal oxide semiconductor fine particle layer forming step in “A. Method for producing metal oxide semiconductor fine particle layer laminate” described above. Description of is omitted.

4.乾燥部
本発明においては、例えば図1に示すように、浴槽4と巻き取り部9との間に配置され、導電性フィルム基板10の電極層上に電着した金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる乾燥部8を有することが好ましい。上記電極層上に上記金属酸化物半導体微粒子を電着させ、乾燥させることにより、金属酸化物半導体微粒子層が形成されるからである。また、金属酸化物半導体微粒子同士の結合力が増加し、導電性フィルム基板と金属酸化物半導体微粒子層との密着性が向上するからである。
4). Drying unit In the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the metal oxide semiconductor fine particles disposed between the bathtub 4 and the winding unit 9 and electrodeposited on the electrode layer of the conductive film substrate 10 are dried. It is preferable to have a drying unit 8. This is because the metal oxide semiconductor fine particle layer is formed by electrodepositing and drying the metal oxide semiconductor fine particles on the electrode layer. In addition, the bonding force between the metal oxide semiconductor fine particles is increased, and the adhesion between the conductive film substrate and the metal oxide semiconductor fine particle layer is improved.

金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる方法としては、金属酸化物半導体微粒子に付着した溶媒を除去することができる乾燥方法であれば特に限定はされないが、例えば、オーブンのような特定の空間全体を加熱する装置内を通過させる方法、赤外線を照射する方法、および熱風を当てる方法等を用いることができる。   The method for drying the metal oxide semiconductor fine particles is not particularly limited as long as it is a drying method capable of removing the solvent adhering to the metal oxide semiconductor fine particles. For example, the entire specific space such as an oven is heated. For example, a method of passing through an apparatus, a method of irradiating infrared rays, a method of applying hot air, and the like can be used.

なお、乾燥温度や乾燥時間等に関しては、上述した「A.金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法」の乾燥工程の欄に記載したため、ここでの説明は省略する。   In addition, since it described in the column of the drying process of "A. manufacturing method of a metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body" regarding the drying temperature, drying time, etc., description here is abbreviate | omitted.

5.ガイドロール
本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置は、例えば図1に示すように導電性フィルム基板10を搬送するためのガイドロール7a、7b、7bを有していてもよい。このようなガイドロールを有する場合、導電性フィルム基板の電極層と接するように配置されたガイドロールは、電圧印加部により給電された電極層に影響を及ぼさないように、電圧印加部と同電位に制御される。例えば図1においては、ガイドロール7aは電圧印加部2と同電位に制御されることとなる。この際、ガイドロール7bは導電性フィルム基板10のフィルム基板と接するように配置されているため、電圧印加部2と同電位に制御する必要はない。
5). Guide Roll The metal oxide semiconductor fine particle layer laminate manufacturing apparatus of the present invention may have guide rolls 7a, 7b, 7b for transporting the conductive film substrate 10 as shown in FIG. In the case of having such a guide roll, the guide roll disposed so as to be in contact with the electrode layer of the conductive film substrate has the same potential as the voltage application unit so as not to affect the electrode layer fed by the voltage application unit. Controlled. For example, in FIG. 1, the guide roll 7 a is controlled to the same potential as the voltage application unit 2. At this time, since the guide roll 7 b is disposed so as to be in contact with the film substrate of the conductive film substrate 10, it is not necessary to control the guide roll 7 b to the same potential as the voltage application unit 2.

