JP5251149B2 - Laminated body for oxide semiconductor electrode, oxide semiconductor electrode, and dye-sensitized solar cell module - Google Patents

Laminated body for oxide semiconductor electrode, oxide semiconductor electrode, and dye-sensitized solar cell module Download PDF

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Description

本発明は、色素増感型太陽電池等に好適に用いられる酸化物半導体電極、当該酸化物半導体電極を作製するため好適に用いられる酸化物半導体電極用積層体、および、酸化物半導体電極が用いられた色素増感型太陽電池モジュール等に関するものである。   The present invention uses an oxide semiconductor electrode suitably used for a dye-sensitized solar cell and the like, a laminate for an oxide semiconductor electrode suitably used for producing the oxide semiconductor electrode, and an oxide semiconductor electrode The present invention relates to a dye-sensitized solar cell module and the like.

近年、二酸化炭素の増加が原因とされる地球温暖化等の環境問題が深刻となり、世界的にその対策が進められている。中でも環境に対する負荷が小さく、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に関する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は、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、および化合物半導体太陽電池などが既に実用化されているが、これらの太陽電池は製造コストが高い等の問題がある。そこで、環境負荷が小さく、かつ製造コストを削減できる太陽電池として、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。
このような色素増感型太陽電池には、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層を有する酸化物半導体電極が用いられている。
In recent years, environmental problems such as global warming caused by an increase in carbon dioxide have become serious, and countermeasures are being promoted worldwide. In particular, active research and development on solar cells using solar energy as a clean energy source with a low environmental impact is underway. As such solar cells, single crystal silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells, compound semiconductor solar cells and the like have already been put into practical use, but these solar cells have high production costs, etc. There is a problem. Therefore, as a solar cell that has a small environmental load and can reduce the manufacturing cost, a dye-sensitized solar cell has attracted attention and research and development has been promoted.
In such a dye-sensitized solar cell, an oxide semiconductor electrode having a porous layer containing metal oxide semiconductor fine particles is used.

色素増感型太陽電池セルの一般的な構成の一例を図5に示す。図5に例示するように、一般的な色素増感型太陽電池セル100は、基材111上に、第1電極層112および色素増感剤を担持した金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層113がこの順で積層した酸化物半導体電極110と、対向基材121上に第2電極層122が形成された対電極基材120との間に、酸化還元対を有する電解質層101がシール材102の内側に形成された構成を有するものである。そして、金属酸化物半導体微粒子の表面に吸着した色素増感剤が、基材111側から太陽光を受光することによって励起され、励起された電子が第1電極層へ伝導し、外部回路を通じて第2電極層へ伝導される。その後、酸化還元対を介して色素増感剤の基底準位に電子が戻ることよって発電するものである。このような色素増感型太陽電池としては、上記多孔質層を多孔質二酸化チタンから構成し、色素増感剤の含有量を増加させたグレッチェルセルが代表的であり、発電効率の高い色素増感型太陽電池として広く研究の対象となっている。また、近年においては複数の色素増感型太陽電池セルを並列または直列に連結させることにより、起電力の高い色素増感型太陽電池モジュールが知られるようになっている(例えば、特許文献1)。   An example of a general configuration of the dye-sensitized solar cell is shown in FIG. As illustrated in FIG. 5, a general dye-sensitized solar cell 100 includes a porous layer including metal oxide semiconductor fine particles carrying a first electrode layer 112 and a dye sensitizer on a substrate 111. An electrolyte layer 101 having a redox pair is a sealing material between the oxide semiconductor electrode 110 in which the layers 113 are stacked in this order and the counter electrode substrate 120 in which the second electrode layer 122 is formed on the counter substrate 121. 102 has a configuration formed inside 102. Then, the dye sensitizer adsorbed on the surface of the metal oxide semiconductor fine particles is excited by receiving sunlight from the substrate 111 side, and the excited electrons are conducted to the first electrode layer, and are then passed through the external circuit. Conducted to two electrode layers. Thereafter, electricity is generated by returning the electrons to the ground level of the dye sensitizer through the redox pair. A typical example of such a dye-sensitized solar cell is a Gretcher cell in which the porous layer is made of porous titanium dioxide and the content of the dye sensitizer is increased. It has been widely studied as a sensitized solar cell. In recent years, a dye-sensitized solar cell module having a high electromotive force has been known by connecting a plurality of dye-sensitized solar cells in parallel or in series (for example, Patent Document 1). .

ここで、上記グレッチェルセルの特徴である多孔質の多孔質層を形成するには、一般的に多孔質層形成用組成物に対して300℃〜700℃での焼成処理を行うことが必要である。したがって、上記基材としては、焼成処理に耐え得る耐熱性を有する材質でなければ用いることができず、一般的な高分子フィルムは使用することができない問題点があった。   Here, in order to form the porous layer that is characteristic of the above-described Gretchel cell, it is generally necessary to perform a baking treatment at 300 ° C. to 700 ° C. on the porous layer forming composition. It is. Therefore, the base material cannot be used unless it is a heat-resistant material that can withstand the baking treatment, and a general polymer film cannot be used.

このような問題点に対し、特許文献2には、耐熱基板上に金属酸化物半導体微粒子を含有する多孔質層を形成した後、当該多孔質層上に金属酸化物からなる電極層を形成することによって酸化物半導体電極用積層体を形成し、次に、酸化物半導体電極用積層体の電極層上に基材を接着させ、さらに耐熱基板を剥離することによって酸化物半導体電極を形成する方法(転写法)が開示されている。このような転写法によれば、耐熱基板上で焼成した多孔質層を転写することにより、任意の基材上へ多孔質層を形成することが可能である。したがって、このような転写法は酸化物半導体電極の用途等に応じて適当な基材を選択することができる点において有用である。特に近年、色素増感型太陽電池についてもフレキシブル化が望まれているところ、上記転写法によればフレキシブルな基材を用いてフレキシブルな酸化物半導体電極を容易に作製することができる点において有用である。   In order to solve such problems, Patent Document 2 discloses that after a porous layer containing metal oxide semiconductor fine particles is formed on a heat-resistant substrate, an electrode layer made of a metal oxide is formed on the porous layer. Forming the oxide semiconductor electrode laminate, and then bonding the base material onto the electrode layer of the oxide semiconductor electrode laminate, and further peeling the heat-resistant substrate to form the oxide semiconductor electrode (Transfer method) is disclosed. According to such a transfer method, it is possible to form a porous layer on an arbitrary base material by transferring the porous layer baked on the heat-resistant substrate. Therefore, such a transfer method is useful in that an appropriate base material can be selected according to the use of the oxide semiconductor electrode. Particularly in recent years, there has been a demand for flexibility in dye-sensitized solar cells, which is useful in that a flexible oxide semiconductor electrode can be easily produced using a flexible substrate according to the above transfer method. It is.

ところで、上述したような酸化物半導体電極が用いられた色素増感型太陽電池においては、上記第1電極層として基材側からの入射光を妨げることがないように透明な材料が用いられることが一般的である。そして、このような材料としては、ITO(インジウムスズ酸化物)、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)等の金属酸化物が主に用いられてきた。しかしながら、このような金属酸化物は、電気抵抗が十分に低いものではないことから、第1電極層の電気抵抗に起因して、色素増感型太陽電池の光電変換効率が低下してしまうという問題点が指摘されていた。   By the way, in the dye-sensitized solar cell using the oxide semiconductor electrode as described above, a transparent material is used as the first electrode layer so as not to prevent incident light from the substrate side. Is common. As such materials, metal oxides such as ITO (indium tin oxide) and FTO (fluorine-doped tin oxide) have been mainly used. However, since such a metal oxide does not have a sufficiently low electric resistance, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell is reduced due to the electric resistance of the first electrode layer. Problems were pointed out.

このような問題に対し、特許文献3には電極層と電解質層との間に電極層より抵抗値の低い金属また合金からなる導電層を設けることで光電変換効率を改善する方法が開示されている。しかしながら、このような方法では上記電極層より抵抗値の低い金属または合金からなる導電層を設けることで光電変換効率は改善させることができるものの、上記導電層が、電解質層に含まれるヨウ素等によって腐食されてしまうという問題点が指摘されていた。さらに、上述した特許文献1においては、複数の色素増感型太陽電池セルを隔てる封止剤で上記導電層を覆うことにより、導電層が腐食されることを防止することが開示されているが、このような方法によってもなお上記導電層の腐食を十分に防止することはできないのが現状である。さらに、上記特許文献1および特許文献2のように、上記電極層と上記電解質層との間に導電層を配置する場合、上記導電層の厚みは、色素増感型太陽電池のセルギャップ以上に厚くすることができないという制約を受けることになる。したがって、上記導電層を形成したとしても、厚みが不十分であることから、光電変換効率の向上に寄与できないという問題点も指摘されていた。   For such a problem, Patent Document 3 discloses a method for improving photoelectric conversion efficiency by providing a conductive layer made of a metal or alloy having a lower resistance value than the electrode layer between the electrode layer and the electrolyte layer. Yes. However, in such a method, although the photoelectric conversion efficiency can be improved by providing a conductive layer made of a metal or alloy having a lower resistance value than the electrode layer, the conductive layer is formed by iodine or the like contained in the electrolyte layer. The problem of being corroded has been pointed out. Furthermore, Patent Document 1 described above discloses that the conductive layer is prevented from being corroded by covering the conductive layer with a sealant that separates a plurality of dye-sensitized solar cells. However, even in such a method, it is still impossible to sufficiently prevent corrosion of the conductive layer. Further, as in Patent Document 1 and Patent Document 2, when a conductive layer is disposed between the electrode layer and the electrolyte layer, the thickness of the conductive layer is greater than the cell gap of the dye-sensitized solar cell. There is a restriction that it cannot be thickened. Accordingly, it has been pointed out that even if the conductive layer is formed, the thickness is insufficient, so that it cannot contribute to the improvement of photoelectric conversion efficiency.

国際公開第97/16838号パンフレットWO 97/16838 pamphlet 特開2002−184475号公報JP 2002-184475 A 特開2003−203681号公報JP 2003-203681 A

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、転写法により従来よりも厚みが大きい導電層を備えることにより、光電変換効率が高く、かつ耐久性に優れた色素増感型太陽電池モジュールを作製することが可能な、酸化物半導体電極用積層体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 such problems, and is provided with a conductive layer having a thickness larger than that of a conventional transfer method, whereby a dye-sensitized type having high photoelectric conversion efficiency and excellent durability. The main object is to provide a laminated body for an oxide semiconductor electrode capable of producing a solar cell module.

上記課題を解決するために本発明は、耐熱性を有する耐熱基板と、上記耐熱基板上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層と、上記剥離層を覆うように形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有し、上記剥離層よりも空孔率が低い酸化物半導体層と、上記酸化物半導体層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上にパターン状に形成された導電層とを有することを特徴とする、酸化物半導体電極用積層体を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a heat-resistant substrate having heat resistance, a release layer formed in a pattern on the heat-resistant substrate, containing metal oxide semiconductor fine particles, and formed to cover the release layer An oxide semiconductor layer containing metal oxide semiconductor fine particles and having a lower porosity than the release layer, a first electrode layer formed on the oxide semiconductor layer and made of a metal oxide, and the first There is provided a stacked body for an oxide semiconductor electrode, characterized by having a conductive layer formed in a pattern on a region where one electrode layer is formed and the release layer is not formed.

本発明によれば、上記導電層が上記第1電極層上に形成されていることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて色素増感型太陽電池モジュールを作製した際に、上記導電層が厚みの制約を受けることがない。このため、本発明によれば任意の厚みで導電層を形成することができる結果、従来よりも厚みの大きい導電層を有することにより、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池モジュールを作製することが可能な、酸化物半導体電極用積層体を得ることができる。
また、本発明の酸化物半導体電極用積層体は、上記導電層が上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上に形成されていることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製した色素増感型太陽電池モジュールにおいて、上記導電層が酸化還元対の作用によって腐食されることを防止できる。このため、本発明によれば耐久性の高い色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。
さらに、本発明の酸化物半導体電極用積層体は、上記導電層が形成された第1電極側の表面を任意の基材に接着させ、上記耐熱基板を剥離することより、転写法を用いて酸化物半導体電極を作製することができるものである。ここで、本発明においては上記剥離層がパターン状に形成されていることから、上記耐熱基板を剥離する際に上記剥離層が形成されている部位のみを選択的に任意の基材上に転写することができる。このため、本発明によれば、上記酸化物半導体層がパターニングされた酸化物半導体電極を簡易な工程で作製することができる結果、高生産性で色素増感型太陽電池モジュールを作製することができる。
このようなことから、本発明によれば従来よりも厚みが大きい導電層を備えることにより、光電変換効率が高く、かつ耐久性に優れた色素増感型太陽電池モジュールを転写法によって作製することが可能な、酸化物半導体電極用積層体を提供することができる。
According to the present invention, when the conductive layer is formed on the first electrode layer, when the dye-sensitized solar cell module is manufactured using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention, The conductive layer is not restricted by thickness. For this reason, according to this invention, as a result of being able to form a conductive layer with arbitrary thickness, a dye-sensitized solar cell module with high photoelectric conversion efficiency is produced by having a conductive layer thicker than before. An oxide semiconductor electrode stack that can be obtained can be obtained.
In addition, the oxide semiconductor electrode laminate according to the present invention includes the conductive layer on the first electrode layer and the region where the release layer is not formed. In the dye-sensitized solar cell module manufactured using the laminated body for an oxide semiconductor electrode, the conductive layer can be prevented from being corroded by the action of the redox couple. For this reason, according to this invention, a highly durable dye-sensitized solar cell module can be obtained.
Furthermore, the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention uses a transfer method by bonding the surface on the first electrode side on which the conductive layer is formed to an arbitrary base material and peeling off the heat-resistant substrate. An oxide semiconductor electrode can be manufactured. Here, in the present invention, since the release layer is formed in a pattern, only the portion where the release layer is formed is selectively transferred onto an arbitrary base material when the heat-resistant substrate is peeled off. can do. For this reason, according to the present invention, the oxide semiconductor electrode in which the oxide semiconductor layer is patterned can be manufactured in a simple process. As a result, a dye-sensitized solar cell module can be manufactured with high productivity. it can.
Therefore, according to the present invention, a dye-sensitized solar cell module having high photoelectric conversion efficiency and excellent durability is prepared by a transfer method by providing a conductive layer having a thickness larger than that of the conventional one. The laminated body for oxide semiconductor electrodes which can be provided can be provided.

本発明の酸化物半導体電極用積層体においては、上記導電層の厚みが1μm〜500μmの範囲内であることが好ましい。上記導電層の厚みがこのような範囲内であることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を、さらに光電変換効率の高い色素増感型太陽電池モジュールを作製することが可能なものにできるからである。   In the laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention, it is preferable that the thickness of the said conductive layer exists in the range of 1 micrometer-500 micrometers. When the thickness of the conductive layer is within such a range, the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention can be used to produce a dye-sensitized solar cell module with higher photoelectric conversion efficiency. Because it can.

また本発明は、基材と、上記基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層と、上記接着層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、上記第1電極層上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、上記第1電極層上であり、かつ、上記多孔質層が形成されていない領域に形成された封止層と、上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記封止層が形成された領域と対向する位置に、上記接着層に収納されるように形成された導電層と、を有することを特徴とする酸化物半導体電極を提供する。   The present invention also includes a base material, an adhesive layer formed on the base material and made of a thermoplastic resin, a first electrode layer formed on the adhesive layer and made of a metal oxide, and the first electrode layer. A porous layer including a metal oxide semiconductor fine particle formed in a pattern on the first electrode layer and a sealing layer formed in a region where the porous layer is not formed; A conductive layer formed on the surface of the first electrode layer on the adhesive layer side and in a position facing the region where the sealing layer is formed so as to be accommodated in the adhesive layer. An oxide semiconductor electrode is provided.

本発明によれば、上記導電層が上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記接着層に収納されるように形成されていることにより、上記導電層の厚みが特に制約を受けることがない。このため、本発明によれば任意の厚みで導電層を形成することができる結果、従来よりも厚みの大きい導電層を有することにより、光電変換効率の高い酸化物半導体電極を得ることができる。
また、本発明の酸化物半導体電極は、上記導電層が上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記封止層が形成された領域と対向する位置に、上記接着層に収納されるように形成されていることにより、本発明の酸化物半導体電極を用いて作製した色素増感型太陽電池モジュールにおいて、上記導電層が酸化還元対の作用によって腐食されることを防止できる。このため、本発明によれば耐久性の高い色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。
According to the present invention, the conductive layer is formed on the surface of the first electrode layer on the adhesive layer side so as to be housed in the adhesive layer. There are no restrictions. For this reason, according to the present invention, the conductive layer can be formed with an arbitrary thickness. As a result, an oxide semiconductor electrode with high photoelectric conversion efficiency can be obtained by having a conductive layer with a thickness larger than that of the conventional one.
Moreover, the oxide semiconductor electrode of the present invention is such that the conductive layer is on the surface of the first electrode layer on the side of the adhesive layer, and is located at a position facing the region where the sealing layer is formed. In the dye-sensitized solar cell module produced using the oxide semiconductor electrode of the present invention, the conductive layer is prevented from being corroded by the action of the redox couple. it can. For this reason, according to this invention, a highly durable dye-sensitized solar cell module can be obtained.

