JP5188093B2 - 光電気セルの製造方法 - Google Patents
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Description
さらに詳しくは、従来法では容易に吸着しないか吸着速度の遅い光増感材を迅速に吸着させることが可能な、光電変換効率の高い光電気セルの製造方法に関する。
このうち、光電変換材料は光エネルギーを電気エネルギーとして連続して取り出せる材料であり、電極間の電気化学反応を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する材料である。このような光電変換材料に光を照射すると、一方の電極側で電子が発生し、対電極に移動し、対電極に移動した電子は、電解質中をイオンとして移動して一方の電極に戻る。このエネルギー変換は連続であるため、たとえば、太陽電池などに利用されている。
たとえば、酸化チタン半導体膜を形成する際、チタニアゾルを電極基板上に塗布し、乾燥し、ついで焼成する工程を繰り返して行い多孔質の厚膜を形成し、半導体膜を多孔質化することによって表面に担持するRu錯体の量を増加させることが提案されている。また、400℃以上の温度でチタニア微粒子間の焼成を行い、導電性を向上させることも提案されている。さらに特表平6−511113号号公報(特許文献3)では、有効表面を増加させるために、塩化チタンの水溶液に浸すか、塩化チタンの加水分解液を用いて電気化学的にチタニア膜に堆積させることが提案されている。
[1] 基材の表面に電極層を形成する工程と、
前記電極層の表面に多孔質金属酸化物半導体膜を形成する工程と、
前記多孔質金属酸化物半導体膜が形成された基板を光増感材溶液に浸漬し、前記電極層と光増感材溶液に直流電圧を印加して前記多孔質金属酸化物半導体膜に光増感材を吸着させる工程と、
対向基板の表面に対向電極層を形成する工程と、
前記電極層と前記対向電極層が対向するように前記基板と前記対向基板を配置し、前記多孔質金属酸化物半導体膜と前記対向電極層との間に電解質層を形成する工程と、を含む光電気セルの製造方法。
[2]前記多孔質金属酸化物半導体膜が、前記電極層と金属酸化物粒子分散液に直流電圧を印加して形成される[1]の光電気セルの製造方法。
[3]前記金属酸化物粒子分散液がペルオキシチタン酸を含む[2]の光電気セルの製造方法。
[4]前記金属酸化物粒子の平均粒子径が5〜3000nmの範囲に有る[2]または[3]の光電気セルの製造方法。
[5]形成された多孔質金属酸化物半導体膜の細孔容積が0.05〜0.8ml/gであり、平均細孔径が2〜250nmの範囲にある[1]〜[4]の光電気セルの製造方法。
[光電気セルの製造方法]
本発明に係る光電気セルの製造方法は、表面に電極層(1)が形成された基材の電極層(1)表面に、光増感材を吸着した多孔質金属酸化物半導体膜が形成したのち、表面に電極層(2)を有する基板(2)とを、前記電極層(1)および電極層(2)が対向するように配置し、多孔質金属酸化物半導体膜(1)と電極層(2)との間に電解質層を形成することを特徴とする光電気セルの製造方法において、
多孔質金属酸化物半導体膜(1)が形成された基板(1)を光増感材溶液に浸漬し、電極層(1)と光増感材溶液に直流電圧を印加して光増感材を吸着させることを特徴とする。
図1は、本発明によって得られる光電気セルの一態様例を示す概略断面図であり、表面に電極層1を有し、かつ該電極層1表面に光増感材を吸着した多孔質金属酸化物半導体膜2
が形成されてなる基板5と、表面に電極層3を有する基板6とが、前記電極層1および電極
層3とが対向するように配置してなり、多孔質金属酸化物半導体膜1と電極層2との間に電
解質4が封入されている。
一方の基板(図1中の符号5)としてはガラス基板、PET等の有機ポリマー基板等の透明でかつ絶縁性を有する基板を用いることができる。
電極層
一方の電極層(透明基板表面の電極層、図1中の符号1)としては、通常透明電極が使用され、具体的には、酸化錫、Sb、FまたはPがドーピングされた酸化錫、Snおよび/またはFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、貴金属等などの従来公知の電極を使用することができる。このような透明電極層は、熱分解法、CVD法等の従来公知の方法により形成することができる。
ティング、メッキあるいは蒸着させて、導電性材料を熱分解法、CVD法等の従来公知の方法により導電層を形成した後、該導電層上に前記電極材料をメッキあるいは蒸着するなど従来公知の方法により形成することができる。