D.色素増感型太陽電池の製造装置
次に、本発明に用いられる色素増感型太陽電池の製造装置について説明する。
本発明の色素増感型太陽電池の製造装置は、基板と、上記基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により上記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、上記基板と対向する対向基板と、上記対向基板上に形成され、上記第1電極層と対向する電極である第2電極層と、上記酸化物半導体層および上記第2電極層間に位置し、上記酸化物半導体層により伝導された電荷が、上記第1電極層および上記第2電極層を介して、上記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造装置であって、
上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を上記酸化物半導体層形成部として有することを特徴とするものである。
D. Next, the manufacturing apparatus of the dye-sensitized solar cell used for this invention is demonstrated.
The dye-sensitized solar cell manufacturing apparatus of the present invention includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a metal oxide semiconductor fine particle formed on the first electrode layer, and a dye. A sensitizer is supported, and is formed on the counter substrate, the oxide semiconductor layer that conducts charges generated from the dye sensitizer by light irradiation, the counter substrate facing the substrate, and the first substrate. The second electrode layer, which is an electrode facing the electrode layer, and the electric charges located between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer and conducted by the oxide semiconductor layer are the first electrode layer and the second electrode layer. An apparatus for producing a dye-sensitized solar cell having an electrolyte layer for transporting when transported to the oxide semiconductor layer through an electrode layer,
It has the manufacturing apparatus of the said metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body as said oxide semiconductor layer formation part, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を有することにより、焼成処理を行うことなく、金属酸化物半導体微粒子層を形成することができるため、安価で効率的に色増感型太陽電池を製造することが可能となる。また、ガラス基板よりも耐熱性が劣るフィルム基板を好適に用いることができ、加工面および軽量化において有用である。   According to the present invention, since the metal oxide semiconductor fine particle layer stack can be formed without performing the firing treatment by having the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate manufacturing apparatus, the color can be efficiently produced at low cost. A sensitized solar cell can be manufactured. Moreover, the film board | substrate which is inferior to a glass substrate in heat resistance can be used suitably, and it is useful in a processing surface and weight reduction.

本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の金属酸化物半導体微粒子層に色素増感剤を担持させることにより、酸化物半導体層を形成することができる。   In the present invention, a dye sensitizer is supported on the metal oxide semiconductor fine particle layer of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate produced by the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate production apparatus, thereby providing an oxide semiconductor. A layer can be formed.

なお、金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置については、上述した「C.金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置」に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。また、色素増感型太陽電池の各部材およびこれらの形成方法については、上述した「B.色素増感型太陽電池の製造方法」に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   The metal oxide semiconductor fine particle layer laminate manufacturing apparatus is the same as that described in the above-mentioned “C. Metal oxide semiconductor fine particle layer laminate manufacturing apparatus”, and a description thereof will be omitted here. . Further, each member of the dye-sensitized solar cell and a method for forming these members are the same as those described in “B. Manufacturing method of dye-sensitized solar cell” described above, and thus description thereof is omitted here. To do.

本発明において、色素増感型太陽電池の製造装置は、上記金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を上記酸化物半導体層形成部として有するものであれば、特に限定されるものではなく、色素増感型太陽電池の各部材を形成するための装置は、通常用いられる装置を使用することとする。   In the present invention, the dye-sensitized solar cell manufacturing apparatus is not particularly limited as long as it has the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate manufacturing apparatus as the oxide semiconductor layer forming part. As a device for forming each member of the dye-sensitized solar cell, a commonly used device is used.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
[実施例]
図1に示す金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を用いた。この金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置は、巻き出しロール1、巻き取り部9、電圧印加部2、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液3が配置された浴槽4、電圧印加部2と電極板5とに接続された電源部6、および乾燥部8を有する。また、導電性フィルム基板としては、ITO電極が形成されたPETフィルム基板(トービ製、OTEC−110、厚み188μm、表面抵抗10Ω/□)(以下、ITO−PETフィルムと称す。)を用いた。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
[Example]
The apparatus for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate shown in FIG. 1 was used. The metal oxide semiconductor fine particle layer laminate manufacturing apparatus includes an unwinding roll 1, a winding unit 9, a voltage applying unit 2, a bath 4 in which a bath liquid 3 in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed is disposed, and voltage application. The power supply unit 6 connected to the unit 2 and the electrode plate 5 and the drying unit 8 are included. Further, as the conductive film substrate, a PET film substrate on which an ITO electrode was formed (Tobe, OTEC-110, thickness 188 μm, surface resistance 10Ω / □) (hereinafter referred to as ITO-PET film) was used.