本発明の酸化物半導体電極においては、上記導電層の厚みが1μm〜500μmの範囲内であることが好ましい。上記導電層の厚みがこのような範囲内であることにより、本発明の酸化物半導体電極を用いて、より光電変換効率の高い色素増感型太陽電池モジュールを作製することができるからである。   In the oxide semiconductor electrode of the present invention, the conductive layer preferably has a thickness in the range of 1 μm to 500 μm. This is because when the thickness of the conductive layer is within such a range, a dye-sensitized solar cell module with higher photoelectric conversion efficiency can be manufactured using the oxide semiconductor electrode of the present invention.

さらに本発明は、上記本発明に係る酸化物半導体電極、および、対向基材と、上記対向基材上に形成され、金属酸化物からなる第2電極層とを有する対電極基材が、上記多孔質層と上記第2電極層とが対向するように上記封止層を介して接着されており、さらに上記酸化物半導体電極、上記対電極基材との間に酸化還元対を含む電解質層が形成された構成を有することを特徴とする、色素増感型太陽電池モジュールを提供する。   Furthermore, the present invention provides the above-described oxide semiconductor electrode according to the present invention, a counter substrate, and a counter electrode substrate having a second electrode layer formed on the counter substrate and made of a metal oxide. An electrolyte layer that is bonded via the sealing layer so that the porous layer and the second electrode layer face each other, and further includes a redox pair between the oxide semiconductor electrode and the counter electrode substrate The present invention provides a dye-sensitized solar cell module characterized by having a structure in which is formed.

本発明によれば、複数の色紙増感型太陽電池セルが並列に連結された構成を有し、さらに上記本発明に係る酸化物半導体電極が用いられていることにより、優れた光電変換効率を示し、かつ耐久性に優れた色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。   According to the present invention, a plurality of colored paper-sensitized solar cells are connected in parallel, and the oxide semiconductor electrode according to the present invention is used, so that excellent photoelectric conversion efficiency is achieved. It is possible to obtain a dye-sensitized solar cell module that is excellent in durability.

本発明は、転写法により従来よりも厚みが大きい導電層を備えることにより、光電変換効率が高く、かつ耐久性に優れた色素増感型太陽電池モジュールを作製することが可能な、酸化物半導体電極用積層体を提供することができるという効果を奏する。   The present invention provides an oxide semiconductor capable of producing a dye-sensitized solar cell module having high photoelectric conversion efficiency and excellent durability by including a conductive layer having a thickness larger than that of a conventional method by a transfer method. There exists an effect that the laminated body for electrodes can be provided.

本発明は、酸化物半導体電極用積層体、酸化物半導体電極および色素増感型太陽電池モジュールに関するものである。
以下、これらについて順に説明する。
The present invention relates to an oxide semiconductor electrode laminate, an oxide semiconductor electrode, and a dye-sensitized solar cell module.
Hereinafter, these will be described in order.

A.酸化物半導体電極用積層体
まず、本発明の酸化物半導体電極用積層体について説明する。上述したように本発明の酸化物半導体電極用積層体は、耐熱性を有する耐熱基板と、上記耐熱基板上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層と、上記剥離層を覆うように形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有し、上記剥離層よりも空孔率が低い酸化物半導体層と、上記酸化物半導体層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上にパターン状に形成された導電層とを有することを特徴とするものである。
A. First, the laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention is demonstrated. As described above, the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention includes a heat-resistant substrate having heat resistance, a release layer formed in a pattern on the heat-resistant substrate and containing metal oxide semiconductor fine particles, and the release layer. And an oxide semiconductor layer containing metal oxide semiconductor fine particles and having a lower porosity than the release layer, and a first electrode formed on the oxide semiconductor layer and made of a metal oxide And a conductive layer formed in a pattern on a region on the first electrode layer and on which the release layer is not formed.

このような本発明の酸化物半導体電極用積層体について説明する。図1は本発明の酸化物半導体電極用積層体の一例を示す概略断面図である。図1に例示するように本発明の酸化物半導体電極10は、耐熱性を有する耐熱基板1と、上記耐熱基板1上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層2と、上記剥離層2を覆うように形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有し、上記剥離層2よりも空孔率が低い酸化物半導体層3と、上記酸化物半導体層3上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層4と、上記第1電極層4上に形成された導電層5とを有するものである。また本発明の酸化物半導体電極用積層体10は、上記導電層5が、上記第1電極層4上であって、上記剥離層2が形成されていない領域上にパターン状に形成されているものである。   Such a laminated body for oxide semiconductor electrodes of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. As illustrated in FIG. 1, an oxide semiconductor electrode 10 of the present invention includes a heat-resistant substrate 1 having heat resistance, a release layer 2 formed in a pattern on the heat-resistant substrate 1 and containing metal oxide semiconductor fine particles. The oxide semiconductor layer 3 is formed on the oxide semiconductor layer 3 so as to cover the release layer 2 and contains metal oxide semiconductor fine particles and has a lower porosity than the release layer 2. The first electrode layer 4 is made of a metal oxide, and the conductive layer 5 is formed on the first electrode layer 4. In the oxide semiconductor electrode laminate 10 according to the present invention, the conductive layer 5 is formed in a pattern on the first electrode layer 4 and on the region where the release layer 2 is not formed. Is.

本発明の酸化物半導体電極用積層体は、主に色素増感型太陽電池モジュール作製するのに好適な酸化物半導体電極を作製するために好適に用いられるものである。ここで、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極を作製する代表的な方法について図を参照しながら説明する。図2は本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて、酸化物半導体電極を作製する方法の一例を示す概略図である。図2に例示するように、本発明の酸化物半導体電極用積層体10は、当該酸化物半導体電極用積層体10を用い(図2(a))、上記酸化物半導体電極用積層体10の第1電極層4上に、接着層22を介して基材21を接着する基材接着工程(図2(b))と、上記耐熱基板1を剥離する耐熱基板剥離工程(図2(c))と、により、酸化物半導体電極20’を作製するために好適に用いられるものである(図2(d))。ここで、本発明の酸化物半導体電極用積層体10は、上記パターン状に形成された剥離層2を有することにより、上記耐熱基板剥離工程において上記剥離層が形成された領域のみを選択的に耐熱基板1から剥離することができる。このため、本発明の酸化物半導体電極用積層体10を用いて作製される酸化物半導体電極20’は、上記酸化物半導体層3がパターン状に形成されたものになる。したがって、本発明の酸化物半導体電極用積層体10は、モジュール素子を作製するために好適に用いられる酸化物半導体電極を20’を容易に作製することができるものであるといえる。   The laminate for an oxide semiconductor electrode of the present invention is suitably used for producing an oxide semiconductor electrode suitable mainly for producing a dye-sensitized solar cell module. Here, a typical method for manufacturing an oxide semiconductor electrode using the stacked body for oxide semiconductor electrodes of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic view illustrating an example of a method for manufacturing an oxide semiconductor electrode using the stacked body for oxide semiconductor electrodes of the present invention. As illustrated in FIG. 2, the oxide semiconductor electrode stacked body 10 of the present invention uses the oxide semiconductor electrode stacked body 10 (FIG. 2A), and the oxide semiconductor electrode stacked body 10. A base material bonding step (FIG. 2B) for bonding the base material 21 on the first electrode layer 4 via the adhesive layer 22, and a heat resistant substrate peeling step for peeling the heat resistant substrate 1 (FIG. 2C). Thus, the oxide semiconductor electrode 20 ′ is preferably used for manufacturing the oxide semiconductor electrode 20 ′ (FIG. 2D). Here, the oxide semiconductor electrode laminate 10 according to the present invention has the release layer 2 formed in the pattern, so that only the region where the release layer is formed in the heat-resistant substrate release step is selectively used. The heat-resistant substrate 1 can be peeled off. For this reason, the oxide semiconductor electrode 20 ′ manufactured using the oxide semiconductor electrode stack 10 of the present invention has the oxide semiconductor layer 3 formed in a pattern. Therefore, it can be said that the oxide semiconductor electrode stacked body 10 of the present invention can easily produce 20 'of an oxide semiconductor electrode suitably used for producing a module element.

本発明の酸化物半導体電極用積層体によれば、上記第1電極層上に形成されていることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて色素増感型太陽電池モジュールを作製した際に、上記導電層が厚みの制約を受けることがない。このため、本発明によれば任意の厚みで導電層を形成することができる結果、従来よりも厚みの大きい導電層を有することにより、光電変換効率の高い色素増感型太陽電池モジュールを作製することが可能な、酸化物半導体電極用積層体を得ることができる。
また、本発明の酸化物半導体電極用積層体は、上記導電層が上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上に形成されていることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製した色素増感型太陽電池モジュールにおいて、上記導電層が酸化還元対の作用によって腐食されることを防止できる。このため、本発明によれば耐久性の高い色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。
さらに、本発明の酸化物半導体電極用積層体は、上記導電層が形成された第1電極側の表面を任意の基材に接着させ、上記耐熱基板を剥離することより、転写法を用いて酸化物半導体電極を作製することができるものであるが、本発明においては上記剥離層がパターン状に形成されていることから、上記耐熱基板を剥離する際に上記剥離層が形成されている部位のみを選択的に任意の基材上に転写することができる。このため、本発明によれば、上記酸化物半導体層がパターニングされた酸化物半導体電極を簡易な工程で作製することができる結果、高生産性で色素増感型太陽電池モジュールを作製することができる。
このようなことから、本発明によれば従来よりも厚みが大きい導電層を備えることにより、光電変換効率の高く、かつ耐久性に優れた色素増感型太陽電池モジュールを転写法によって作製することが可能な、酸化物半導体電極用積層体を提供することができる。
According to the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention, a dye-sensitized solar cell module is produced using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention by being formed on the first electrode layer. In this case, the conductive layer is not restricted by the thickness. For this reason, according to this invention, as a result of being able to form a conductive layer with arbitrary thickness, a dye-sensitized solar cell module with high photoelectric conversion efficiency is produced by having a conductive layer thicker than before. An oxide semiconductor electrode stack that can be obtained can be obtained.
In addition, the oxide semiconductor electrode laminate according to the present invention includes the conductive layer on the first electrode layer and the region where the release layer is not formed. In the dye-sensitized solar cell module manufactured using the laminated body for an oxide semiconductor electrode, the conductive layer can be prevented from being corroded by the action of the redox couple. For this reason, according to this invention, a highly durable dye-sensitized solar cell module can be obtained.
Furthermore, the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention uses a transfer method by bonding the surface on the first electrode side on which the conductive layer is formed to an arbitrary base material and peeling off the heat-resistant substrate. An oxide semiconductor electrode can be manufactured. In the present invention, since the release layer is formed in a pattern, the release layer is formed when the heat-resistant substrate is peeled off. Only can be selectively transferred onto any substrate. For this reason, according to the present invention, the oxide semiconductor electrode in which the oxide semiconductor layer is patterned can be manufactured in a simple process. As a result, a dye-sensitized solar cell module can be manufactured with high productivity. it can.
For this reason, according to the present invention, a dye-sensitized solar cell module having high photoelectric conversion efficiency and excellent durability can be produced by a transfer method by providing a conductive layer having a larger thickness than the conventional one. The laminated body for oxide semiconductor electrodes which can be provided can be provided.

本発明の酸化物半導体電極は、少なくとも耐熱基板、剥離層、酸化物半導体層、導電層および第1電極層を有するものであり、必要に応じて他の任意の構成を有してもよいものである。
以下、本発明の酸化物半導体電極に用いられる各構成について順に説明する。
The oxide semiconductor electrode of the present invention has at least a heat-resistant substrate, a release layer, an oxide semiconductor layer, a conductive layer, and a first electrode layer, and may have any other configuration as necessary. It is.
Hereafter, each structure used for the oxide semiconductor electrode of this invention is demonstrated in order.

1.導電層
まず、本発明に用いられる導電層について説明する。本発明に用いられる導電層は、後述する第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上にパターン状に形成されたものであり、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製される酸化物半導体電極において、酸化物半導体層等での光電変換によって生じる電流を集電する機能を有するものである。
以下、このような導電層について説明する。
1. Conductive layer First, the conductive layer used in the present invention will be described. The conductive layer used in the present invention is formed on the first electrode layer described later and in a pattern on the region where the release layer is not formed. An oxide semiconductor electrode manufactured using a body has a function of collecting current generated by photoelectric conversion in an oxide semiconductor layer or the like.
Hereinafter, such a conductive layer will be described.

本発明に用いられる導電層は、後述する第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域上にパターン状に形成されるものである。そして、このような態様で導電層が形成されていることにより、特に厚みに制約を受けることがなく任意の厚みで導電層を形成することができるものである。ここで、上記「剥離層が形成されていない領域上」とは、本発明の酸化物半導体電極用積層体を第1電極層の表面に対する垂線方向から正視した場合に、導電層が形成されている位置と、剥離層が形成されている位置とが重ならないことを意味するものである。   The conductive layer used in the present invention is formed in a pattern on a first electrode layer described later and on a region where the release layer is not formed. And since a conductive layer is formed in such an aspect, a conductive layer can be formed with arbitrary thickness, without receiving restrictions in particular in thickness. Here, “on the region where the release layer is not formed” means that the conductive layer is formed when the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is viewed from the direction perpendicular to the surface of the first electrode layer. This means that the position where the release layer is formed and the position where the release layer is formed do not overlap.

本発明に用いられる導電層は上述した集電機能を有するものであることから、電気抵抗を小さくするためにも厚みは大きいほど好ましいものである。なかでも本発明に用いられる導電層の厚みは、1μm〜500μmの範囲内であることが好ましく、3μm〜200μmの範囲内であることがより好ましく、5μm〜80μmの範囲内であることがさらに好ましい。導電層の厚みが上記範囲よりも大きいと本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて、酸化物半導体電極を作製することが困難になる場合があるからである。また、上記範囲よりも薄いと、導電層の導電性が不十分になる可能性があるからである。   Since the conductive layer used in the present invention has the above-described current collecting function, it is preferable that the thickness is large in order to reduce the electric resistance. In particular, the thickness of the conductive layer used in the present invention is preferably in the range of 1 μm to 500 μm, more preferably in the range of 3 μm to 200 μm, and still more preferably in the range of 5 μm to 80 μm. . This is because when the thickness of the conductive layer is larger than the above range, it may be difficult to manufacture the oxide semiconductor electrode using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. Moreover, it is because the electroconductivity of a conductive layer may become inadequate when it is thinner than the said range.

本発明に用いられる導電層を構成する材料としては、導電性を有し、所望のパターン状に形成することができる導電性材料であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に用いられる導電性材料は、後述する第1電極層の代表的な構成材料であるITO(インジウムスズ酸化物)、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)等の透明金属酸化物より導電性が高いものであることが好ましい。   The material constituting the conductive layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is conductive and can be formed in a desired pattern. In particular, the conductive material used in the present invention is more conductive than transparent metal oxides such as ITO (indium tin oxide) and FTO (fluorine-doped tin oxide), which are typical constituent materials of the first electrode layer described later. Is preferably high.

このような上記導電性材料としては、金属、合金、および炭素等を挙げることができる。なかでも、本発明においてはTi、Pt、Al、Ag、Ag合金(Ag/Pd、Ag/Nd、Ag/Au)、Cu、Cu合金等の1種または2種以上が用いられる。これらの合金は、導電性材料のなかでも特に導電性が高いことから、より集電効率に優れた導電層を得ることができるからである。
なお、本発明においては導電層が、第1電極層の耐熱基板とは反対側の表面上に形成されていることから、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製した酸化物半導体電極を、色素増感型太陽電池モジュールに用いた場合であっても、上記導電層が酸化還元対等によって腐食されることが少ない。したがって、本発明においては上記導電性材料を選択する際に、特に耐腐食性等を考慮することなく、任意の導電性材料を選択することができるという利点もある。
Examples of the conductive material include metals, alloys, and carbon. Among them, in the present invention, one or more of Ti, Pt, Al, Ag, Ag alloy (Ag / Pd, Ag / Nd, Ag / Au), Cu, Cu alloy, etc. are used. This is because these alloys have a particularly high conductivity among the conductive materials, and thus a conductive layer having a higher current collection efficiency can be obtained.
In the present invention, since the conductive layer is formed on the surface of the first electrode layer opposite to the heat-resistant substrate, for example, an oxide produced using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. Even when the semiconductor electrode is used in a dye-sensitized solar cell module, the conductive layer is less likely to be corroded by a redox couple or the like. Therefore, in the present invention, when selecting the conductive material, there is an advantage that any conductive material can be selected without particularly considering corrosion resistance.