このような透明基板と透明電極層とからなる電極付基板の可視光透過率は高い方が好ましく、具体的には50%以上、特に好ましくは90%以上であることが望ましい。可視光透過率が50%未満の場合は光電変換効率が低くなることがある。
抵抗値が100Ω/cm2を超えて高くなると光電変換効率が低くなることがある。
[多孔質金属酸化物半導体膜]
多孔質金属酸化物半導体膜は、電極層上に形成されている。なお、図1に示すように、一方の電極層(図1中の符号1)表面に形成されていてもよく、他方の電極層(図1中の符号3)上に形成されていてもよく、さらには両方に形成されていてもよい。この金属酸化物半導体膜の膜厚は、0.1〜50μmの範囲にあることが好ましい。
金属酸化物半導体膜が金属酸化物粒子を含んでいると多孔性の金属酸化物半導体膜が形成できる。金属酸化物粒子の平均粒子径が5〜3000nm、さらには10〜600nm、特に10〜200nmの範囲にあることが好ましい。金属酸化物粒子が小さすぎると、形成された金属酸化物半導体膜にクラックが発生しやすく、少ない回数で後述する膜厚を有するクラックのない厚膜を形成することが困難になることがあり、さらに金属酸化物半導体膜の細孔径、細孔容積が低下し光増感材の吸着量が低下することもある。また、金属酸化物粒子が大きすぎると、粒子間隙が大きくなるために光の透過量が増大して光の利用率が低下したり、金属酸化物半導体膜の強度が不充分となることがある。
0m2/gの範囲にあることが好ましい。比表面積が低いものは光増感材の吸着量が少な
いために光電変換効率が高くならず、比表面積が前記範囲を越えて大きくしても、さらに光電変換効率が高くなることもない。
0.6l/gの範囲にあることが好ましい。細孔容積が小さいと、光増感材吸着量が低く
なり、また多すぎても半導体膜内の電子移動性が低下して光電変換効率を低下させることがある。
上記多孔質金属酸化物半導体膜の製造方法は、前記した多孔質金属酸化物半導体膜が得られれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができる。特に本願出願人の出願による特開平11−339867号公報に開示した金属酸化物半導体膜の製造方法を好適に準用することができる。
本発明では、多孔質金属酸化物半導体膜の製造方法として基板上に形成された電極層と金属酸化物粒子分散液に直流電圧を印加して形成する方法が好適に採用される。
前記濃度が少ないと、1回の操作で所望の厚さの金属酸化物半導体膜を形成できない場合があり、繰り返し操作を要すことはある。また、前記濃度が高すぎると、分散液の粘度が高くなり、得られる金属酸化物半導体膜の緻密度が低下し、半導体膜の強度、耐摩耗性が不充分となることに加え、電子の移動性が低下し、光電変換効率が不充分となることがある。
前記金属酸化物粒子分散液にはペルオキシチタン酸が含まれていてもよい。
ペルオキシチタン酸が含まれていると直流電圧を印加した際に金属酸化物粒子の電極層上への積層が早くなるとともに、緻密で強度に優れるとともに電子移動性に優れた多孔質金属酸化物半導体膜が得られ、さらに光増感材の吸着量が増加し、この結果、光電変換効率が向上する。
オルソチタン酸のゲルは、チタン化合物として塩化チタン、硫酸チタン、硫酸チタニルなどのチタン塩を使用し、この水溶液にアルカリを加えて中和し、洗浄することによって得ることができる。
ペルオキシチタン酸水溶液を調製するに際しては、オルソチタン酸のゲルまたはゾルあるいはこれらの混合物を、必要に応じて約50℃以上に加熱したり、攪拌したりすることが好ましい。また、この際、オルソチタン酸の濃度が高くなるすぎると、その溶解に長時間を必要とし、さらに未溶解のゲルが沈殿したり、あるいは得られるペルオキシチタン酸水溶液が粘調になることがある。このため、TiO2濃度としては、約10重量%以下であることが好ましく、さらに約5重量%以下であることが望ましい。
ペルオキシチタン酸の使用量が少ないと、金属酸化物粒子の積層を早める効果、半導体膜の緻密性、強度を向上させる効果、光増感材の吸着量の増加効果、光電変換効率を向上させる効果等が不充分となることがある。
ペルオキシチタン酸の使用量を多くしても、前記効果が更に向上することもなく、光電変換効率が低下することがある。
この時の金属酸化物粒子分散液の濃度および使用量は最終的に形成される多孔質金属酸化物半導体膜の膜厚が0.1〜50μmの範囲になるように設定する。
印加電圧は金属酸化物粒子の種類、電極層の種類等によって異なるが0.5〜100V(DC)、さらには1〜50V(DC)の範囲にあることが好ましい。
が斑に積層したり、積層に長時間を要することがある。