図1に示す金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置においては、まず、巻出し部に取り付けた巻き出しロール1からITO−PETフィルム10が繰り出される。また、繰り出されたITO−PETフィルム10のITO電極面が、搬送ロールを兼ねた電圧印加部2と接するように配置されている。これによりITO電極面に電源部6より電圧が印加される。さらに、繰り出されたITO−PETフィルム10は、電圧印加部2と同電位に制御されたガイドロール7aを介して浴槽4中に配置された電極板5と一定間隔になるように搬送される。また、電極板5の上部には2本のガイドロール7b、7cが電極板5に対して平行になるように配置されており、この2本のガイドロール7b、7cは、可動する機構を有しており電極板5との間隔が一定になるよう制御される機構を有している。   In the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate manufacturing apparatus shown in FIG. 1, first, the ITO-PET film 10 is unwound from the unwinding roll 1 attached to the unwinding portion. Moreover, the ITO electrode surface of the drawn ITO-PET film 10 is disposed so as to be in contact with the voltage application unit 2 that also serves as a transport roll. As a result, a voltage is applied from the power supply unit 6 to the ITO electrode surface. Further, the fed ITO-PET film 10 is conveyed so as to be at a constant interval from the electrode plate 5 disposed in the bathtub 4 through a guide roll 7 a controlled to the same potential as the voltage application unit 2. Further, two guide rolls 7b and 7c are arranged on the upper part of the electrode plate 5 so as to be parallel to the electrode plate 5. The two guide rolls 7b and 7c have a movable mechanism. It has a mechanism that is controlled so that the distance from the electrode plate 5 is constant.

また、浴槽4には、搬送されるITO−PETフィルム10の裏面と一致するレベルまで金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液3が満たされている。この金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液としては、一次粒径約30nmである酸化チタン微粒子(昭和電工社製、F−4)を用いて、アセトニトリル:tert-ブタノール=1:1(重量比)の混合溶液に、上記酸化チタン微粒子を混合し超音波分散器により30分間分散させて、5.3重量%の溶液を調製した。   The bath 4 is filled with a bath liquid 3 in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed to a level that coincides with the back surface of the ITO-PET film 10 to be conveyed. As the bath liquid in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed, titanium oxide fine particles having a primary particle diameter of about 30 nm (F-4, manufactured by Showa Denko KK) are used, and acetonitrile: tert-butanol = 1: 1 (weight) Ratio) was mixed with the titanium oxide fine particles and dispersed with an ultrasonic disperser for 30 minutes to prepare a 5.3 wt% solution.

上記酸化チタンのζ電位はプラスに帯電していたので、電着工程を行うために、浴槽4中に配置された電極板5を正極、ガイドロールを兼ねた電圧印加部2は負極となるように電圧を印加した。搬送速度を0.5m/min、電極板5とITO-PETフィルム10のITO電極面との間隔を5mmとなるように制御し、800V/cmの印加電圧によりITO電極面上に酸化チタン膜を成膜した。成膜後、浴槽4から出たITO-PETフィルム10はガイドロール7を経て、乾燥部8を通過することによりアセトニトリル、tert-ブタノールを除去した。その後、巻取り部9によりITO−PETフィルム上に酸化チタン膜が成膜された金属酸化物半導体微粒子層積層体を巻き取った。巻取り後、酸化チタン膜中の残留溶剤総量としては26mgであることを確認した。また、巻取り後の酸化チタン膜の厚みは12μmであり、クラックもなく、ITO電極面からの剥離もなく良好であった。   Since the ζ potential of the titanium oxide was positively charged, the electrode plate 5 disposed in the bathtub 4 was used as the positive electrode and the voltage application unit 2 serving also as the guide roll was used as the negative electrode in order to perform the electrodeposition process. A voltage was applied to The conveyance speed is controlled to 0.5 m / min, and the distance between the electrode plate 5 and the ITO electrode surface of the ITO-PET film 10 is controlled to 5 mm, and a titanium oxide film is formed on the ITO electrode surface with an applied voltage of 800 V / cm. A film was formed. After the film formation, the ITO-PET film 10 exiting from the bath 4 passed through the guide roll 7 and passed through the drying unit 8 to remove acetonitrile and tert-butanol. Then, the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body in which the titanium oxide film was formed on the ITO-PET film by the winding unit 9 was wound up. After winding, it was confirmed that the total amount of residual solvent in the titanium oxide film was 26 mg. Moreover, the thickness of the titanium oxide film after winding was 12 μm, and there were no cracks and no peeling from the ITO electrode surface.