また、本発明に用いられる導電層は、後述する第1電極層上にパターン状に形成されるものであるが、導電層が形成されるパターンとしては、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製される酸化物半導体電極の用途等に応じて、導電層側から第1電極層を通じて酸化物半導体層に照射される光を一定以上透過させることができるパターンであれば特に限定されるものではない。なかでも本発明おいては、上記パターンとして多数の細線を組み合わせた形状を呈して、高い開口率を有するものを採用することが好ましい。このようなパターンによれば、例えば、上記導電性材料として光透過性を備えない材料を用いる場合であっても、導電層側から第1電極層を通じて酸化物半導体層に照射される光の光線透過率を極めて高いものとすることができるからである。   In addition, the conductive layer used in the present invention is formed in a pattern on a first electrode layer to be described later, but the pattern for forming the conductive layer includes the laminate for oxide semiconductor electrodes of the present invention. Depending on the application of the oxide semiconductor electrode manufactured using the electrode, the pattern is particularly limited as long as the pattern allows the light irradiated to the oxide semiconductor layer from the conductive layer side through the first electrode layer to be transmitted more than a certain amount. It is not something. Especially in this invention, it is preferable to employ | adopt the thing which exhibits the shape which combined many thin lines as said pattern, and has a high aperture ratio. According to such a pattern, for example, even in the case where a material that does not transmit light is used as the conductive material, the light beam irradiated to the oxide semiconductor layer from the conductive layer side through the first electrode layer. This is because the transmittance can be made extremely high.

上記パターンを上述したような形状とする場合、上記細線の線幅は導電層側から第1電極層を通じて酸化物半導体層に照射される光の透過率を所望の範囲内にすることができる程度であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明においては上記細線の線幅が10μm〜3000μmの範囲であることが好ましく、特に100μm〜1000μmの範囲であることが好ましい。線幅が上記範囲より細いと、導電層を形成したことによる導電性向上が望めない場合があるからである。また上記範囲より太いと導電層側から第1電極層を通じて酸化物半導体層に照射される光の透過率が低くなってしまう場合があるからである。   When the pattern has the shape as described above, the line width of the fine line is such that the transmittance of light irradiated on the oxide semiconductor layer from the conductive layer side through the first electrode layer can be within a desired range. If it is, it will not specifically limit. Especially in this invention, it is preferable that the line | wire width of the said fine wire is the range of 10 micrometers-3000 micrometers, and it is especially preferable that it is the range of 100 micrometers-1000 micrometers. This is because if the line width is narrower than the above range, it may not be possible to improve the conductivity due to the formation of the conductive layer. Further, if the thickness is larger than the above range, the transmittance of light irradiated from the conductive layer side to the oxide semiconductor layer through the first electrode layer may be lowered.

また上記パターンを上述したような形状とした場合、上記導電層の開口率は60%〜99%の範囲であることが好ましく、特に80%〜99%の範囲であることが好ましい。ここで、開口率とは、本発明に用いられる導電層を表面に対する垂線方向から正視した場合に、単位面積中に占める導電層によって遮光されていない面積の比で定義されるものである。   Moreover, when the said pattern is made into the shape as mentioned above, it is preferable that the aperture ratio of the said conductive layer is in the range of 60% to 99%, particularly preferably in the range of 80% to 99%. Here, the aperture ratio is defined by the ratio of the area not shielded by the conductive layer in the unit area when the conductive layer used in the present invention is viewed from the direction perpendicular to the surface.

本発明に用いられる導電層のパターンは、導電層を表面に対する垂線方向から正視した場合に、単位面積当たりの導電層によって遮光された面積が一定に配置されているものが好ましい。これにより導電層の導電性を優れたものとすることができるからである。
また、上記パターンの形状としては特に限定されるものではなく、上記導電層のパターンを形成する細線の線幅や、開口率等に合わせて適宜設定することができる。本発明においては、なかでも格子状のものが好ましい。これにより上記導電層を均一に配置することが容易になるからである。
The pattern of the conductive layer used in the present invention is preferably such that the area shielded by the conductive layer per unit area is constant when the conductive layer is viewed from the direction perpendicular to the surface. This is because the conductivity of the conductive layer can be made excellent.
The shape of the pattern is not particularly limited, and can be appropriately set according to the line width, aperture ratio, etc. of the fine line forming the pattern of the conductive layer. In the present invention, a lattice shape is particularly preferable. This is because it becomes easy to uniformly dispose the conductive layer.

2.酸化物半導体層
次に、本発明に用いられる多孔質層について説明する。本発明に用いられる多孔質層は、後述する耐熱基板上であり、かつ、後述する剥離層を覆うように形成されるものである。また本発明に用いられる多孔質層は、金属酸化物半導体微粒子を含有するものであり、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製される酸化物半導体電極に半導体特性を付与する性質を有するものである。
以下、このような多孔質層について詳細に説明する。
2. Oxide Semiconductor Layer Next, the porous layer used in the present invention will be described. The porous layer used in the present invention is formed on a heat resistant substrate described later and so as to cover a release layer described later. The porous layer used in the present invention contains metal oxide semiconductor fine particles, and imparts semiconductor properties to the oxide semiconductor electrode produced using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. It is what has.
Hereinafter, such a porous layer will be described in detail.

(1)金属酸化物半導体微粒子
本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を備える金属酸化物からなるものであれば特に限定されるものではなく、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製される酸化物半導体電極の用途等に応じて適宜選択して用いることができる。本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子を構成する金属酸化物としては、例えば、TiO、ZnO、SnO、ITO、ZrO、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本発明に好適に用いられる。
(1) Metal Oxide Semiconductor Fine Particle The metal oxide semiconductor fine particle used in the present invention is not particularly limited as long as it is made of a metal oxide having semiconductor characteristics, and for the oxide semiconductor electrode of the present invention. The oxide semiconductor electrode manufactured using the stacked body can be appropriately selected and used depending on the application or the like of the oxide semiconductor electrode. Examples of the metal oxide constituting the metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention include TiO 2 , ZnO, SnO 2 , ITO, ZrO 2 , MgO, Al 2 O 3 , CeO 2 , Bi 2 O 3 , and 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 can be preferably used in the present invention because energy conversion efficiency can be improved and costs can be reduced.

本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子は、すべて同一の金属酸化物からなるものであってもよく、あるいは、異なる金属酸化物からなるものが2種類以上用いられていてもよい。また、本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子は、一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。
なかでも本発明においては、上記半導体酸化物微粒子としてTiOからなるものを用いることが最も好ましい。TiOは特に半導体特性に優れるからである。
The metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention may be all made of the same metal oxide, or two or more kinds of those made of different metal oxides may be used. In addition, the metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention may have a core-shell structure in which one type is a core fine particle and the other metal oxide semiconductor fine particles include the core fine particle to form a shell.
In particular, in the present invention, it is most preferable to use TiO 2 as the semiconductor oxide fine particles. This is because TiO 2 is particularly excellent in semiconductor characteristics.

本発明に用いられる金属酸化物半導体微粒子の粒径としては、酸化物半導体層の表面積を所望の範囲内にできる程度であれば特に限定されるものではないが、通常、1nm〜10μmの範囲内が好ましく、特に10nm〜1000nmの範囲内であることが好ましい。粒径が上記範囲よりも小さいと各々の金属酸化物半導体微粒子が凝集し二次粒子を形成してしまう場合があり、また粒径が上記範囲より大きいと酸化物半導体層が厚膜化してしまうだけではなく、酸化物半導体層の多孔度、すなわち比表面積が減少してしまう可能性があるからである。ここで、酸化物半導体層の表面積が小さくなると、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて色素増感型太陽電池モジュールを作製したに用いた場合に、光電変換するのに十分な色素増感剤を多孔質層に担持させることが困難になる場合がある。   The particle diameter of the metal oxide semiconductor fine particles used in the present invention is not particularly limited as long as the surface area of the oxide semiconductor layer can be within a desired range, but is usually within the range of 1 nm to 10 μm. Is preferable, and it is particularly preferably in the range of 10 nm to 1000 nm. If the particle size is smaller than the above range, each metal oxide semiconductor fine particle may aggregate to form secondary particles, and if the particle size is larger than the above range, the oxide semiconductor layer becomes thicker. This is because the porosity of the oxide semiconductor layer, that is, the specific surface area may decrease. Here, when the surface area of the oxide semiconductor layer is reduced, for example, when the dye-sensitized solar cell module is used to fabricate the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention, it is sufficient for photoelectric conversion. In some cases, it is difficult to support a dye sensitizer on the porous layer.

また本発明においては、上記金属酸化物半導体微粒子としてすべて同一の粒径のものを用いてもよく、あるいは、粒径の異なる複数の金属酸化物半導体微粒子を2種類以上用いてもよい。
なお、粒径の異なる金属酸化物半導体微粒子を併用することにより、酸化物半導体層における光散乱効果を高めることができるため、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて色素増感型太陽電池モジュールを作製した場合に、色素増感剤による光吸収を効率的に行うことが可能となるという利点がある。
In the present invention, all the metal oxide semiconductor fine particles may have the same particle diameter, or two or more kinds of metal oxide semiconductor fine particles having different particle diameters may be used.
In addition, since the light scattering effect in the oxide semiconductor layer can be enhanced by using the metal oxide semiconductor fine particles having different particle diameters together, for example, dye sensitization using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. When the solar cell module is manufactured, there is an advantage that light absorption by the dye sensitizer can be efficiently performed.

本発明において、粒径の異なる金属酸化物半導体微粒子を2種類以上用いる場合、異なる粒径の組み合わせとしては、例えば、10nm〜50nmの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子と、50nm〜800nmの範囲内にある金属酸化物半導体微粒子との組み合わせを例示することができる。   In the present invention, when two or more kinds of metal oxide semiconductor fine particles having different particle diameters are used, as a combination of different particle diameters, for example, metal oxide semiconductor fine particles in a range of 10 nm to 50 nm and a range of 50 nm to 800 nm are used. The combination with the metal oxide semiconductor fine particle in the inside can be illustrated.

(2)任意の成分
本発明に用いられる酸化物半導体層には、上記金属酸化物半導体微粒子の他に任意の成分が含まれていてもよい。本発明に用いられる任意の成分としては、本発明の酸化物半導体電極用積層体に所望の機能を付与できるものであれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に用いられる酸化物半導体層には、任意成分として色素増感剤が含まれることが好ましい。すなわち、本発明における酸化物半導体層に含まれる金属酸化物半導体微粒子の表面に色素増感剤が付着していることが好ましい。上記酸化物半導体層に色素増感剤が含まれることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を色素増感型太陽電池モジュールを作製するために用いる場合に、色素増感型太陽電池モジュールの製造工程を簡易化できるからである。
(2) Arbitrary component The oxide semiconductor layer used in the present invention may contain an optional component in addition to the metal oxide semiconductor fine particles. The optional component used in the present invention is not particularly limited as long as a desired function can be imparted to the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. In particular, the oxide semiconductor layer used in the present invention preferably contains a dye sensitizer as an optional component. That is, it is preferable that the dye sensitizer is attached to the surface of the metal oxide semiconductor fine particles contained in the oxide semiconductor layer in the present invention. When the oxide semiconductor layer is used for producing the dye-sensitized solar cell module by including the dye-sensitizer in the oxide semiconductor layer, the dye-sensitized solar cell module is used. This is because the manufacturing process can be simplified.

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。このような色素増感剤としては、有機色素または金属錯体色素を挙げることができる。上記有機色素としては、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。本発明においてはこれらの有機色素の中でも、クマリン系色素を用いることが好ましい。また、上記金属錯体色素としては、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。このようなルテニウム錯体は、吸収する光の波長範囲が広いため、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からである。   The dye sensitizer used in the present invention is not particularly limited as long as it can absorb light and generate an electromotive force. Examples of such a dye sensitizer include organic dyes and metal complex dyes. Examples of the organic dye include acridine, azo, indigo, quinone, coumarin, merocyanine, and phenylxanthene dyes. In the present invention, among these organic dyes, a coumarin dye is preferably used. The metal complex dye is preferably a ruthenium dye, and particularly preferably a ruthenium bipyridine dye and a ruthenium terpyridine dye, which are ruthenium complexes. This is because such a ruthenium complex has a wide wavelength range of light to be absorbed, so that the wavelength range of light that can be photoelectrically converted can be greatly expanded.

(3)酸化物半導体層
本発明に用いられる酸化物半導体層の厚みは、本発明の酸化物半導体電極用積層体の用途に応じて、適宜決定できるものであり特に限定されるものではい。なかでも本発明における酸化物半導体層の厚みは、通常、1μm〜100μmの範囲内であることが好ましく、特に5μm〜30μmの範囲内であることが好ましい。酸化物半導体層の厚みが上記範囲よりも厚いと、酸化物半導体層自体の凝集破壊が起りやすく、膜抵抗となりやすくなってしまう場合があるからである。また、上記範囲よりも薄いと厚みが均一な酸化物半導体層を形成するのが困難となったり、例えば、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて色素増感型太陽電池を作製した場合に、色素増感剤を含んだ酸化物半導体層が太陽光などを十分に吸収できないために、性能不良になる可能性があるからである。
(3) Oxide Semiconductor Layer The thickness of the oxide semiconductor layer used in the present invention can be appropriately determined according to the use of the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention, and is not particularly limited. In particular, the thickness of the oxide semiconductor layer in the present invention is usually preferably in the range of 1 μm to 100 μm, and particularly preferably in the range of 5 μm to 30 μm. This is because when the thickness of the oxide semiconductor layer is larger than the above range, the oxide semiconductor layer itself tends to cause cohesive failure, which tends to cause film resistance. If the thickness is smaller than the above range, it is difficult to form an oxide semiconductor layer having a uniform thickness. For example, a dye-sensitized solar cell is manufactured using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. This is because, in some cases, the oxide semiconductor layer containing the dye sensitizer cannot sufficiently absorb sunlight or the like, which may cause poor performance.

本発明における酸化物半導体層は、後述する剥離層よりも空孔率が低く、耐熱基板と酸化物半導体層と密着力を、後述する剥離層と耐熱基板との密着力よりも高くすることができる範囲内であれば特に限定されるものではない。したがって、本発明に用いられる酸化物半導体層の空孔率は、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて作製される酸化物半導体電極の用途等に応じて適宜決定することができるものであるが、なかでも本発明においては、10%〜60%の範囲内であることが好ましく、中でも20%〜50%の範囲内であることが好ましい。、酸化物半導体層の空孔率が上記範囲よりも小さいと、例えば、本発明の酸化物半導体電極を用いて色素増感型太陽電池モジュールを作製した用いた場合に、酸化物半導体層において太陽光を有効に吸収できなくなる可能性があるからである。また記範囲よりも大きいと、酸化物半導体層に所望量の色素増感剤を含有させることができなくなる可能性があるからである。   The oxide semiconductor layer in the present invention has a lower porosity than a peeling layer described later, and the adhesion between the heat resistant substrate and the oxide semiconductor layer may be higher than the adhesion between the peeling layer described later and the heat resistant substrate. There is no particular limitation as long as it is within a possible range. Therefore, the porosity of the oxide semiconductor layer used in the present invention can be appropriately determined according to the use of the oxide semiconductor electrode manufactured using the oxide semiconductor electrode stack of the present invention. However, in the present invention, it is preferably in the range of 10% to 60%, and more preferably in the range of 20% to 50%. When the porosity of the oxide semiconductor layer is smaller than the above range, for example, when a dye-sensitized solar cell module is manufactured using the oxide semiconductor electrode of the present invention, This is because light may not be absorbed effectively. Moreover, it is because it may become impossible to make the oxide semiconductor layer contain a desired amount of the dye sensitizer when the range is larger than the above range.

なお、本発明における空孔率とは単位体積当たりの金属酸化物半導体微粒子の非占有率のことを示す。上記空孔率の測定方法としては、細孔容積をガス吸着量測定装置(Autosorb−1MP;Quantachrome製)にて測定し、単位面積あたりの体積との比率から算出する。剥離層の空孔率については酸化物半導体層と積層された多孔質層として求め、酸化物半導体層単体で求めた値より算出する。   In addition, the porosity in this invention shows the nonoccupancy rate of the metal oxide semiconductor fine particle per unit volume. As a method for measuring the porosity, the pore volume is measured with a gas adsorption amount measuring device (Autosorb-1MP; manufactured by Quantachrome), and is calculated from the ratio to the volume per unit area. About the porosity of a peeling layer, it calculates | requires as a porous layer laminated | stacked with the oxide semiconductor layer, and calculates from the value calculated | required by the oxide semiconductor layer single-piece | unit.