印加電圧が100V(DC)を超えると、積層速度は速いものの、得られる多孔質金属酸化物半導体膜の緻密度が低下したり、膜厚が不均一になったり、強度が不充分となることがある。
金属酸化物粒子を積層させた後、積層させた基版を取り出し、乾燥し、必要に応じて紫外線を照射し、ついで加熱処理によってアニーリングして多孔質金属酸化物半導体膜を形成する。
また、加熱処理は、通常、200〜600℃、さらには300〜500℃で概ね1〜48時間処理する。
[光増感材の吸着方法]
本発明では、前記した多孔質金属酸化物半導体膜が形成された基板を光増感材溶液に浸漬し、電極層と光増感材溶液に直流電圧を印加して光増感材を吸着させる。
光増感材としては、可視光領域、紫外光領域、赤外光領域の光を吸収して励起するものであれば特に制限はなく、たとえば有機色素、金属錯体などを用いることができる。
ジアクア-ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシラート)などのルテニウム-シス-ジアクア-ビピリジル錯体、亜鉛-テトラ(4-カルボキシフェニル)ポルフィンなどのポルフィリン、鉄-ヘキサシアニド錯体等のルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛などの錯体を挙げる
ことができる。これらの金属錯体は分光増感の効果や耐久性に優れている。
チルピロリドン、テトラヒドロフラン等およびこれらの混合物を用いることができる。
g以上であることが好ましい。光増感材の使用量が多孔質金属酸化物半導体膜の比表面積1cm2あたり100μg未満の場合、光電変換効率が不充分となることがある。
印加電圧は光増感材の種類によっても異なるが0.5〜100V(DC)、さらには1〜50V(DC)の範囲にあることが好ましい。
印加時間は概ね1〜60分程度であればよい。
[光電気セルの作製]
光増感材を吸着させた後、多孔質金属酸化物半導体膜と他方の電極層とを対向するように配置し、側面を樹脂にてシールし、多孔質金属酸化物半導体膜(1)と電極層(2)との間に電解質溶液を封入し、さらに電極間をリード線で接続することによって光電気セルを製造することができる。
電気化学的に活性な塩としては、テトラプロピルアンモニウムアイオダイドなどの4級アンモニウム塩が挙げられる。酸化還元系を形成する化合物としては、キノン、ヒドロキノン、沃素(I-/I- 3)、沃化カリウム、臭素(Br-/Br- 3)、臭化カリウム等が挙げられる。場合によってはこれらを混合して使用することもできる。
/リットルの範囲にあることが好ましい。
る。これらは高分子量化させることも可能であり、さらに必要に応じてゲル化させることもできる。
材としては、酸化チタンナノチューブ、繊維状酸化チタン、カーボンナノチューブからなる群から選ばれる少なくとも1種が例示される。これらを含んでいると、イオンの伝導が促進され、高い光電変換効率を発現できる。その理由は明確ではないものの、これらの粒子は直線状の長い粒子であり、これらの粒子表面に電解質が配向し、電子あるいはイオンは最短経路を流れるのでイオン伝導が促進されるものと思料される。
さらに、本発明では電解質として固体電解質を用いることができる。固体電解質としては、CuI、CuBr、CuSCN、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、アリールアミン系ポリマー、アクリル基および/またはメタクリル基を有するポリマー、ポリビニルカルバゾール、トリフェニルジアミンポリマー、L-valine誘導体低分子ゲル、ポリオリゴエチレングリコールメタクリレート、poly(o-methoxy aniline)、poly(epichlorohydrin-Co-ethylene oxide)、2,2',7,7'-tetorakis(N,N-di-P-methoxyphenyl-amine)-9,9'-spirobifluorene 、パーフルオロスルフォネートなどのようなプロトン伝導性を有するフッ素系
のイオン交換樹脂、パーフルオロカーボン共重合体、パーフルオロカーボンスルホン酸等の他、ポリエチレンオキサイドや、イオンゲル法としてたとえばイミダゾールカチオンとBr-、BF4 -、N-(SO2CF3)2で対イオンを形成し、これにビニルモノマー、PMMAモノマーを加えて重合させたものも好適に用いることができる。これらの固体電解質を使用する場合、固体電解質を構成する成分を溶媒に分散または溶解させ、さらに前記イオン伝導促進材を分散させたのち、得られた分散液を注入し、電極間に注入したのち、必要に応じて溶媒を除去したのち、入り口を封して光電気セルが形成される。なお、ここで固体電解質はゲル状である電解質を含んで意味している。