次に、得られた金属酸化物半導体微粒子層積層体を用いて色素増感型太陽電池の作製を行った。   Next, a dye-sensitized solar cell was manufactured using the obtained metal oxide semiconductor fine particle layer laminate.

増感色素としてはルテニウム錯体(小島化学株式会社製)を用い、その濃度が3×10−4mol/lとなるようにエチルアルコールに溶解させた増感色素溶液を調製した。次いで、得られた金属酸化物半導体微粒子層積層体をこの増感色素溶液中に浸漬し、液温40℃の条件下で1時間放置した後に引き上げて、風乾した。これにより、酸化チタン膜に上記の増感色素を担持させた。 As a sensitizing dye, a ruthenium complex (manufactured by Kojima Chemical Co., Ltd.) was used, and a sensitizing dye solution dissolved in ethyl alcohol was prepared so that its concentration was 3 × 10 −4 mol / l. Next, the obtained metal oxide semiconductor fine particle layer laminate was immersed in this sensitizing dye solution, left to stand at a liquid temperature of 40 ° C. for 1 hour, then pulled up and air-dried. As a result, the sensitizing dye was supported on the titanium oxide film.

この後、平面視したときに金属酸化物半導体微粒子層積層体が1cm×1cmの正方形となるようにトリミングして、金属酸化物半導体電極とした。   Thereafter, the metal oxide semiconductor fine particle layer stack was trimmed so as to be a square of 1 cm × 1 cm when viewed in plan to obtain a metal oxide semiconductor electrode.

一方、対極には、上述したITO−PETフィルム基板上にスパッタ法により厚み100nmの白金を成膜したものを使用した。金属酸化物半導体電極および対極間を50μmに保つために、厚さ50μmの熱融着フィルム(デュポン社製、サーリン)を矩形枠状3mm幅に作成したものをトリミング枠領域外に熱接着させた。その後、予め対極にあけた注入孔より電解液を注入した。電解液には、メトキシアセトニトリルを溶媒とし、この溶媒にヨウ化リチウムを0.1mol/l、ヨウ素を0.05mol/l、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドを0.3mol/l、tert-ブチルピリジンを0.5mol/lの割合でそれぞれ溶解させたものを用いた。   On the other hand, the counter electrode used was a film of platinum having a thickness of 100 nm formed on the ITO-PET film substrate by sputtering. In order to keep the gap between the metal oxide semiconductor electrode and the counter electrode at 50 μm, a 50 μm thick heat-sealing film (DuPont, Surlyn) made in a rectangular frame shape with a width of 3 mm was thermally bonded outside the trimming frame region. . Thereafter, an electrolytic solution was injected from an injection hole previously formed in the counter electrode. In the electrolyte, methoxyacetonitrile is used as a solvent, and in this solvent, lithium iodide is 0.1 mol / l, iodine is 0.05 mol / l, dimethylpropylimidazolium iodide is 0.3 mol / l, and tert-butylpyridine is used. Those dissolved at a rate of 0.5 mol / l were used.

得られた色素増感型太陽電池の性能を測定するにあたり、擬似太陽光(AM1.5、照射強度100mW/cm)を光源として用いたときの電流電圧特性を、ソースメジャーユニット(ケースレー2400型)により求めた。その結果、電池特性は短絡電流6.7mA/cm、開放電圧0.62V、曲線因子0.53、変換効率は2.2%であった。 In measuring the performance of the obtained dye-sensitized solar cell, the current-voltage characteristics when using pseudo-sunlight (AM1.5, irradiation intensity 100 mW / cm 2 ) as a light source are shown as a source measure unit (Keutley 2400 type). ). As a result, the battery characteristics were a short-circuit current of 6.7 mA / cm 2 , an open-circuit voltage of 0.62 V, a fill factor of 0.53, and a conversion efficiency of 2.2%.