3.剥離層
次に、本発明に用いられる剥離層について説明する。本発明に用いられる剥離層は、金属酸化物半導体微粒子を含有し、上記耐熱基板上にパターン状に形成されるものである。また、本発明に用いられる剥離層は、上述した酸化物半導体層と後述する耐熱基板との密着力を低減し、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて、転写用により酸化物半導体電極を作製する際に、剥離層に重なるように形成された酸化物半導体層のみを選択的に耐熱基板から剥離させ、酸化物半導体層(多孔質層)がパターン状に形成された酸化物半導体電極を作製することを可能にするものである。
以下、このような剥離層について説明する。
3. Release Layer Next, the release layer used in the present invention will be described. The release layer used in the present invention contains metal oxide semiconductor fine particles and is formed in a pattern on the heat-resistant substrate. In addition, the release layer used in the present invention reduces the adhesion between the above-described oxide semiconductor layer and a heat-resistant substrate described later, and the oxide semiconductor electrode can be transferred by using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. An oxide semiconductor in which only an oxide semiconductor layer formed so as to overlap with a peeling layer is selectively peeled from a heat-resistant substrate when an electrode is manufactured, and an oxide semiconductor layer (porous layer) is formed in a pattern It is possible to produce an electrode.
Hereinafter, such a release layer will be described.

本発明に用いられる剥離層は、金属酸化物半導体微粒子を含有することにより多孔質状に形成されたものであるが、本発明に用いられる剥離層は上述した酸化物半導体層よりも空孔率が高いものである。ここで、本発明に用いられる剥離層の空孔率としては、上述した酸化物半導体層の空孔率よりも高く、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて、転写法により酸化物半導体電極を作製する際に、剥離層が形成されている部位のみを選択的に耐熱基板から剥離することが可能にできる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に用いられる剥離層の空孔率は、25%〜65%の範囲内であることが好ましく、特に30%〜60%の範囲内であることが好ましい。剥離層の空孔率が上記範囲よりも小さいと、耐熱基板との密着力が高なり、剥離層が形成されている部位のみを選択的に剥離することが困難になる場合があるからである。また上記範囲よりも大きいと、所望のパターン状に剥離層を形成することが困難になる場合があるからである。   The release layer used in the present invention is formed to be porous by containing metal oxide semiconductor fine particles, but the release layer used in the present invention is more porous than the above-described oxide semiconductor layer. Is expensive. Here, the porosity of the release layer used in the present invention is higher than the porosity of the oxide semiconductor layer described above, and the oxide layer is formed by a transfer method using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. When the semiconductor electrode is manufactured, there is no particular limitation as long as it is within a range in which only the portion where the release layer is formed can be selectively peeled from the heat-resistant substrate. In particular, the porosity of the release layer used in the present invention is preferably in the range of 25% to 65%, particularly preferably in the range of 30% to 60%. This is because if the porosity of the release layer is smaller than the above range, the adhesion to the heat-resistant substrate is increased, and it may be difficult to selectively peel only the portion where the release layer is formed. . Moreover, it is because it may become difficult to form a peeling layer in desired pattern shape when larger than the said range.

ここで、本発明に用いられる剥離層に含まれる金属酸化物半導体微粒子および任意の化合物については、上記多孔質層に用いられるものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   Here, the metal oxide semiconductor fine particles and arbitrary compounds contained in the release layer used in the present invention are the same as those used in the porous layer, and thus the description thereof is omitted here.

4.第1電極層
次に、本発明に用いられる第1電極層について説明する。本発明に用いられる第1電極層は金属酸化物からなるものであり、上記酸化物半導体層上に形成されるものである。
以下、このような第1電極層について説明する。
4). First Electrode Layer Next, the first electrode layer used in the present invention will be described. The 1st electrode layer used for this invention consists of a metal oxide, and is formed on the said oxide semiconductor layer.
Hereinafter, such a first electrode layer will be described.

本発明に用いられる第1電極層を構成する金属酸化物としては、所望の導電性を有するものであれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に用いられる金属酸化物は太陽光に対して透過性を有するものであることが好ましい。これにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて色素増感型太陽電池モジュールを作製した場合に、発電効率が損なわれることを防止できるからである。   As a metal oxide which comprises the 1st electrode layer used for this invention, if it has desired electroconductivity, it will not specifically limit. Especially, it is preferable that the metal oxide used for this invention has a transmittance | permeability with respect to sunlight. Thereby, when a dye-sensitized solar cell module is produced using the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention, it is possible to prevent power generation efficiency from being impaired.

このような太陽光の透過性を有する金属酸化物としては、例えば、SnO、ITO、IZO、ZnOを挙げることができる。本発明においては、これらのいずれの金属酸化物であっても好適に用いることができるが、なかでもフッ素ドープしたSnO(以下、FTOと称する。)、ITOを用いることが好ましい。FTOおよびITOは、導電性および太陽光の透過性の両方に優れているからである。 Examples of such a metal oxide having sunlight permeability include SnO 2 , ITO, IZO, and ZnO. In the present invention, any of these metal oxides can be suitably used. Among these, fluorine-doped SnO 2 (hereinafter referred to as FTO) and ITO are preferably used. This is because FTO and ITO are excellent in both conductivity and sunlight permeability.

本発明に用いられる第1電極層は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる層を積層する態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層を積層する態様を挙げることができる。   The first electrode layer used in the present invention may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers laminated. Examples of the configuration in which a plurality of layers are stacked include a mode in which layers having different work functions are stacked and a mode in which layers made of different metal oxides are stacked.

本発明に用いられる第1電極層の厚みは、本発明の酸化物半導体電極用積層体の用途等に応じて、所望の導電性を実現できる範囲内であれば特に限定されない。なかでも本発明における第1電極層の厚みとしては、通常、5nm〜2000nmの範囲内が好ましく、特に10nm〜1000nmの範囲内であることが好ましい。厚みが上記範囲よりも厚いと、均質な第1電極層を形成することが困難となる場合があり、また、厚みが上記範囲よりも薄いと、本発明の酸化物半導体電極用積層体の用途によっては第1電極層の導電性が不足する可能性があるからである。
なお、上記厚みは、第1電極層が複数の層が積層された構成される場合には、すべての層の厚みを合計した総厚みを指すものとする。
The thickness of the 1st electrode layer used for this invention will not be specifically limited if it exists in the range which can implement | achieve desired electroconductivity according to the use etc. of the laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention. In particular, the thickness of the first electrode layer in the present invention is usually preferably in the range of 5 nm to 2000 nm, and particularly preferably in the range of 10 nm to 1000 nm. If the thickness is larger than the above range, it may be difficult to form a homogeneous first electrode layer. If the thickness is smaller than the above range, the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is used. This is because there is a possibility that the conductivity of the first electrode layer may be insufficient.
In addition, the said thickness shall point out the total thickness which added the thickness of all the layers, when the 1st electrode layer is comprised by the laminated | stacked several layer.

5.耐熱基板
次に、本発明に用いられる耐熱基板について説明する。本発明に用いられる耐熱基板としては、所望の耐熱性を有するものであれば特に限定されない。なかでも、本発明の電極用積層体は、耐熱基板上に酸化物半導体層および上記剥離層が形成される過程において高温の焼成処理がなされることが一般的であることから、本発明に用いられる耐熱基板としては、上記酸化物半導体層および上記剥離層を形成する際に行われる焼成処理時の加熱温度に耐え得る耐熱性を有することが好ましい。このような十分な耐熱性を備える耐熱基板を用いることにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を製造する過程において、上記酸化物半導体層および上記剥離層を形成する際に焼成処理を充分に高温で行うことができるため、上記酸化物半導体層および上記剥離層を構成する金属酸化物半導体微粒子間の結着性を高くすることができるという利点がある。
5. Next, the heat resistant substrate used in the present invention will be described. The heat-resistant substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it has desired heat resistance. In particular, the electrode laminate of the present invention is used in the present invention because it is generally subjected to a high-temperature firing process in the process of forming the oxide semiconductor layer and the release layer on a heat-resistant substrate. The heat-resistant substrate to be used preferably has heat resistance that can withstand the heating temperature during the baking treatment performed when the oxide semiconductor layer and the release layer are formed. By using such a heat-resistant substrate having sufficient heat resistance, a sufficient baking treatment is performed when forming the oxide semiconductor layer and the release layer in the process of manufacturing the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention. Therefore, there is an advantage that the binding property between the oxide semiconductor layer and the metal oxide semiconductor fine particles constituting the release layer can be increased.

本発明に用いられる耐熱基板は、上記耐熱性を有するもののなかでも、さらに耐酸性を有するものであることが好ましい。ここで、本発明における「耐酸性」とは、本発明の酸化物半導体電極用積層体を作製する過程において、上記酸化物半導体層および上記剥離層を形成するために用いられる塗工液が酸性である場合に、その塗工液によって耐熱基板が腐食されない程度の耐酸性、または多少腐食した場合であっても、その酸分解生成物が多上記酸化物半導体層および上記剥離層等の変質、剥離等を生じさせない程度の耐酸性をいう。   It is preferable that the heat resistant substrate used in the present invention has acid resistance among the above heat resistant materials. Here, “acid resistance” in the present invention means that the coating liquid used for forming the oxide semiconductor layer and the release layer in the process of producing the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is acidic. In the case where the heat-resistant substrate is not corroded by the coating solution, or even when the substrate is slightly corroded, the acid decomposition product is denatured such as multiple oxide semiconductor layers and release layers, Acid resistance that does not cause peeling.

本発明に用いられる耐熱基板は、上述した耐酸性および耐熱性を有するものであれば、単層であってもよく、複数層であってもよい。上記耐熱基板が単層である場合、耐熱基板の材料としては、可撓性、耐熱性および耐酸性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、金属単体、金属合金および金属酸化物等の金属等を挙げることができる。上記金属単体としては、例えばTi、W、Mo、Nb、Cr、Ni、Ag、Zr、Pt、Ta、Au等を挙げることができ、なかでもTi、W、Pt、Auが好ましい。上記金属合金としては、例えばSUS、Ti合金、Fe合金、Ni合金、Al合金、W合金、Mg合金、Co合金、Cr合金等を挙げることができ、中でもSUS、Ti合金、Al合金が好ましい。上記金属酸化物としては、例えばSi酸化物、Al酸化物、Ti酸化物、Zr酸化物、Sn酸化物、Cr酸化物、W酸化物等を挙げることができ、中でもSi酸化物、Al酸化物、Ti酸化物が好ましい。   The heat resistant substrate used in the present invention may be a single layer or a plurality of layers as long as it has the acid resistance and heat resistance described above. When the heat-resistant substrate is a single layer, the material of the heat-resistant substrate is not particularly limited as long as it has flexibility, heat resistance, and acid resistance. For example, a single metal, a metal alloy, and a metal Examples thereof include metals such as oxides. Examples of the metal simple substance include Ti, W, Mo, Nb, Cr, Ni, Ag, Zr, Pt, Ta, Au, and the like. Of these, Ti, W, Pt, and Au are preferable. Examples of the metal alloy include SUS, Ti alloy, Fe alloy, Ni alloy, Al alloy, W alloy, Mg alloy, Co alloy, and Cr alloy. Among them, SUS, Ti alloy, and Al alloy are preferable. Examples of the metal oxide include Si oxide, Al oxide, Ti oxide, Zr oxide, Sn oxide, Cr oxide, and W oxide. Ti oxide is preferred.

一方、上記耐熱基板が複数層である場合は、例えば上記耐熱基板が、耐熱性層と、上記耐熱性層の少なくとも上記酸化物半導体側の表面に形成された耐酸性層と、を有するもの等を挙げることができる。   On the other hand, when the heat-resistant substrate has a plurality of layers, for example, the heat-resistant substrate has a heat-resistant layer and an acid-resistant layer formed on the surface of at least the oxide semiconductor side of the heat-resistant layer. Can be mentioned.

上記耐熱性層は、多孔質層を形成する際に行われる焼成処理時の加熱温度に対して、充分な耐熱性を有するものであれば特に限定されるものではない。このような耐熱性層の材料としては、例えば、金属、ガラス、セラミックス等を挙げることができ、なかでも、金属が好ましい。さらに、上記金属としては、具体的には金属単体、金属合金および金属酸化物等を挙げることができる。また、上記金属単体、金属合金および金属酸化物は、一般的に充分な耐熱性を有していることから、その種類等は特に限定されるものではない。なお、上記金属単体としては、具体的にはTi、W、Pt、Au等が好ましく、上記金属合金としては、具体的にはSUS、Ti合金、Al合金等が好ましく、上記金属酸化物としては、具体的にはSi酸化物、Al酸化物、Ti酸化物等が好ましい。   The heat-resistant layer is not particularly limited as long as the heat-resistant layer has sufficient heat resistance with respect to the heating temperature during the baking treatment performed when the porous layer is formed. Examples of the material for such a heat-resistant layer include metals, glasses, ceramics, and the like, and among these, metals are preferable. Furthermore, specific examples of the metal include a simple metal, a metal alloy, and a metal oxide. Moreover, since the said metal simple substance, a metal alloy, and a metal oxide generally have sufficient heat resistance, the kind etc. are not specifically limited. In addition, as said metal simple substance, specifically Ti, W, Pt, Au etc. are preferable, As said metal alloy, SUS, Ti alloy, Al alloy etc. are specifically preferable, As said metal oxide, Specifically, Si oxide, Al oxide, Ti oxide and the like are preferable.

上記耐酸性層は、耐酸性および耐熱性を有するものであれば特に限定されるものではない。このような耐酸性層の材料としては、例えば、金属、ガラス、セラミックス等を挙げることができ、中でも、金属が好ましい。さらに、上記金属としては、具体的には、金属単体、金属合金および金属酸化物等を挙げることができる。上記金属単体としては、例えばTi、W、Mo、Nb、Cr、Ni、Ag、Zr、Pt、Ta、Au等を挙げることができ、中でもTi、W、Pt、Auが好ましい。上記金属合金としては、例えばSUS、Ti合金、Fe合金、Ni合金、Al合金、W合金、Mg合金、Co合金、Cr合金等を挙げることができ、中でもSUS、Ti合金、Al合金が好ましい。上記金属酸化物としては、例えばSi酸化物、Al酸化物、Ti酸化物、Zr酸化物、Sn酸化物、Cr酸化物、W酸化物等を挙げることができ、中でもSi酸化物、Al酸化物、Ti酸化物が好ましい。   The acid-resistant layer is not particularly limited as long as it has acid resistance and heat resistance. Examples of the material for such an acid-resistant layer include metals, glasses, ceramics, and the like. Among these, metals are preferable. Furthermore, specific examples of the metal include a simple metal, a metal alloy, and a metal oxide. Examples of the metal simple substance include Ti, W, Mo, Nb, Cr, Ni, Ag, Zr, Pt, Ta, and Au. Among these, Ti, W, Pt, and Au are preferable. Examples of the metal alloy include SUS, Ti alloy, Fe alloy, Ni alloy, Al alloy, W alloy, Mg alloy, Co alloy, and Cr alloy. Among them, SUS, Ti alloy, and Al alloy are preferable. Examples of the metal oxide include Si oxide, Al oxide, Ti oxide, Zr oxide, Sn oxide, Cr oxide, and W oxide. Ti oxide is preferred.

本発明に用いられる耐熱基板が上記耐熱性層および耐酸性層を有するものである場合、耐熱性層および耐酸性層の組合せとしては、特に限定されるものではなく、任意に選択することができる。例えば、耐熱性層の材料が金属、ガラスまたはセラミックスであって、耐酸性層の材料が金属である組合せ等を挙げることができ、中でも、上記耐熱性層および上記耐酸性層の材料が金属である組合せが好ましい。可撓性に優れた耐熱基板とすることができるからである。   When the heat-resistant substrate used in the present invention has the heat-resistant layer and the acid-resistant layer, the combination of the heat-resistant layer and the acid-resistant layer is not particularly limited and can be arbitrarily selected. . For example, the combination of the material of the heat resistant layer is metal, glass or ceramics, and the material of the acid resistant layer is metal. Among them, the material of the heat resistant layer and the acid resistant layer is metal. Some combinations are preferred. This is because a heat-resistant substrate having excellent flexibility can be obtained.

上記耐熱性層および上記耐酸性層の材料が金属である組合せとしては、例えば、耐熱性層の材料が金属単体、金属合金または金属酸化物であって、耐酸性層の材料が上記耐熱性層に用いた金属以外の金属単体、金属合金または金属酸化物である組合せを挙げることができる。具体的には、耐熱性層の材料/耐酸性層の材料の組合せとして、Ti単体/Ti酸化物、SUS/Cr単体、SUS/Si酸化物、SUS/Ti酸化物、SUS/Al酸化物、SUS/Cr酸化物等を挙げることができる。   As a combination in which the material of the heat resistant layer and the acid resistant layer is a metal, for example, the material of the heat resistant layer is a simple metal, a metal alloy, or a metal oxide, and the material of the acid resistant layer is the heat resistant layer. The combination which is a metal simple substance other than the metal used for (1), a metal alloy, or a metal oxide can be mentioned. Specifically, as a combination of the material of the heat resistant layer / the material of the acid resistant layer, Ti simple substance / Ti oxide, SUS / Cr simple substance, SUS / Si oxide, SUS / Ti oxide, SUS / Al oxide, Examples thereof include SUS / Cr oxide.