pの範囲にあることが好ましい。電解質の粘度が1000cp未満の場合は電解質の逸散がなく、このため長期使用によっても光電変換効率が低下することがなく、また腐食等の原因になることもない。
[実施例]
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
[実施例1]
多孔質金属酸化物半導体膜(1)の形成
50gの水素化チタンを10Lの純水に懸濁し、濃度5%過酸化水素液4000gを30分かけて添加し、ついで80℃に加熱して溶解してペルオキソチタン酸の溶液を調製した。この溶液の80%を分取し、これに濃アンモニア水を添加してpH9に調整し、オートクレーブに入れ、250℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(A)の分散液を調製した。X線回折により結晶性の高いアナターゼ型酸化チタンであった。平均粒子径は表1に示した。次に、上記で得られたチタニアコロイド粒子(A)の分散液を濃度10%まで濃縮し、これに前記ペルオキソチタン酸溶液を混合し、この混合物中のチタンをTiO2に換算した重量の30重量%となるように膜形成助剤として
ヒドロキシプロピルセルロースを添加して半導体膜形成用塗布液を調製した。次いで、フッ素ドープした酸化スズを電極として形成した透明ガラス基板に塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線を照射してペルオキソ酸を
分解させ、膜を硬化させた。さらに、300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行って酸化チタン半導体膜(1)を形成した。
均細孔径を表1に示した。また、酸化チタン半導体膜(1)の密着性を以下の方法により評
価し、結果を表1に示した。
多孔質金属酸化物半導体膜(1)の表面にナイフで縦横1mmの間隔で11本の平行な傷
を付け100個の升目を作り、これにセロハンテ−プを接着し、ついで、セロハンテ−プを剥離したときに被膜が剥離せず残存している升目の数を、以下の4段階に分類することにより密着性を評価した。結果を表1に示す。
残存升目の数85〜89個 :△
残存升目の数84個以下 :×
光増感材の吸着
次に、光増感材としてシス−(SCN―)−ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボキシレート)ルテニウム(II)で表されるルテニウム錯体の濃度3×10-4モル/リットルのエタノール溶液300gを調製した。
表面積1cm2あたりの吸着量として表1に示した。
光電気セル(1)の作成
先ず、溶媒としてアセトニトリルと炭酸エチレンの体積比が1:4の比でを混合した溶媒にテトラプロピルアンモニウムアイオダイドとヨウ素とを、それぞれの濃度が0.46
モル/L、0.06モル/Lとなるように溶解して電解質溶液を調製した。
[実施例2] ペルオキシチタン酸10%
多孔質金属酸化物半導体膜(2)の形成
実施例1において、ペルオキソチタン酸溶液の90%を分取した以外は同様にしてチタニアコロイド粒子(A)の分散液を調製し、ついで、酸化チタン半導体膜(2)を形成した
。
均細孔径を表1に示した。また、酸化チタン半導体膜(2)の密着性を評価し、結果を表1
に示した。
実施例1において、酸化チタン半導体膜(2)を用いた以外は同様にして光増感材の吸着
を行った。
得られた酸化チタン半導体膜の分光増感色素の吸着量は、酸化チタン半導体膜(2)の比表
面積1cm2あたりの吸着量として表1に示した。
実施例1と同様にして光電気セル(2)を作成し、Voc、Joc、FF、ηを測定し結
果を表1に示した。
[実施例3] ペルオキシチタン酸無し
多孔質金属酸化物半導体膜(2)の形成
実施例1において、ペルオキソチタン酸溶液の全量を用いてチタニアコロイド粒子(A)の分散液を調製し、ついで、ペルオキソチタン酸溶液を混合することなく半導体膜形成用塗布液を調製して用いた以外は同様にして酸化チタン半導体膜(3)を形成した。
均細孔径を表1に示した。また、酸化チタン半導体膜(3)の密着性を評価し、結果を表1
に示した。
実施例1において、酸化チタン半導体膜(3)を用いた以外は同様にして光増感材の吸着
を行った。
表面積1cm2あたりの吸着量として表1に示した。
光電気セル(3)の作成
実施例1と同様にして光電気セル(3)を作成し、Voc、Joc、FF、ηを測定し結