本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing apparatus of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body of this invention. 本発明に用いられる導電性フィルム基板の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the electroconductive film board | substrate used for this invention. 本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法により製造された金属酸化物半導体微粒子層積層体の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body manufactured by the manufacturing method of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池の製造方法により製造された色素増感型太陽電池の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the dye-sensitized solar cell manufactured by the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of this invention. 本発明の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing apparatus of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 巻き出しロール
2 … 電圧印加部
3 … 金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液
4 … 浴槽
5 … 電極板
6 … 電源部
7a,7b,7c … ガイドロール
8 … 乾燥部
9 … 巻き取り部
10 … 導電性フィルム基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Unwinding roll 2 ... Voltage application part 3 ... Bath liquid which disperse | distributed metal oxide semiconductor fine particles 4 ... Bath 5 ... Electrode plate 6 ... Power supply part 7a, 7b, 7c ... Guide roll 8 ... Drying part 9 ... Winding up Part 10: Conductive film substrate

Claims (7)

連続的に移動可能な長尺のフィルム基板と、前記長尺のフィルム基板上に形成された電極層とを有する導電性フィルム基板を、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中に浸漬させ、前記電極層および前記浴液中に前記電極層と対向するように配置された電極板に電圧を印加することにより、前記導電性フィルム基板の前記電極層上に前記金属酸化物半導体微粒子を電着させて、連続的に前記電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成する金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法であって、
前記電極層への電圧の印加が、前記導電性フィルム基板を、前記金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液中へ浸漬させる前に行われることを特徴とする金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法。
A conductive film substrate having a continuously movable long film substrate and an electrode layer formed on the long film substrate is immersed in a bath solution in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed. By applying a voltage to the electrode layer and an electrode plate disposed in the bath solution so as to face the electrode layer, the metal oxide semiconductor fine particles are electrically charged on the electrode layer of the conductive film substrate. A method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate, wherein a metal oxide semiconductor fine particle layer is continuously formed on the electrode layer by applying
Application of voltage to the electrode layer is performed before immersing the conductive film substrate in a bath solution in which the metal oxide semiconductor fine particles are dispersed. Manufacturing method.
前記電極層への電圧の印加が、前記導電性フィルム基板を搬送する搬送ロールによるものであることを特徴とする請求項1に記載の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造方法。 2. The method for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate according to claim 1 , wherein the application of a voltage to the electrode layer is by a transport roll for transporting the conductive film substrate. 基板と、前記基板上に形成された第1電極層と、前記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、前記基板と対向する対向基板と、前記対向基板上に形成され、前記第1電極層と対向する電極である第2電極層と、前記酸化物半導体層および前記第2電極層間に位置し、前記酸化物半導体層により伝導された電荷が、前記第1電極層および前記第2電極層を介して、前記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造方法であって、
前記酸化物半導体層は、請求項1に記載の金属酸化物半導体微粒子積層体の製造方法を用いて、前記基板上の前記第1電極層上に金属酸化物半導体微粒子層を形成し、前記金属酸化物半導体微粒子層に前記色素増感剤を担持させることにより形成されることを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。
A substrate; a first electrode layer formed on the substrate; and a metal oxide semiconductor fine particle formed on the first electrode layer and carrying a dye sensitizer; An oxide semiconductor layer that conducts charges generated from a sensitizer, a counter substrate facing the substrate, a second electrode layer formed on the counter substrate and facing the first electrode layer, Charges located between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer and conducted by the oxide semiconductor layer are transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer. A method for producing a dye-sensitized solar cell having an electrolyte layer for transporting when