また、上記耐熱性層および上記耐酸性層の材料が金属である場合、上記耐熱性層に含まれる金属元素と、上記耐酸性層に含まれる金属元素とが異なることが好ましい。なお、ここで「耐熱性層に含まれる金属元素」とは、耐熱性層に最も多く含まれる金属元素を意味するものである。従って、例えばSUSが、Cr、Ni等を含有する場合であっても、「耐熱性層に含まれる金属元素」はFeとなる。また、「耐酸性層に含まれる金属元素」についても同様である。このような耐熱性層および耐酸性層の組合せとしては、耐熱性層の材料/耐酸性層の材料の組合せとして、SUS/Cr単体、SUS/Si酸化物、SUS/Ti酸化物、SUS/Al酸化物、SUS/Cr酸化物等を挙げることができる。
また、上記耐熱基板は、可撓性を有することが好ましい。Roll to Roll方式により酸化物半導体電極用積層体を製造することが可能となるからである。
Moreover, when the material of the said heat resistant layer and the said acid resistant layer is a metal, it is preferable that the metal element contained in the said heat resistant layer differs from the metal element contained in the said acid resistant layer. Here, “a metal element contained in the heat-resistant layer” means a metal element contained most in the heat-resistant layer. Therefore, for example, even when SUS contains Cr, Ni or the like, the “metal element contained in the heat-resistant layer” is Fe. The same applies to the “metal element contained in the acid-resistant layer”. As a combination of such a heat-resistant layer and an acid-resistant layer, as a combination of a material of a heat-resistant layer / a material of an acid-resistant layer, SUS / Cr simple substance, SUS / Si oxide, SUS / Ti oxide, SUS / Al Examples thereof include oxides and SUS / Cr oxides.
The heat resistant substrate preferably has flexibility. This is because a stacked body for oxide semiconductor electrodes can be manufactured by the Roll to Roll method.

5.酸化物半導体電極用積層体の用途
本発明の酸化物半導体電極用積層体の用途は特に限定されるものではないが、特に色素増感型太陽電池モジュールの作製に用いられる酸化物半導体電極を作製するために用いられる。すなわち、色素増感型太陽電池モジュールに用いられる酸化物半導体電極は、酸化物半導体層(多孔質層)がパターン状に形成された構成を有するものであるが、本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いれば、剥離層が形成された部位に形成された酸化物半導体層を選択的に任意の基材上に転写することによって容易に酸化物半導体層がパターン状に形成された酸化物半導体電極を作製できるため、このような用途に好適に用いられる。また、本発明の酸化物半導体電極用積層体には、上述したような態様で導電層が形成されていることから、光電変換効率に優れ、かつ耐久性が良好な酸化物半導体電極を作製することができる。
5. Use of oxide semiconductor electrode laminate The use of the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention is not particularly limited, but in particular, an oxide semiconductor electrode used for the production of a dye-sensitized solar cell module is produced. Used to do. That is, the oxide semiconductor electrode used in the dye-sensitized solar cell module has a configuration in which an oxide semiconductor layer (porous layer) is formed in a pattern, but for the oxide semiconductor electrode of the present invention. If a laminate is used, an oxide semiconductor layer can be easily formed in a pattern by selectively transferring the oxide semiconductor layer formed at the site where the release layer is formed onto an arbitrary substrate. Since a semiconductor electrode can be produced, it is suitably used for such applications. In addition, since the conductive layer is formed in the above-described manner in the stacked body for an oxide semiconductor electrode of the present invention, an oxide semiconductor electrode having excellent photoelectric conversion efficiency and excellent durability is manufactured. be able to.

6.酸化物半導体電極用積層体の製造方法
本発明の酸化物半導体電極用積層体は、一般的に公知の手法を用いて製造することができる。このような方法としては、例えば、耐熱基板を用い、上記耐熱基板上に金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層形成塗工液をパターン状に塗工することにより、パターン状の剥離層形成用層を形成する剥離層形成用層形成工程と、上記剥離層形成用層を覆うように上記耐熱基板上に金属酸化物半導体微粒子を含有する酸化物半導体層形成用塗工液を塗工することにより、酸化物半導体層形成用層を形成する酸化物半導体層形成用層形成工程と、上記剥離層形成用層および酸化物半導体層形成用層を焼成することにより剥離層および酸化物半導体層を形成する焼成工程と、上記酸化物半導体層上に金属酸化物からなる第1電極層を形成する第1電極層形成工程と、上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域に導電層を形成する導電層形成工程と、を有する方法を挙げることができる。
以下、本発明の酸化物半導体電極用積層体の製造方法の一例として、このような方法について詳細に説明する。
6). Method for Producing Oxide Semiconductor Electrode Laminate The oxide semiconductor electrode laminate of the present invention can be generally produced using a known method. As such a method, for example, a heat-resistant substrate is used, and a release layer-forming coating solution containing metal oxide semiconductor fine particles is applied in a pattern on the heat-resistant substrate, thereby forming a patterned release layer. A layer forming step for forming a release layer, and a coating solution for forming an oxide semiconductor layer containing metal oxide semiconductor fine particles on the heat-resistant substrate so as to cover the release layer forming layer The oxide semiconductor layer forming layer forming step for forming the oxide semiconductor layer forming layer, and the release layer and the oxide semiconductor layer are formed by firing the release layer forming layer and the oxide semiconductor layer forming layer. A firing step to form, a first electrode layer forming step to form a first electrode layer made of a metal oxide on the oxide semiconductor layer, and the release layer on the first electrode layer. Conductive layer in areas that are not A conductive layer forming step of forming, there may be employed a method having.
Hereinafter, such a method will be described in detail as an example of a method for producing the oxide semiconductor electrode laminate of the present invention.

(1)剥離層形成用層形成工程
まず、上記剥離層形成工程について説明する。上述したように本工程は、耐熱基板を用い、上記耐熱基板上に金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層形成塗工液をパターン状に塗工することにより、パターン状の剥離層形成用層を形成する工程である。
(1) Release layer forming layer forming step First, the release layer forming step will be described. As described above, this step uses a heat resistant substrate, and a release layer forming coating liquid containing metal oxide semiconductor fine particles is applied in a pattern on the heat resistant substrate, thereby forming a patterned release layer forming layer. Is a step of forming.

a.剥離層形成用塗工液
本工程に用いられる剥離層形成用塗工液としては、通常、金属酸化物半導体微粒子と、有機物と、溶媒とからなり、必要に応じて他の化合物を含むものが用いられる。ここで、上記剥離層形成用塗工液に用いられる金属酸化物半導体微粒子については、上記「2.酸化物半導体層」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
a. Peeling layer forming coating liquid The peeling layer forming coating liquid used in this step is usually composed of metal oxide semiconductor fine particles, an organic substance, and a solvent, and contains other compounds as necessary. Used. Here, the metal oxide semiconductor fine particles used in the coating solution for forming the release layer are the same as those described in the above section “2. Oxide semiconductor layer”, and thus the description thereof is omitted here. .

上記剥離層形成用塗工液の固形分中における金属酸化物半導体微粒子の含有量は、後述する酸化物半導体層形成用塗工液の固形分中における金属酸化物半導体微粒子の含有量よりも少ない範囲内であれば特に限定はされない。中でも本工程においては、金属酸化物半導体微粒子の含有量が上記剥離層形成用塗工液の固形分中、20質量%〜80質量%の範囲内が好ましく、特に30質量%〜70質量%の範囲内であることが好ましい。金属酸化物半導体微粒子の含有量が上記範囲よりも多いと、耐熱基板との密着力が高くなり、剥離層と耐熱基板の剥離性が損なわれる場合があり、また含有量が上記範囲よりも低いと、形成された剥離層形成用層上に、均質な酸化物半導体層形成用層を形成することが困難になる可能性があるからである。   The content of metal oxide semiconductor fine particles in the solid content of the release layer forming coating liquid is less than the content of metal oxide semiconductor fine particles in the solid content of the oxide semiconductor layer forming coating liquid described later. There is no particular limitation as long as it is within the range. Among these, in this step, the content of the metal oxide semiconductor fine particles is preferably in the range of 20% by mass to 80% by mass, particularly 30% by mass to 70% by mass in the solid content of the release layer forming coating liquid. It is preferable to be within the range. When the content of the metal oxide semiconductor fine particles is larger than the above range, the adhesion with the heat resistant substrate is increased, and the peelability between the release layer and the heat resistant substrate may be impaired, and the content is lower than the above range. This is because it may be difficult to form a uniform oxide semiconductor layer forming layer on the formed release layer forming layer.

また、上記金属酸化物半導体微粒子の剥離層形成用塗工液中に対する濃度は、後述する剥離層形成用塗工液の塗布方法等に応じて任意に決定すればよいが、通常、0.01質量%〜30質量%の範囲内であることが好ましく、中でも、0.1質量%〜15質量%の範囲内であることが好ましい。   Further, the concentration of the metal oxide semiconductor fine particles in the release layer forming coating solution may be arbitrarily determined according to the application method of the release layer forming coating solution to be described later. It is preferable to be in the range of 30% by mass to 30% by mass, and it is particularly preferable to be in the range of 0.1% to 15% by mass.

次に、上記剥離層形成用塗工液に用いられる有機物について説明する。上記剥離層形成用塗工液に用いられる有機物としては、後述する焼成工程において分解されやすいものであれば特に限定はされない。中でも本工程においては、上記有機物として合成樹脂を用いることが好ましい。合成樹脂は分子量や材質を任意に選択することにより、所望の熱分解性を備える化合物を得ることができるため、後述する焼成処理の処理条件の制約が少なくなる等の利点を有するからである。   Next, the organic substance used for the said peeling layer forming coating liquid is demonstrated. The organic material used for the release layer forming coating solution is not particularly limited as long as it is easily decomposed in the baking step described later. Among these, in this step, it is preferable to use a synthetic resin as the organic substance. This is because the synthetic resin can obtain a compound having a desired thermal decomposability by arbitrarily selecting the molecular weight and material, and thus has advantages such as less restrictions on the processing conditions of the baking treatment described later.

上記合成樹脂としては、後述する酸化物半導体層形成用塗工液に用いる溶媒に溶解しにくいものであることが好ましい。さらに本工程に用いられる剛性樹脂は、合成樹脂の重量平均分子量が2000〜600000の範囲内であることが好ましく、特に5000〜300000の範囲内であることが好ましく、中でも10000〜200000の範囲内であることが好ましい。合成樹脂の分子量が上記範囲より大きいと、後述する焼成工程での熱分解が不十分になってしまう場合があり、また分子量が上記範囲よりも小さいと、剥離層形成用塗工液の粘性が低下し、金属酸化物半導体微粒子が凝集してしまう可能性があるからである。   The synthetic resin is preferably one that is difficult to dissolve in a solvent used in a coating liquid for forming an oxide semiconductor layer described later. Further, the rigid resin used in this step preferably has a synthetic resin weight average molecular weight in the range of 2000 to 600000, particularly preferably in the range of 5000 to 300000, and more preferably in the range of 10000 to 200000. Preferably there is. If the molecular weight of the synthetic resin is larger than the above range, thermal decomposition in the baking step described later may be insufficient, and if the molecular weight is smaller than the above range, the viscosity of the coating solution for forming the release layer is low. This is because the metal oxide semiconductor fine particles may be aggregated.

上記合成樹脂の具体例としては、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、アセチルセルロース、アセチルエチルセルロース、セルロースプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロース、ブチルセルロース、ベンジルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース系樹脂、又はメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ターシャルブチルメタクリレート、ノルマルブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、2−エチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート等の重合体もしくは共重合体からなるアクリル系樹脂、ポリエチレングリコール等の多価アルコール類等を挙げることができる。本工程においては、これらの合成樹脂の一種類を単体として用いてもよく、また2種類以上の合成樹脂を混合して用いてもよい。   Specific examples of the synthetic resin include ethyl cellulose, methyl cellulose, nitrocellulose, acetyl cellulose, acetyl ethyl cellulose, cellulose propionate, hydroxypropyl cellulose, butyl cellulose, benzyl cellulose, nitrocellulose and other cellulose resins, or methyl methacrylate, ethyl Acrylic resin made of a polymer or copolymer such as methacrylate, tertiary butyl methacrylate, normal butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, isopropyl methacrylate, 2-ethyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, polyethylene glycol, etc. Examples thereof include polyhydric alcohols. In this step, one kind of these synthetic resins may be used as a simple substance, or two or more kinds of synthetic resins may be mixed and used.

上記剥離層形成用塗工液中における上記有機物の含有量は、耐熱基板を所望の剥離力により剥離できる程度の多孔質性を剥離層に付与できる範囲内であれば特に限定されない。中でも本工程における上記剥離層形成用塗工液中の上記有機物の含有量は、剥離層形成用塗工液に対して0.01質量%〜30質量%の範囲内が好ましく、特に0.1質量%〜15質量%の範囲内であることが好ましい。上記有機物の含有量が上記範囲よりも少ないと、耐熱基板の剥離加重が高くなり、生産性の面において不利になる可能性があるからである。また含有量が上記範囲よりも多いと、剥離層が加熱焼成後に耐熱基板より自己剥離してしまう可能性があるからである。   The content of the organic substance in the release layer-forming coating solution is not particularly limited as long as it is within a range in which the release layer can be provided with a porous property that can peel the heat-resistant substrate with a desired release force. Among them, the content of the organic matter in the release layer forming coating liquid in this step is preferably within a range of 0.01% by mass to 30% by mass with respect to the release layer forming coating liquid, and particularly 0.1%. It is preferable to be within the range of mass% to 15 mass%. This is because if the content of the organic substance is less than the above range, the peel load of the heat-resistant substrate becomes high, which may be disadvantageous in terms of productivity. Moreover, when there is more content than the said range, it is because a peeling layer may self-peel from a heat-resistant board | substrate after heat-firing.

次に、上記剥離層形成用塗工液に用いられる溶媒について説明する。上記剥離層形成用塗工液に用いられる溶媒は、上記有機物を所望量溶解できるものであれば、特に限定されない。このような溶媒としては、ケトン類、炭化水素類、エステル類、アルコール類、ハロゲン化炭化水素類、グリコール誘導体、エーテル類、エーテルエステル類、アミド類、アセテート類、ケトンエステル類、グリコールエーテル類、スルホン類、スルホキシド類等を挙げることができる。これらの溶媒は、一種類を単体として用いてもよく、2種類以上を混合した混合溶媒として用いても良い。中でも本工程においては、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、メタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ノルマルブタノール、イソブタノール、テルピネオール、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、ブチルカルビトール等の有機溶媒を用いることが好ましい。このような有機溶媒は、耐熱基板に対する濡れ性に優れるため、耐熱基板上に対する剥離層形成用塗工液の塗工性を向上することができるからである。   Next, the solvent used for the coating solution for forming the release layer will be described. The solvent used for the release layer-forming coating solution is not particularly limited as long as it can dissolve the organic substance in a desired amount. Such solvents include ketones, hydrocarbons, esters, alcohols, halogenated hydrocarbons, glycol derivatives, ethers, ether esters, amides, acetates, ketone esters, glycol ethers, Examples include sulfones and sulfoxides. These solvents may be used alone or as a mixed solvent in which two or more kinds are mixed. Among these, in this step, it is preferable to use an organic solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, toluene, methanol, isopropyl alcohol, normal propyl alcohol, normal butanol, isobutanol, terpineol, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, or butyl carbitol. This is because such an organic solvent has excellent wettability with respect to the heat-resistant substrate, and thus can improve the coating property of the coating solution for forming the release layer on the heat-resistant substrate.

上記剥離層形成用塗工液には、上記耐熱基板に対する上記剥離層形成用塗工液の塗工適性を向上させるために、各種添加剤を用いてもよい。例えば、添加剤としては、界面活性剤、粘度調整剤、分散助剤、pH調節剤等を用いることができる。例えば、pH調製剤としては、硝酸、塩酸、酢酸、ジメチルホルムアミド、アンモニア等を挙げることができる。また、分散助剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のポリマー、界面活性剤、酸、キレート剤等を挙げることができる。   Various additives may be used in the release layer forming coating solution in order to improve the coating suitability of the release layer forming coating solution with respect to the heat-resistant substrate. For example, as the additive, a surfactant, a viscosity modifier, a dispersion aid, a pH adjuster, or the like can be used. For example, examples of the pH adjuster include nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, dimethylformamide, ammonia and the like. Examples of the dispersion aid include polymers such as polyethylene glycol, hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose, surfactants, acids, and chelating agents.

b.剥離層形成用塗工液の塗布方法
次に、上記剥離層形成用塗工液を耐熱基板上にパターン状に塗布する方法について説明する。本工程において上記剥離層形成用塗工液を塗布する方法としては、所望のパターン状に塗布できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、スクリーン印刷法、ダイコート法、グラビアコート法、およびオフセットコート法等を挙げることができる。
b. Next, a method for applying the release layer forming coating solution in a pattern on a heat resistant substrate will be described. The method for applying the release layer forming coating solution in this step is not particularly limited as long as it can be applied in a desired pattern. Examples of such a method include a screen printing method, a die coating method, a gravure coating method, and an offset coating method.