果を表1に示した。
[実施例4] 半導体膜・色素電着法、膜形成助剤無し
多孔質金属酸化物半導体膜(4)の形成
実施例1と同様にして調製したチタニアコロイド粒子(A)の分散液を濃度10%まで濃縮し、残りのペルオキソチタン酸溶液を混合して金属酸化物微粒子分散液を調製した。
した。直流電源として直流電圧装置(菊水電気(株)型式PAD35-10L)を用い、1mmφのSUS線で正極および負極(フッ素ドープした酸化スズ電極)を接続し、50V(DC)の電圧を5分間印加して金属酸化物微粒子の積層をおこなった。ついで、基板を取り出し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線を
照射してペルオキソ酸を分解させ、膜を硬化させた。さらに、300℃で30分間加熱してアニーリングを行って酸化チタン半導体膜(4)を形成した。
均細孔径を表1に示した。また、酸化チタン半導体膜(4)の密着性を評価し、結果を表1
に示した。
実施例1において、半導体膜(4)を形成した基板(このとき酸化チタン半導体膜を酸化
チタンとして55mg含む)を用いた以外は同様にして光増感材の吸着をおこなった。ついで、基板を取り出し、120℃で1時間乾燥した。
表面積1cm2あたりの吸着量として表1に示した。
光電気セル(4)の作成
実施例1と同様にして光電気セル(4)を作成し、Voc、Joc、FF、ηを測定し結
果を表1に示した。
[実施例5] 実施例1で酸化チタン粒径15nm
多孔質金属酸化物半導体膜(5)の形成
18.3gの4塩化チタンを純水で希釈してTiO2として1.0重量%含有する水溶
液を得た。これを撹拌しながら、濃度15重量%のアンモニア水を添加し、pH9.5の白色スラリーを得た。このスラリーを濾過洗浄し、TiO2として濃度10.2重量%の
水和酸化チタンゲルのケーキを得た。このケーキと濃度5%過酸化水素液400gを混合し、ついで80℃に加熱して溶解してペルオキソチタン酸の溶液を調製した。この溶液の90%を分取し、これに濃アンモニア水を添加してpH9に調整し、オートクレーブに入れ、250℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(B)の分散液を調製した。X線回折により結晶性の高いアナターゼ型酸化チタンであった。平均粒子径は表1に示した。次に、上記で得られたチタニアコロイド粒子(B)の分散液を濃度10%まで濃縮し、これに前記ペルオキソチタン酸溶液を混合し、この混合物中のチタンをTiO2に換算した重量の30重量%となるように膜形成助剤としてヒドロキシプロ
ピルセルロースを添加して半導体膜形成用塗布液を調製した。次いで、フッ素ドープした酸化スズを電極として形成した透明ガラス基板に塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、膜を
硬化させた。さらに、300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行って酸化チタン半導体膜(5)を形成した。
均細孔径を表1に示した。また、酸化チタン半導体膜(5)の密着性を評価し、結果を表1
に示した。
実施例1において、酸化チタン半導体膜(5)を用いた以外は同様にして光増感材の吸着
を行った。
得られた酸化チタン半導体膜の分光増感色素の吸着量は、酸化チタン半導体膜(5)の比表
面積1cm2あたりの吸着量として表1に示した。
実施例1と同様にして光電気セル(5)を作成し、Voc、Joc、FF、ηを測定し結
果を表1に示した。
[実施例6] 実施例4で酸化チタン粒径15nm
多孔質金属酸化物半導体膜(6)の形成
実施例5と同様にして調製したチタニアコロイド粒子(B)の分散液を濃度10%まで濃縮し、残りのペルオキソチタン酸溶液を混合して金属酸化物微粒子分散液を調製した。
1mmφのSUS線で正極および負極(フッ素ドープした酸化スズ電極)を接続し、50V(DC)の電圧を5分間印加して金属酸化物微粒子の積層をおこなった。ついで、基板を
取り出し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線
を照射してペルオキソ酸を分解させ、膜を硬化させた。さらに、300℃で30分間加熱してアニーリングを行って酸化チタン半導体膜(6)を形成した。
均細孔径を表1に示した。また、酸化チタン半導体膜(6)の密着性を評価し、結果を表1
に示した。
実施例1において、半導体膜(6)を形成した基板(このとき酸化チタン半導体膜を酸化
チタンとして51mg含む)を用いた以外は同様にして光増感材の吸着をおこなった。ついで、基板を取り出し、120℃で1時間乾燥した。