The metal oxide semiconductor fine particle layer is formed on the first electrode layer on the substrate using the metal oxide semiconductor fine particle laminate manufacturing method according to claim 1, A method for producing a dye-sensitized solar cell, which is formed by supporting the dye-sensitizer on an oxide semiconductor fine particle layer.
連続的に移動可能な長尺のフィルム基板および前記長尺のフィルム基板上に形成された電極層を有する導電性フィルム基板が巻回された巻き出しロールと、
前記巻き出しロールから繰り出された前記導電性フィルム基板の前記電極層に電圧を印加する電圧印加部と、
前記電圧印加部より後に配置され、金属酸化物半導体微粒子を分散させた浴液が収納され、前記導電性フィルム基板が前記浴液中に浸漬するように設けられた浴槽と、
前記浴槽内に、前記導電性フィルム基板の前記電極層と対向するように配置された電極板と、
前記電極層および前記電極板に電圧を印加する電源部と、
前記浴槽内で前記電極層上に前記金属酸化物半導体微粒子を電着させることにより形成された金属酸化物半導体微粒子層を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体を巻き取る巻き取り部と
を有する金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置であって、
前記電圧印加部は、前記導電性フィルム基板が前記浴槽内の前記浴液中に浸漬される前の位置に配置されていることを特徴とする金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置。
An unwinding roll on which a conductive film substrate having an electrode layer formed on the long film substrate and the long film substrate which can be continuously moved is wound;
A voltage application unit for applying a voltage to the electrode layer of the conductive film substrate fed from the unwinding roll;
A bath disposed after the voltage application unit, in which a bath liquid in which metal oxide semiconductor fine particles are dispersed is stored, and the conductive film substrate is immersed in the bath liquid; and
In the bathtub, an electrode plate arranged to face the electrode layer of the conductive film substrate,
A power supply for applying a voltage to the electrode layer and the electrode plate;
Metal and a winding section for winding the metal oxide semiconductor fine particle layer laminate having a metal oxide semiconductor fine particle layer formed by electrodeposition of the metal oxide semiconductor fine particles on the electrode layer in said bath An apparatus for manufacturing an oxide semiconductor fine particle layer laminate,
The said voltage application part is arrange | positioned in the position before the said conductive film board | substrate is immersed in the said bath liquid in the said bathtub, The manufacturing apparatus of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body characterized by the above-mentioned .
前記電圧印加部は、前記導電性フィルム基板を搬送する搬送ロールであることを特徴とする請求項4に記載の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置。 The said voltage application part is a conveyance roll which conveys the said electroconductive film board | substrate, The manufacturing apparatus of the metal oxide semiconductor fine particle layer laminated body of Claim 4 characterized by the above-mentioned. 前記浴槽と前記巻き取り部との間に配置され、前記電極層上に電着した前記金属酸化物半導体微粒子を乾燥させる乾燥部を有することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置。 6. The drying device according to claim 4, further comprising a drying unit that is disposed between the bathtub and the winding unit and that dries the metal oxide semiconductor fine particles electrodeposited on the electrode layer. An apparatus for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate. 基板と、前記基板上に形成された第1電極層と、前記第1電極層上に形成され、金属酸化物半導体微粒子を有し、色素増感剤が担持されており、光照射により前記色素増感剤から生じた電荷を伝導する酸化物半導体層と、前記基板と対向する対向基板と、前記対向基板上に形成され、前記第1電極層と対向する電極である第2電極層と、前記酸化物半導体層および前記第2電極層間に位置し、前記酸化物半導体層により伝導された電荷が、前記第1電極層および前記第2電極層を介して、前記酸化物半導体層へ輸送される際の輸送を行う電解質層とを有する色素増感型太陽電池の製造装置であって、
請求項4から請求項6までのいずれかの請求項に記載の金属酸化物半導体微粒子層積層体の製造装置を前記酸化物半導体層形成部として有することを特徴とする色素増感型太陽電池の製造装置。
A substrate; a first electrode layer formed on the substrate; and a metal oxide semiconductor fine particle formed on the first electrode layer and carrying a dye sensitizer; An oxide semiconductor layer that conducts charges generated from a sensitizer, a counter substrate facing the substrate, a second electrode layer formed on the counter substrate and facing the first electrode layer, Charges located between the oxide semiconductor layer and the second electrode layer and conducted by the oxide semiconductor layer are transported to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer and the second electrode layer. An apparatus for producing a dye-sensitized solar cell having an electrolyte layer for transporting when
A dye-sensitized solar cell comprising the apparatus for producing a metal oxide semiconductor fine particle layer laminate according to any one of claims 4 to 6 as the oxide semiconductor layer forming unit. Manufacturing equipment.
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