(2)酸化物半導体層形成用層形成工程
まず、上記酸化物半導体層形成用層形成工程について説明する。本工程は、上記剥離層形成用層を覆うように上記耐熱基板上に金属酸化物半導体微粒子を含有する酸化物半導体層形成用塗工液を塗工することにより、酸化物半導体層形成用層を形成する工程である。
(2) Oxide Semiconductor Layer Formation Layer Formation Step First, the oxide semiconductor layer formation layer formation step will be described. In this step, the oxide semiconductor layer forming layer is formed by applying an oxide semiconductor layer forming coating solution containing metal oxide semiconductor fine particles on the heat-resistant substrate so as to cover the release layer forming layer. Is a step of forming.

a.酸化物半導体層形成用塗工液
本工程に用いられる酸化物半導体層形成用塗工液としては、通常、上記金属酸化物半導体微粒子以外に、樹脂を含有するものが用いられる。ここで、上記金属酸化物半導体微粒子については、上記「2.酸化物半導体層」の項において説明したものと同様であるため、ここで説明は省略する。
a. Oxide Semiconductor Layer-Forming Coating Solution As the oxide semiconductor layer-forming coating solution used in this step, one containing a resin in addition to the metal oxide semiconductor fine particles is usually used. Here, since the metal oxide semiconductor fine particles are the same as those described in the section “2. Oxide semiconductor layer”, the description thereof is omitted here.

上記多孔質層形成用塗工液に用いられる樹脂としては、後述する焼成工程において酸化物半導体層を焼成する際に時に分解させることができるものであれば特に限定されるものではない。このような樹脂としては、例えば、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂などのほか、ポリエチレングリコールのような多価アルコール類等を挙げることができる。   The resin used for the porous layer forming coating solution is not particularly limited as long as it can be decomposed at the time of firing the oxide semiconductor layer in the firing step described later. Examples of such resins include cellulose resins, polyester resins, polyamide resins, polyacrylate resins, polyacryl resins, polycarbonate resins, polyurethane resins, polyolefin resins, polyvinyl acetal resins, and fluorine resins. In addition to resins and polyimide resins, polyhydric alcohols such as polyethylene glycol can be used.

また、本工程に用いられる酸化物半導体層形成用塗工液には、上記樹脂および金属酸化物半導体微粒子を溶解・分散するために溶媒が用いられていてもよい。本工程に用いられる溶媒としては、上記樹脂を所望量溶解できるものであれば特に限定されるものではない。このような溶媒としては、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、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、tert−ブチルアルコール等の各種溶剤を挙げることができる。中でも、水ないしアルコール系の溶媒であることが好ましい。   In the oxide semiconductor layer forming coating solution used in this step, a solvent may be used to dissolve and disperse the resin and metal oxide semiconductor fine particles. The solvent used in this step is not particularly limited as long as it can dissolve the resin in a desired amount. Examples of such a solvent include water and various solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, propylene glycol monomethyl ether, terpineol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, ethyl acetate, and tert-butyl alcohol. Among these, water or an alcohol solvent is preferable.

次に、上記酸化物半導体層形成用塗工液を上記耐熱基板上に塗布する方法について説明する。本工程に用いられる塗布方法としては、酸化物半導体層形成用塗工液を所望の厚みで均一に塗布できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、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、オフセットコート、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。   Next, a method for applying the oxide semiconductor layer forming coating solution onto the heat resistant substrate will be described. The coating method used in this step is not particularly limited as long as it is a method capable of uniformly coating a coating liquid for forming an oxide semiconductor layer with a desired thickness. Examples of such methods include 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, Microbar reverse coating, offset coating, screen printing (rotary method) and the like can be mentioned.

(3)焼成工程
次に、上記焼成工程について説明する。本工程は上記剥離層形成用層形成工程によって形成された剥離層形成用層、および上記酸化物半導体層形成用層によって形成された酸化物半導体層形成用層を焼成することにより多孔質体である剥離層および酸化物半導体層を形成する工程である。
(3) Firing step Next, the firing step will be described. This step is performed by baking the release layer forming layer formed by the release layer forming layer forming step and the oxide semiconductor layer forming layer formed by the oxide semiconductor layer forming layer. This is a step of forming a release layer and an oxide semiconductor layer.

本工程において剥離層形成用層および酸化物半導体層形成用層を焼成する方法としては、加熱ムラなく一様に焼成できる方法であれば特に限定はされず、公知の加熱方法を用いることができる。   The method for firing the release layer forming layer and the oxide semiconductor layer forming layer in this step is not particularly limited as long as it can be uniformly fired without uneven heating, and a known heating method can be used. .

また、本工程における焼成温度は、上記多孔質層形成用塗工液に含まれる樹脂および上記剥離層形成用塗工液に含まれる有機物を熱分解できる範囲内であれば特に限定されないが、通常、300℃〜700℃の範囲内であることが好ましく、特に、350℃〜600℃の範囲内であることが好ましい。   The firing temperature in this step is not particularly limited as long as it is within a range in which the resin contained in the porous layer forming coating solution and the organic matter contained in the release layer forming coating solution can be thermally decomposed. The temperature is preferably in the range of 300 ° C to 700 ° C, and more preferably in the range of 350 ° C to 600 ° C.

(4)第1電極層形成工程
次に、上記第1電極層形成工程について説明する。本工程は、上記酸化物半導体層上に金属酸化物からなる第1電極層を形成する工程である。
(4) First electrode layer forming step Next, the first electrode layer forming step will be described. This step is a step of forming a first electrode layer made of a metal oxide on the oxide semiconductor layer.

本工程において上記酸化物半導体層上に第1電極層を形成する方法としては、厚みが均一で平面性に優れた第1電極層を形成できる方法であれば特に限定されず、一般的に金属酸化物膜を形成する方法として公知の方法を用いることができる。このような第1電極層の形成方法の具体例としては、特開2005−166648号公報に記載された方法を好適に用いることができる。   In this step, the method for forming the first electrode layer on the oxide semiconductor layer is not particularly limited as long as the method can form the first electrode layer having a uniform thickness and excellent planarity. A known method can be used as a method of forming the oxide film. As a specific example of the method for forming the first electrode layer, a method described in JP-A-2005-166648 can be suitably used.

(5)導電層形成工程
次に、上記導電層形成工程について説明する。本工程は、上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域に導電層を形成する工程である。
(5) Conductive layer forming step Next, the conductive layer forming step will be described. This step is a step of forming a conductive layer on the first electrode layer and in a region where the release layer is not formed.

本工程において導電層を形成する方法としては、上記第1電極層上であり、かつ上記剥離層が形成されていない領域に導電層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。本工程において導電層を形成するために具体的に用いられる方法は、上記導電性材料の種類に応じて適宜選択されるものであるが、例えば、真空蒸着法(抵抗加熱、誘電加熱、EB加熱方式)、化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法、CVD法)、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法等の物理気相成長法(Physical Vapor Deposition法、PVD法)等を挙げることができる。   The method for forming the conductive layer in this step is not particularly limited as long as it is a method that can form a conductive layer on the first electrode layer and in a region where the release layer is not formed. The method specifically used to form the conductive layer in this step is appropriately selected according to the type of the conductive material. For example, a vacuum deposition method (resistance heating, dielectric heating, EB heating) Chemical vapor deposition method, thermal chemical vapor deposition method, chemical vapor deposition method such as photochemical vapor deposition method (Chemical Vapor Deposition method, CVD method), physical vapor phase such as sputtering method, ion plating method, etc. Examples include a growth method (Physical Vapor Deposition method, PVD method).

B.酸化物半導体電極
次に、本発明の酸化物半導体電極について説明する。上述したように、本発明の酸化物半導体電極は、基材と、上記基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層と、上記接着層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、上記第1電極層上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、上記第1電極層上であり、かつ、上記多孔質層が形成されていない領域に形成された封止層と、上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記封止層が形成された領域と対向する位置に、上記接着層に収納されるように形成された導電層と、を有することを特徴とするものである。
B. Next, the oxide semiconductor electrode of the present invention will be described. As described above, the oxide semiconductor electrode of the present invention includes a base material, an adhesive layer formed on the base material and made of a thermoplastic resin, and formed on the adhesive layer and made of a metal oxide. An electrode layer, a porous layer formed in a pattern on the first electrode layer and containing metal oxide semiconductor fine particles, and a region on the first electrode layer where the porous layer is not formed So as to be accommodated in the adhesive layer at a position on the surface of the first electrode layer on the adhesive layer side and facing the region where the sealing layer is formed. And a conductive layer formed.

このような本発明の酸化物半導体電極について図を参照しながら説明する。図3は本発明の酸化物半導体電極の一例を示す概略断面図である。図3に例示するように、本発明の酸化物半導体電極20は、基材21と、上記基材21上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層22と、上記接着層22上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層4と、上記第1電極層4上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層23と、上記第1電極層4上であり、かつ、上記多孔質層23が形成されていない領域に形成された封止層24と、上記第1電極層4の上記接着層22側の表面上であり、かつ上記封止層24が形成された領域と対向する位置に、上記接着層22に収納されるように形成された導電層5と、を有することを特徴とするものである。   Such an oxide semiconductor electrode of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the oxide semiconductor electrode of the present invention. As illustrated in FIG. 3, the oxide semiconductor electrode 20 of the present invention is formed on a base material 21, an adhesive layer 22 formed on the base material 21 and made of a thermoplastic resin, and on the adhesive layer 22. A first electrode layer 4 made of a metal oxide, a porous layer 23 formed in a pattern on the first electrode layer 4 and containing metal oxide semiconductor fine particles, and the first electrode layer 4. In addition, the sealing layer 24 formed in a region where the porous layer 23 is not formed, and the surface of the first electrode layer 4 on the adhesive layer 22 side, and the sealing layer 24 is formed. And a conductive layer 5 formed so as to be accommodated in the adhesive layer 22 at a position opposite to the region.

本発明によれば、上記導電層が上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記接着層に収納されるように形成されていることにより、上記導電層の厚みが特に制約を受けることがない。このため、本発明によれば任意の厚みで導電層を形成することができる結果、従来よりも厚みの大きい導電層を有することにより、光電変換効率の高い酸化物半導体電極を得ることができる。
また、本発明の酸化物半導体電極は、上記導電層が上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記封止層が形成された領域と対向する位置に、上記接着層に収納されるように形成されていることにより、本発明の酸化物半導体電極を用いて作製した色素増感型太陽電池モジュールにおいて、上記導電層が酸化還元対の作用によって腐食されることを防止できる。このため、本発明によれば耐久性の高い色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。
According to the present invention, the conductive layer is formed on the surface of the first electrode layer on the adhesive layer side so as to be housed in the adhesive layer. There are no restrictions. For this reason, according to the present invention, the conductive layer can be formed with an arbitrary thickness. As a result, an oxide semiconductor electrode with high photoelectric conversion efficiency can be obtained by having a conductive layer with a thickness larger than that of the conventional one.
Moreover, the oxide semiconductor electrode of the present invention is such that the conductive layer is on the surface of the first electrode layer on the side of the adhesive layer, and is located at a position facing the region where the sealing layer is formed. In the dye-sensitized solar cell module produced using the oxide semiconductor electrode of the present invention, the conductive layer is prevented from being corroded by the action of the redox couple. it can. For this reason, according to this invention, a highly durable dye-sensitized solar cell module can be obtained.

本発明の酸化物半導体電極は、少なくとも基材、接着層、第1電極層、多孔質層、封止層および導電層を有するものであり、必要に応じて他の任意の構成を有してもよいものである。
以下、本発明の酸化物半導体電極に用いられる各構成について順に説明する。
The oxide semiconductor electrode of the present invention has at least a base material, an adhesive layer, a first electrode layer, a porous layer, a sealing layer, and a conductive layer, and has any other configuration as necessary. Is also good.
Hereafter, each structure used for the oxide semiconductor electrode of this invention is demonstrated in order.

なお、本発明の酸化物半導体電極に用いられる第1電極層については、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の項において説明したものと同様であるためここでの説明は省略する。   Note that the first electrode layer used in the oxide semiconductor electrode of the present invention is the same as that described in the section “A. Stack for oxide semiconductor electrode”, and therefore, the description thereof is omitted here.

1.基材
まず、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材としては、本発明に用いられる第1電極層、接着層、導電層、封止層および多孔質層を支持することが可能な程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。したがって、本発明に用いられる基材は可撓性を有するフレキシブル材であってもよく、または、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を有さないリジッド材であってもよい。なかでも本発明に用いられる基材はフレキシブル材であることが好ましく、上記フレキシブル材のなかでもフィルム基材であることが好ましい。フィルム基材は加工性に優れ、製造コストの低減ができるからである。
1. Base material First, the base material used for this invention is demonstrated. The substrate used in the present invention has a self-supporting property capable of supporting the first electrode layer, the adhesive layer, the conductive layer, the sealing layer, and the porous layer used in the present invention. There is no particular limitation. Therefore, the base material used in the present invention may be a flexible material having flexibility, or may be a rigid material having no flexibility, such as quartz glass, Pyrex (registered trademark), and synthetic quartz plate. May be. In particular, the base material used in the present invention is preferably a flexible material, and among the flexible materials, a film base material is preferable. This is because the film substrate is excellent in processability and can reduce the manufacturing cost.

上記フィルム基材としては、例えば、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)、ポリカーボネート(PC)等の樹脂フィルム基材等を挙げることができ、なかでも二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)、ポリエステルナフタレート(PEN)、ポリカーボネートフィルム(PC)が好ましい。   Examples of the film substrate include an ethylene / tetrafluoroethylene copolymer film, a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, a polyethersulfone (PES) film, a polyetheretherketone (PEEK) film, and a polyetherimide (PEI). Examples thereof include resin film substrates such as films, polyimide (PI) films, polyester naphthalate (PEN), and polycarbonate (PC). Among them, biaxially stretched polyethylene terephthalate film (PET), polyester naphthalate (PEN) Polycarbonate film (PC) is preferred.

また、本発明に用いられる基材の厚みは、本発明の酸化物半導体電極の用途等に応じて適宜選択することができるものであるが、通常、50μm〜2000μmの範囲内であることが好ましく、特に75μm〜1800μmの範囲内であることが好ましく、さらに100μm〜1500μmの範囲内であることが好ましい。基材の厚みが上記範囲よりも薄いと、本発明の酸化物半導体電極に充分な機械的強度を付与できない可能性があるからである。また基材の厚みが大きすぎると、本発明の酸化物半導体電極の加工適性を損なう可能性があるからである。   Further, the thickness of the base material used in the present invention can be appropriately selected according to the use of the oxide semiconductor electrode of the present invention, but is usually preferably in the range of 50 μm to 2000 μm. In particular, it is preferably in the range of 75 μm to 1800 μm, and more preferably in the range of 100 μm to 1500 μm. This is because if the thickness of the substrate is thinner than the above range, sufficient mechanical strength may not be imparted to the oxide semiconductor electrode of the present invention. Moreover, it is because the processability of the oxide semiconductor electrode of this invention may be impaired when the thickness of a base material is too large.

また、本発明に用いられる基材は、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。上記基材がガスバリア性を有することにより、例えば、本発明の酸化物半導体電極を色素増感型太陽電池モジュールに用いた場合に、色素増感型太陽電池モジュールの経時安定性を向上できるからである。なかでも本発明においては、酸素透過率が温度23℃、湿度90%の条件下において1cc/m/day・atm以下、水蒸気透過率が温度37.8℃、湿度100%の条件下において1g/m/day以下のガスバリア性を有する基材を用いることが好ましい。本発明においては、このようなガスバリア性を達成するために、任意の基材上にガスバリア層を設けたものを用いてもよい。 Moreover, it is preferable that the base material used for this invention is excellent in heat resistance, a weather resistance, water vapor | steam, and other gas barrier properties. Because the base material has gas barrier properties, for example, when the oxide semiconductor electrode of the present invention is used in a dye-sensitized solar cell module, the temporal stability of the dye-sensitized solar cell module can be improved. is there. In particular, in the present invention, the oxygen transmission rate is 1 cc / m 2 / day · atm or less under conditions of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 90%, and the water vapor transmission rate is 1 g under the conditions of a temperature of 37.8 ° C. and a humidity of 100%. It is preferable to use a base material having a gas barrier property of / m 2 / day or less. In the present invention, in order to achieve such a gas barrier property, a material provided with a gas barrier layer on an arbitrary substrate may be used.

2.接着層
次に、本発明に用いられる接着層について説明する。本発明に用いられる接着層は、上述した基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなるものである。本発明に用いられる接着層は、主として本発明の酸化物半導体電極を転写法によって作製する場合に、第1電極層と基材とを接着させ、転写を容易にさせる機能を果たすものである。
2. Next, the adhesive layer used in the present invention will be described. The adhesive layer used in the present invention is formed on the above-described substrate and is made of a thermoplastic resin. The adhesive layer used in the present invention serves to facilitate the transfer by bonding the first electrode layer and the substrate mainly when the oxide semiconductor electrode of the present invention is produced by a transfer method.