表面積1cm2あたりの吸着量として表1に示した。
光電気セル(6)の作成
実施例1と同様にして光電気セル(6)を作成し、Voc、Joc、FF、ηを測定し結
果を表1に示した。
[実施例7] 実施例1で光増感材を2種以上使用
多孔質金属酸化物半導体膜(7)の形成
実施例1と同様にして酸化チタン半導体膜(7)を形成した。
光増感材としてシス−(SCN-)−ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボ
キシレート)ルテニウム(II)で表されるルテニウム錯体の濃度3×10-4モル/リットル、(2,2’:6,2’'テルピリジン−4,4',4''−トリカルボキシレート)ルテニ
ウム(II)トリス(テトラブチルアンモニウム)トリス(イソチオシアネート)の濃度1×10-4モル/リットル、のエタノール溶液300gを調製した。
得られた酸化チタン半導体膜の分光増感色素の吸着量は、酸化チタン半導体膜(7)の比
表面積1cm2あたりの吸着量として表1に示した。
実施例1と同様にして光電気セル(7)を作成し、Voc、Joc、FF、ηを測定し結
果を表1に示した。
[比較例1] (従来の吸着法)
多孔質金属酸化物半導体膜(R1)の形成
実施例1と同様にして酸化チタン半導体膜(R1)を形成した。
光増感材としてシス−(SCN-)−ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボ
キシレート)ルテニウム(II)で表されるルテニウム錯体の濃度3×10-4モル/リットルのエタノール溶液を調製した。この光増感材溶液を、rpm100スピナーを用い、酸化チタン半導体膜(R1)上へ塗布して乾燥した。この塗布および乾燥工程を5回行った。得られた酸化チタン半導体膜(R1)の分光増感色素の吸着量は、酸化チタン半導体膜(R1)の比表面積1cm2あたりの吸着量として表1に示した。
実施例1と同様にして光電気セル(R1)を作成し、Voc、Joc、FF、ηを測定し結果を表1に示した。
[比較例2] (従来の吸着法)
多孔質金属酸化物半導体膜(R2)の形成
実施例5と同様にして酸化チタン半導体膜(R2)を形成した。
光増感材としてシス−(SCN-)−ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボ
キシレート)ルテニウム(II)で表されるルテニウム錯体の濃度3×10-4モル/リットルのエタノール溶液を調製した。この光増感材溶液を、rpm100スピナーを用い、酸化チタン半導体膜(R2)上へ塗布して乾燥した。この塗布および乾燥工程を5回行った。得られた酸化チタン半導体膜(R2)の分光増感色素の吸着量は、酸化チタン半導体膜(R2)の比表面積1cm2あたりの吸着量として表1に示した。
実施例1と同様にして光電気セル(R2)を作成し、Voc、Joc、FF、ηを測定し結果を表1に示した。
2・・・・・金属酸化物半導体膜
3・・・・・透明電極層
4・・・・・電解質
5・・・・・絶縁基板
6・・・・・透明絶縁基板
Claims (5)
- 基材の表面に電極層を形成する工程と、
前記電極層の表面に多孔質金属酸化物半導体膜を形成する工程と、
前記多孔質金属酸化物半導体膜が形成された基板を光増感材溶液に浸漬し、前記電極層と光増感材溶液に直流電圧を印加して前記多孔質金属酸化物半導体膜に光増感材を吸着させる工程と、
対向基板の表面に対向電極層を形成する工程と、
前記電極層と前記対向電極層が対向するように前記基板と前記対向基板を配置し、前記多孔質金属酸化物半導体膜と前記対向電極層との間に電解質層を形成する工程と、を含むことを特徴とする光電気セルの製造方法。 - 前記多孔質金属酸化物半導体膜が、前記電極層と金属酸化物粒子分散液に直流電圧を印加して形成されることを特徴とする請求項1に記載の光電気セルの製造方法。
- 前記金属酸化物粒子分散液がペルオキシチタン酸を含むことを特徴とする請求項2に記載の光電気セルの製造方法。
- 前記金属酸化物粒子の平均粒子径が5〜3000nmの範囲に有ることを特徴とする請求項2または3に記載の光電気セルの製造方法。
- 形成された多孔質金属酸化物半導体膜の細孔容積が0.05〜0.8ml/gであり、平均細孔径が2〜250nmの範囲にあることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光電気セルの製造方法。
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