上記接着層に用いられる接着性樹脂としては、所望の温度で融解する樹脂であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に用いられる接着性樹脂は融点が50℃〜200℃の範囲内であることが好ましく、特に60℃〜180℃の範囲内であることが好ましく、さらに65℃〜150℃の範囲内であることが好ましい。融点が上記範囲よりも低いと、例えば、本発明の酸化物半導体電極を用いて作製した色素増感型太陽電池モジュールを、屋外で使用した場合に、基材と第1電極層との間の密着性が十分に保持されない可能性があるからである。また、融点が上記範囲よりも高いと、例えば、転写方式によって本発明の酸化物半導体電極を作製する際に、転写工程において融点以上の加熱工程が必要となるため、本発明に用いられる基材の種類によっては、基材自体が熱によるダメージを受ける場合があるからである。   The adhesive resin used for the adhesive layer is not particularly limited as long as it is a resin that melts at a desired temperature. Among them, the adhesive resin used in the present invention preferably has a melting point in the range of 50 ° C to 200 ° C, particularly preferably in the range of 60 ° C to 180 ° C, and more preferably in the range of 65 ° C to 150 ° C. It is preferable to be within. When the melting point is lower than the above range, for example, when the dye-sensitized solar cell module produced using the oxide semiconductor electrode of the present invention is used outdoors, it is between the substrate and the first electrode layer. This is because the adhesion may not be sufficiently maintained. Further, when the melting point is higher than the above range, for example, when the oxide semiconductor electrode of the present invention is produced by a transfer method, a heating step higher than the melting point is required in the transfer step. This is because the base material itself may be damaged by heat depending on the type of.

本発明に用いられる接着性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、エチレン‐プロピレンゴム等のポリオレフィン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、エチレン‐アクリル酸共重合体、エチルセルロース、トリ酢酸セルロース等のセルロース誘導体、ポリ(メタ)アクリル酸とそのエステルとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアセタール、ポリアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。また、本発明に用いられる接着性樹脂としては、例えば、特開2006−310256号公報に記載されたものを挙げることができる。本発明においては、これらの接着性樹脂のいずれであっても好適に用いることができるが、なかでも接着性、電解液に対する耐性、光透過性及び転写性の点から、ポリオレフィン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シラン変性樹脂、および酸変性樹脂が好ましい。   Examples of the adhesive resin used in the present invention include polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polystyrene, polyolefin such as ethylene-propylene rubber, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethyl cellulose, triacetic acid. Cellulose derivatives such as cellulose, copolymers of poly (meth) acrylic acid and its esters, polyvinyl acetals such as polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, and polyvinyl butyral, polyacetals, polyamides, polyimides, nylons, polyester resins, urethane resins, epoxies Examples thereof include a resin, a silicone resin, and a fluororesin. Moreover, as adhesive resin used for this invention, what was described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-310256 can be mentioned, for example. In the present invention, any of these adhesive resins can be suitably used. Among them, polyolefin, ethylene-vinyl acetate are preferred from the viewpoints of adhesion, resistance to electrolyte, light transmission and transferability. A copolymer, urethane resin, epoxy resin, silane-modified resin, and acid-modified resin are preferred.

また、本発明に用いられる接着層は、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤および酸化防止剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加剤を含有することが好ましい。これらの添加剤を含むことにより、長期にわたって安定した機械強度、黄変防止、ひび割れ防止、優れた加工適性を得ることができるからである。   Moreover, it is preferable that the contact bonding layer used for this invention contains the at least 1 sort (s) of additive chosen from the group which consists of a light stabilizer, a ultraviolet absorber, a heat stabilizer, and antioxidant. By including these additives, it is possible to obtain stable mechanical strength over a long period of time, prevention of yellowing, prevention of cracking, and excellent processability.

光安定化剤は、接着層に用いられる熱可塑性樹脂中の光劣化開始の活性種を補足し、光酸化を防止するものである。具体的には、ヒンダードアミン系化合物、ヒンダードピペリジン系化合物などの光安定化剤が挙げられる。   The light stabilizer supplements the active species at the start of photodegradation in the thermoplastic resin used in the adhesive layer and prevents photooxidation. Specific examples include light stabilizers such as hindered amine compounds and hindered piperidine compounds.

紫外線吸収剤は、太陽光中の有害な紫外線を吸収して、分子内で無害な熱エネルギーへと変換し、接着層に用いられる熱可塑性樹脂中の光劣化開始の活性種が励起されるのを防止するものである。具体的には、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サルチレート系、アクリロニトリル系、金属錯塩系、ヒンダードアミン系、および超微粒子酸化チタン(粒子径:0.01μm〜0.06μm)もしくは超微粒子酸化亜鉛(粒子径:0.01μm〜0.04μm)などの無機系等の紫外線吸収剤が挙げられる。   UV absorbers absorb harmful UV rays in sunlight and convert them into innocuous heat energy within the molecule, which excites the active species that initiate photodegradation in the thermoplastic resin used in the adhesive layer. Is to prevent. Specifically, benzophenone-based, benzotriazole-based, salicylate-based, acrylonitrile-based, metal complex-based, hindered amine-based, and ultrafine titanium oxide (particle size: 0.01 μm to 0.06 μm) or ultrafine zinc oxide (particle size) : 0.01 [mu] m to 0.04 [mu] m).

熱安定剤としては、トリス(2,4‐ジ‐t‐ブチルフェニル)フォスファイト、ビス[2,4‐ビス(1,1−ジメチルエチル)‐6‐メチルフェニル]エチルエステル亜リン酸、テトラキス(2,4‐ジ‐t‐ブチルフェニル)[1,1‐ビフェニル]‐4,4´‐ジイルビスホスフォナイト、およびビス(2,4‐ジ‐t‐ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジフォスファイト等のリン系熱安定剤;8‐ヒドロキシ‐5,7‐ジ‐t‐ブチル‐フラン‐2‐オンとo‐キシレンとの反応生成物等のラクトン系熱安定剤などを挙げることができる。リン系熱安定剤とラクトン系熱安定剤とを併用することが好ましい。   Thermal stabilizers include tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, bis [2,4-bis (1,1-dimethylethyl) -6-methylphenyl] ethyl ester phosphorous acid, tetrakis (2,4-di-tert-butylphenyl) [1,1-biphenyl] -4,4'-diylbisphosphonite, and bis (2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite And a lactone heat stabilizer such as a reaction product of 8-hydroxy-5,7-di-t-butyl-furan-2-one and o-xylene. It is preferable to use a phosphorus-based heat stabilizer and a lactone-based heat stabilizer in combination.

酸化防止剤は、接着層に用いられる熱可塑性樹脂の酸化劣化を防止するものである。具体的には、フェノール系、アミン系、イオウ系、リン系、およびラクトン系などの酸化防止剤が挙げられる。   The antioxidant prevents oxidative deterioration of the thermoplastic resin used for the adhesive layer. Specific examples include phenol-based, amine-based, sulfur-based, phosphorus-based, and lactone-based antioxidants.

これらの光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤および酸化防止剤は、それぞれ1種単独でも2種以上を組み合わせて用いることもできる。   These light stabilizers, ultraviolet absorbers, heat stabilizers and antioxidants can be used alone or in combination of two or more.

さらに、本発明に用いられる他の化合物としては上記以外に、架橋剤、分散剤、レベリング剤、可塑剤、消泡剤等を挙げることができる。   Furthermore, as other compounds used in the present invention, in addition to the above, a crosslinking agent, a dispersing agent, a leveling agent, a plasticizer, an antifoaming agent and the like can be exemplified.

本発明に用いられる接着層の厚みは、接着層を構成する接着性樹脂の種類に応じて、必要な接着力を発現でき、かつ、後述する導電層を収納できる範囲内であれば特に限定されない。なかでも本発明に用いられる接着層の厚みは、通常、5μm〜300μmの範囲内であることが好ましく、特に10μm〜200μmの範囲内であることが好ましい。接着層の厚みが上記範囲よりも薄いと所望の接着力を得ることができない場合があり、また厚みが上記範囲よりも厚いと接着層により層間接着強度を十分に発現させるために過剰な加熱が必要となり、基材などへの熱ダメージが大きくなる場合があるからである。   The thickness of the adhesive layer used in the present invention is not particularly limited as long as it can express a necessary adhesive force and can accommodate a conductive layer described later, depending on the type of adhesive resin constituting the adhesive layer. . In particular, the thickness of the adhesive layer used in the present invention is usually preferably in the range of 5 μm to 300 μm, and particularly preferably in the range of 10 μm to 200 μm. If the thickness of the adhesive layer is thinner than the above range, a desired adhesive force may not be obtained, and if the thickness is thicker than the above range, excessive heating is required to sufficiently express the interlayer adhesive strength by the adhesive layer. This is because the thermal damage to the base material and the like may increase.

3.多孔質層
次に、本発明に用いられる多孔質層について説明する。本発明に用いられる多孔質層は、上記第1電極層上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含むものであり、本発明の酸化物半導体電極に半導体としての特性を付与する機能を有するものである。
3. Next, the porous layer used in the present invention will be described. The porous layer used in the present invention is formed in a pattern on the first electrode layer, includes metal oxide semiconductor fine particles, and has a function of imparting characteristics as a semiconductor to the oxide semiconductor electrode of the present invention. It is what has.

本発明に用いられる多孔質層は、上記第1電極層上にパターン状に形成されるものであるが、本発明において多孔質層が形成されるパターンは特に限定されるものではなく、本発明の酸化物半導体電極の用途等に応じて適宜決定されるものである。例えば、本発明の酸化物半導体電極を色素増感型太陽電池モジュールに用いる場合は、ストライプ形状のパターンとすることが最も好ましい。   The porous layer used in the present invention is formed in a pattern on the first electrode layer, but the pattern in which the porous layer is formed in the present invention is not particularly limited. It is appropriately determined according to the use of the oxide semiconductor electrode. For example, when the oxide semiconductor electrode of the present invention is used in a dye-sensitized solar cell module, it is most preferable to use a stripe pattern.

本発明に用いられる多孔質層は、上述したように第1電極層上にパターン状に形成されていること以外は、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の項において説明した酸化物半導体層と同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。   The porous layer used in the present invention is the oxide described in the section “A. Stack for oxide semiconductor electrode” except that the porous layer is formed in a pattern on the first electrode layer as described above. Since it is the same as that of a semiconductor layer, detailed description here is abbreviate | omitted.

なお、本発明に用いられる多孔質層は、通常、単一の層からなるが、2層以上が積層された構成を有してもよい。本発明に用いられる多孔質層が2層以上の層が積層された構成を有するれいとしては、上記第1電極層上に酸化物半導体層と剥離層とがこの順で積層された構成するを例示することができる。ここで、上記酸化物半導体層および上記剥離層については、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   The porous layer used in the present invention is usually composed of a single layer, but may have a configuration in which two or more layers are laminated. The porous layer used in the present invention has a structure in which two or more layers are laminated. An oxide semiconductor layer and a release layer are laminated in this order on the first electrode layer. It can be illustrated. Here, the oxide semiconductor layer and the release layer are the same as those described in the section of “A. Stack for oxide semiconductor electrode”, and thus the description thereof is omitted here.

4.封止層
次に、本発明に用いられる封止層について説明する。本発明に用いられる封止層は、上記第1電極層上であり、かつ、上記多孔質層が形成されていない領域に形成されるものである。また、本発明に用いられる封止層は、例えば、本発明の酸化物半導体電極を用いて色素増感型太陽電池モジュールを作製した場合に、各多孔質層を密封し、ここの色素増感型太陽電池セル間を絶縁する機能を有するものである。
4). Next, the sealing layer used in the present invention will be described. The sealing layer used in the present invention is formed on the first electrode layer and in a region where the porous layer is not formed. In addition, the sealing layer used in the present invention seals each porous layer when, for example, a dye-sensitized solar cell module is produced using the oxide semiconductor electrode of the present invention, and the dye-sensitized layer here It has the function which insulates between solar cells.

本発明に用いられる封止層に用いられる材料は、本発明の酸化物半導体電極の用途等に応じて適宜選択されるものである。例えば、本発明の酸化物半導体電極を色素増感型太陽電池モジュールに用いる場合は、上記封止剤に用いられる材料としては電解質層に含まれる酸化還元対に対する耐久性を有するものであれば特に限定されるものではない。このような材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、エチレン‐プロピレンゴム等のポリオレフィン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、エチレン‐アクリル酸共重合体、エチルセルロース、トリ酢酸セルロース等のセルロース誘導体、ポリ(メタ)アクリル酸とそのエステルとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアセタール、ポリアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。   The material used for the sealing layer used for this invention is suitably selected according to the use etc. of the oxide semiconductor electrode of this invention. For example, when the oxide semiconductor electrode of the present invention is used for a dye-sensitized solar cell module, the material used for the encapsulant is particularly suitable if it has durability against the redox couple contained in the electrolyte layer. It is not limited. Examples of such materials include polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polystyrene, polyolefin such as ethylene-propylene rubber, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethyl cellulose, cellulose triacetate, and the like. Derivatives, copolymers of poly (meth) acrylic acid and its esters, polyvinyl acetals such as polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyacetals, polyamides, polyimides, nylons, polyester resins, urethane resins, epoxy resins, silicone resins And fluororesin.

なお、本発明に用いられる封止層は上述した接着層と一体となるように形成されたものであってもよい。   In addition, the sealing layer used for this invention may be formed so that it may become integral with the contact bonding layer mentioned above.

5.導電層
次に、本発明に用いられる導電層について説明する。本発明に用いられる封止層は、上記第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記封止層が形成された領域と対向する位置に、上記接着層に収納されるように形成されるものである。また、本発明に用いられる導電層は、本発明の酸化物半導体電極の電気抵抗を低減し、光電変換効率を向上させる機能を有するものである。
5. Next, the conductive layer used in the present invention will be described. The sealing layer used in the present invention is accommodated in the adhesive layer on the surface of the first electrode layer on the adhesive layer side and in a position facing the region where the sealing layer is formed. Is formed. The conductive layer used in the present invention has a function of reducing the electrical resistance of the oxide semiconductor electrode of the present invention and improving the photoelectric conversion efficiency.

上述したように、本発明に用いられる導電層は、第1電極層の上記接着層側の表面上であり、かつ上記封止層が形成された領域と対向する位置に、上記接着層に収納されるように形成されるものである。そして、このような態様で導電層が形成されていることにより、特に厚みに制約を受けることがなく任意の厚みで導電層を形成することができるものである。ここで、上記「封止層が形成された領域と対向する位置」とは、本発明の酸化物半導体電極を第1電極層の表面に対する垂線方向から正視した場合に、導電層が形成されている位置が、上記封止層が形成されている位置と重なっていることを意味するものである。また、上記「接着層に収納されるように」とは、導電層が接着層に覆われており、接着層によって導電層が形成されていることに起因する凹凸形状が平坦化されるように、導電層が形成されていることを意味するものである。   As described above, the conductive layer used in the present invention is housed in the adhesive layer on the surface of the first electrode layer on the adhesive layer side and in a position facing the region where the sealing layer is formed. It is formed as described. And since a conductive layer is formed in such an aspect, a conductive layer can be formed with arbitrary thickness, without receiving restrictions in particular in thickness. Here, the “position facing the region where the sealing layer is formed” means that the conductive layer is formed when the oxide semiconductor electrode of the present invention is viewed from the direction perpendicular to the surface of the first electrode layer. This means that the existing position overlaps the position where the sealing layer is formed. In addition, the phrase “so as to be accommodated in the adhesive layer” means that the conductive layer is covered with the adhesive layer, and the uneven shape resulting from the formation of the conductive layer by the adhesive layer is flattened. This means that a conductive layer is formed.

ここで、本発明に用いられる導電層は、上述したような態様で形成されていること以外は、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   Here, the conductive layer used in the present invention is the same as that described in the above section “A. Stack for oxide semiconductor electrode” except that the conductive layer is formed in the above-described manner. The description here is omitted.

6.任意の構成
本発明の酸化物半導体電極は、少なくとも上記基材、接着層、第1電極層、導電層および多孔質層を有するものであるが、必要に応じて他の任意の構成を有するものであってもよい。本発明に用いられる任意の構成は特に限定されるものではなく、本発明の酸化物半導体電極の用途や、本発明の酸化物半導体電極の製造方法に応じて任意の機能を有するものを用いることができる。
6). Arbitrary Configuration The oxide semiconductor electrode of the present invention has at least the above-described base material, adhesive layer, first electrode layer, conductive layer and porous layer, but has other optional configurations as necessary. It may be. The arbitrary structure used in the present invention is not particularly limited, and a structure having an arbitrary function is used depending on the use of the oxide semiconductor electrode of the present invention and the method for manufacturing the oxide semiconductor electrode of the present invention. Can do.

7.酸化物半導体電極の用途
本発明の酸化物半導体電極は、色素増感型光充電キャパシタに用いられる色素増感型光充電キャパシタ用基材、エレクトロクロミックディスプレイに用いられるエレクトロクロミックディスプレイ用基材、光触媒反応を用いて大気中の汚染物質を分解できる汚染物質分解基板、および色素増感型太陽電池に用いられる色素増感型太陽電池用基材等として用いることができるが、なかでも色素増感型太陽電池モジュールに好適に用いられる。
7. Applications of Oxide Semiconductor Electrode The oxide semiconductor electrode of the present invention is a substrate for a dye-sensitized photocharge capacitor used for a dye-sensitized photocharge capacitor, an electrochromic display substrate used for an electrochromic display, and a photocatalyst. It can be used as a pollutant decomposition substrate capable of decomposing pollutants in the atmosphere using a reaction, and a dye-sensitized solar cell substrate used for dye-sensitized solar cells, among which dye-sensitized type It is suitably used for a solar cell module.

6.酸化物半導体電極の製造方法
本発明の酸化物半導体電極は、一般的に公知の手法を用いて製造することができる。本発明の酸化物半導体電極の製造方法としては、例えば、上述した本発明に係る酸化物半導体電極用積層体を用い、上記酸化物半導体電極用積層体の上記第1電極層上に、接着層を介して基材を接着する基材接着工程と、上記耐熱基板を上記多孔質層から剥離する耐熱基板剥離工程と、上記第1電極層の上記導電層が形成された領域と対向する表面上に封止層を形成する封止層形成工程と、を有するものを挙げることができる。このような方法によれば、剥離層に積層されるように形成された酸化物半導体層のみを、上記基材上に転写させることができるため、パターン状に形成された多孔質層を有する酸化物半導体電極を容易に作製することができる。
以下、本発明の酸化物半導体電極の製造方法の一例として、このような方法について詳細に説明する。
6). Production Method of Oxide Semiconductor Electrode The oxide semiconductor electrode of the present invention can be produced using a generally known method. As a manufacturing method of the oxide semiconductor electrode of the present invention, for example, the above-described stacked body for an oxide semiconductor electrode according to the present invention is used, and an adhesive layer is formed on the first electrode layer of the stacked body for an oxide semiconductor electrode. On the surface of the first electrode layer facing the region where the conductive layer is formed, and a base material adhesion step for adhering the base material via the heat-resistant substrate, a heat-resistant substrate peeling step for peeling the heat-resistant substrate from the porous layer, And a sealing layer forming step of forming a sealing layer. According to such a method, since only the oxide semiconductor layer formed so as to be laminated on the release layer can be transferred onto the base material, the oxide having the porous layer formed in a pattern shape. A semiconductor electrode can be easily produced.
Hereinafter, such a method will be described in detail as an example of the method for producing an oxide semiconductor electrode of the present invention.

(1)基材接着工程
まず、上記基材接着工程について説明する。本工程は、上記本発明に係る酸化物半導体電極用積層体を用い、当該酸化物半導体電極用積層体の第1電極層上に接着層を介して基材を接着する工程である。
(1) Base material adhesion process First, the said base material adhesion process is demonstrated. This step is a step of bonding the base material via the adhesive layer on the first electrode layer of the oxide semiconductor electrode laminate using the oxide semiconductor electrode laminate according to the present invention.

本工程において、接着層を介して第1電極層と基材とを接着させる方法としては、予め基材上に接着層を形成しておき、接着層を有する基材を接着層と上記第1電極層とが接着するように配置した後、熱融着する方法と、接着性樹脂からなるフィルムを作製し、当該フィルムを介して、上記第1電極層と、基材とをラミネートする方法等を挙げることができる。   In this step, as a method of bonding the first electrode layer and the base material via the adhesive layer, the adhesive layer is formed on the base material in advance, and the base material having the adhesive layer is used as the adhesive layer and the first layer. A method in which the electrode layer is disposed so as to adhere, and then heat-sealed; a film made of an adhesive resin; and a method in which the first electrode layer and the substrate are laminated through the film, etc. Can be mentioned.

なお、基材上に接着性樹脂からなる接着層を形成する方法は特に限定されるものではなく、例えば、接着性樹脂とを含む接着層形成用塗工液を上記基材上に塗工することによって形成することができる。   The method for forming an adhesive layer made of an adhesive resin on the substrate is not particularly limited. For example, an adhesive layer forming coating solution containing an adhesive resin is applied on the substrate. Can be formed.

(2)耐熱基板剥離工程
次に、上記耐熱基板剥離工程について説明する。本工程は上記基材接着工程の後、多孔質層上に接着された耐熱基板を、上記多孔質層から剥離する工程である。
(2) Heat-resistant substrate peeling process Next, the said heat-resistant board | substrate peeling process is demonstrated. This step is a step of peeling the heat-resistant substrate bonded on the porous layer from the porous layer after the base material bonding step.

上記耐熱基板剥離工程において、耐熱基板付酸化物半導体電極から耐熱基板を剥離する方法は、特に限定されず、一般的な剥離方法を用いることができる。また本工程においては、耐熱基板を機械的研磨除去や、エッチングなどによる化学的除去により剥離することもできる。   In the heat-resistant substrate peeling step, a method for peeling the heat-resistant substrate from the oxide semiconductor electrode with a heat-resistant substrate is not particularly limited, and a general peeling method can be used. In this step, the heat-resistant substrate can be peeled off by mechanical polishing or chemical removal such as etching.

(3)封止層形成工程
上記封止層形成工程において、封止層を形成する方法としては、上記第1電極層の上記導電層が形成された領域と対向する表面上に封止層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、上記多孔質層のパターンに合わせて、パターン状に形成した封止層を上記第1電極層上に貼合する方法を例示することができる。
(3) Sealing layer formation process In the said sealing layer formation process, as a method of forming a sealing layer, a sealing layer is formed on the surface facing the area | region in which the said conductive layer of the said 1st electrode layer was formed. There is no particular limitation as long as it can be formed. Examples of such a method include a method of bonding a sealing layer formed in a pattern on the first electrode layer in accordance with the pattern of the porous layer.

C.色素増感型太陽電池モジュール
次に、本発明の色素増感型太陽電池モジュールについて説明する。上述したように、本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、上記本発明に係る酸化物半導体電極、および、対向基材と、上記対向基材上に形成され、金属酸化物からなる第2電極層とを有する対電極基材が、上記多孔質層と上記第2電極層とが対向するように上記封止層を介して接着されており、さらに上記酸化物半導体電極、上記対電極基材との間に酸化還元対を含む電解質層が形成された構成を有することを特徴とするものである。
C. Next, the dye-sensitized solar cell module of the present invention will be described. As described above, the dye-sensitized solar cell module of the present invention includes the oxide semiconductor electrode according to the present invention, a counter substrate, and the second formed of the metal oxide formed on the counter substrate. A counter electrode base material having an electrode layer is bonded via the sealing layer so that the porous layer and the second electrode layer face each other, and further the oxide semiconductor electrode and the counter electrode group It has a structure in which an electrolyte layer including a redox pair is formed between the material and the material.

このような本発明の色素増感型太陽電池モジュールについて図を参照しながら説明する。図4は本発明の色素増感型太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。図4に例示するように、本発明の色素増感型太陽電池モジュール30は、上記本発明に係る酸化物半導体電極20、および、対向基材41と、上記対向基材41上に形成され、金属酸化物からなる第2電極層42とを有する対電極基材40が、上記酸化物半導体電極20が備える多孔質層23と上記第2電極層42とが対向するように上記封止層24を介して接着されており、さらに上記酸化物半導体電極20、上記対電極基材40との間に酸化還元対を含む電解質層31が形成された構成を有することを特徴とするものである。このような例において本発明の色素増感型太陽電池モジュール30は、上記封止層24によって隔てられた複数の色素増感型太陽電池セルCが、並列に連結されたものになる。なお、図4に示す例では、4つのセルCが並列に連結された構成を有するものになる。   Such a dye-sensitized solar cell module of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of the dye-sensitized solar cell module of the present invention. As illustrated in FIG. 4, the dye-sensitized solar cell module 30 of the present invention is formed on the oxide semiconductor electrode 20 according to the present invention, the counter substrate 41, and the counter substrate 41, In the counter electrode base material 40 having the second electrode layer 42 made of a metal oxide, the sealing layer 24 so that the porous layer 23 provided in the oxide semiconductor electrode 20 and the second electrode layer 42 face each other. And an electrolyte layer 31 including an oxidation-reduction pair is formed between the oxide semiconductor electrode 20 and the counter electrode base material 40. In such an example, the dye-sensitized solar cell module 30 of the present invention has a plurality of dye-sensitized solar cells C separated by the sealing layer 24 connected in parallel. In addition, in the example shown in FIG. 4, it has the structure by which the four cells C were connected in parallel.

本発明によれば、複数の色紙増感型太陽電池セルが並列に連結された構成を有し、さらに上記本発明に係る酸化物半導体電極が用いられていることにより、優れた光電変換効率を示し、かつ耐久性に優れた色素増感型太陽電池モジュールを得ることができる。   According to the present invention, a plurality of colored paper-sensitized solar cells are connected in parallel, and the oxide semiconductor electrode according to the present invention is used, so that excellent photoelectric conversion efficiency is achieved. It is possible to obtain a dye-sensitized solar cell module that is excellent in durability.

本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、少なくとも上記酸化物半導体電極、対電極基材および電解質層を有するものであり、必要に応じて他の任意の構成を有してもよいものである。
以下、本発明の色素増感型太陽電池モジュールに用いられる各構成について順に説明する。
The dye-sensitized solar cell module of the present invention has at least the oxide semiconductor electrode, a counter electrode base material, and an electrolyte layer, and may have any other configuration as necessary. .
Hereafter, each structure used for the dye-sensitized solar cell module of this invention is demonstrated in order.

1.酸化物半導体電極
まず、本発明に用いられる酸化物半導体電極について説明する。本発明に用いられる酸化物半導体電極は、上記本発明に係る酸化物半導体電極であり、多孔質層に色素増感剤が含まれるものである。
このような酸化物半導体電極については、上記「B.酸化物半導体電極」の項において説明したものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
1. Oxide Semiconductor Electrode First, the oxide semiconductor electrode used in the present invention will be described. The oxide semiconductor electrode used in the present invention is the oxide semiconductor electrode according to the present invention, and the porous layer contains a dye sensitizer.
Such an oxide semiconductor electrode is the same as that described in the above section “B. Oxide Semiconductor Electrode”, and thus a detailed description thereof is omitted here.

2.電解質層
次に、本発明に用いられる電解質層について説明する。本発明における電解質層は、酸化還元対を含むものである。
2. Electrolyte Layer Next, the electrolyte layer used in the present invention will be described. The electrolyte layer in the present invention includes a redox pair.

本発明における電解質層に用いられる酸化還元対としては、一般的に色素増感型太陽電池の電解質層に用いられているものであれば特に限定はされるものではない。なかでも本発明に用いられる酸化還元対は、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。   The redox couple used in the electrolyte layer in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used in the electrolyte layer of a dye-sensitized solar cell. Among them, the redox couple used in the present invention is preferably a combination of iodine and iodide and a combination of bromine and bromide.

上記酸化還元対として本発明に用いられるヨウ素およびヨウ化物の組合せとしては、例えば、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、上記臭素および臭化物の組合せとしては、例えば、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。
Examples of the combination of iodine and iodide used in the present invention as the redox couple, for example, can be cited LiI, NaI, KI, and metal iodide such as CaI 2, a combination of I 2.
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 .

本発明における電解質層には、上記酸化還元対以外のその他の化合物として、架橋剤、光重合開始剤、増粘剤、常温融解塩等の添加剤を含有していてもよい。   The electrolyte layer in the present invention may contain additives such as a crosslinking agent, a photopolymerization initiator, a thickener, and a room temperature molten salt as other compounds other than the redox couple.

電解質層は、ゲル状、固体状または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。電解質層を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よい。ここで、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。
また、電解質層を液体状とした場合には、例えば、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、炭酸プロピレンなどを溶媒とし、酸化還元対を含んだものや、同じくイミダゾリウム塩をカチオンとするイオン性液体を溶媒とすることができる。
さらに、電解質層を固体状とした場合には、酸化還元対を含まずにそれ自身が正孔輸送剤として機能するものであればよく、例えばCuI、ポリピロール、ポリチオフェンなどを含む正孔輸送剤であってもよい。
The electrolyte layer may be an electrolyte layer having any form of gel, solid, or liquid. When the electrolyte layer is in a gel form, either a physical gel or a chemical gel may be used. Here, the physical gel is gelled near room temperature due to physical interaction, and the chemical gel is a gel formed by chemical bonding by a crosslinking reaction or the like.
When the electrolyte layer is in a liquid state, for example, acetonitrile, methoxyacetonitrile, propylene carbonate or the like is used as a solvent, and an ionic liquid containing a redox couple or an imidazolium salt as a cation is used as a solvent. can do.
Furthermore, when the electrolyte layer is in a solid state, it may be any material that does not include a redox pair and functions as a hole transporting agent. For example, a hole transporting agent including CuI, polypyrrole, polythiophene, etc. There may be.

3.対電極基材
次に本発明に用いられる対電極基材について説明する。本発明における対電極基材は、第2電極層および対向基材からなるものである。
3. Next, the counter electrode substrate used in the present invention will be described. The counter electrode base material in this invention consists of a 2nd electrode layer and a counter base material.

(1)第2電極層
本発明に用いられる第2電極層としては、所望の導電性を有する金属酸化物からなるものであれば特に限定されるものではない。なお、上述したように本発明に用いられる酸化物半導体電極が有する第1電極層は、同じく金属酸化物からなるものであり、スプレー熱分解法によって上記多孔質層上に形成されたものであるが、本発明に用いられる第2電極層は、スプレー熱分解法によって形成されたものに限定されるものではない点において、上記第1電極層と異なるものである。
(1) Second electrode layer The second electrode layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is made of a metal oxide having desired conductivity. As described above, the first electrode layer included in the oxide semiconductor electrode used in the present invention is also made of a metal oxide, and is formed on the porous layer by spray pyrolysis. However, the second electrode layer used in the present invention is different from the first electrode layer in that it is not limited to the one formed by spray pyrolysis.

本発明において第2電極層に用いられる金属酸化物としては、所望の導電性を有するものであれば特に限定されるものではない。このような金属酸化物としては、上記「A.酸化物半導体電極用積層体」の項において第1電極層に用いられる金属酸化物として説明したものと同様のものを用いることができる。   In the present invention, the metal oxide used for the second electrode layer is not particularly limited as long as it has desired conductivity. As such a metal oxide, the same thing as what was demonstrated as a metal oxide used for a 1st electrode layer in the above-mentioned "A. Oxide semiconductor electrode laminated body" section can be used.

本発明に用いられる第2電極層は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる層を積層する発明や、互いに異なる金属酸化物からなる層を積層する発明を挙げることができる。   The second electrode layer used in the present invention may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers laminated. Examples of the configuration in which a plurality of layers are laminated include an invention in which layers having different work functions are laminated, and an invention in which layers made of different metal oxides are laminated.

また、本発明に用いられる第2電極層の厚みは、通常、5nm〜2000nmの範囲内が好ましく、特に10nm〜1000nmの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the second electrode layer used in the present invention is usually preferably in the range of 5 nm to 2000 nm, and particularly preferably in the range of 10 nm to 1000 nm.

(2)対向基材
本発明における対向基材は、上記「B.酸化物半導体電極」の、基材の項において説明したものと同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
(2) Opposite base material The counter base material in the present invention can be the same as that described in the section of the base material of “B. Oxide semiconductor electrode”, and the description thereof is omitted here. To do.

(3)その他の層
本発明に用いられる対電極基材には必要に応じて、上記第2電極層および対向基材以外のその他の構成を有するものであってもよい。本発明に用いられるその他の構成としては、触媒層を挙げることができる。本発明においては、上記第2電極層上に触媒層が形成されていることにより、本発明の色素増感型太陽電池をより発電効率に優れたものにできる。このような触媒層の例としては、上記第2電極層上にPtを蒸着した態様を挙げることができるが、この限りではない。
(3) Other layers The counter electrode base material used in the present invention may have other configurations than the second electrode layer and the counter base material, if necessary. Examples of other configurations used in the present invention include a catalyst layer. In the present invention, since the catalyst layer is formed on the second electrode layer, the dye-sensitized solar cell of the present invention can be made more excellent in power generation efficiency. Examples of such a catalyst layer include an embodiment in which Pt is vapor-deposited on the second electrode layer, but is not limited thereto.

4.色素増感型太陽電池モジュールの製造方法
次に本発明の色素増感型太陽電池モジュールの作製方法の一例について説明する。本発明の色素増感型太陽電池モジュールは、上記本発明の酸化物半導体電極が有する多孔質層と、上記対電極基材が有する第2電極基材との間に電解質層を形成することにより製造することができる。
4). Method for Producing Dye-Sensitized Solar Cell Module Next, an example of a method for producing the dye-sensitized solar cell module of the present invention will be described. The dye-sensitized solar cell module of the present invention is formed by forming an electrolyte layer between the porous layer of the oxide semiconductor electrode of the present invention and the second electrode substrate of the counter electrode substrate. Can be manufactured.

本発明において、上記本発明の酸化物半導体電極が有する多孔質層と、上記対電極基材が有する第2電極基材との間に電解質層を形成する方法としては、各層を厚み精度よく形成できる方法であれば特に限定されない。このような方法としては、上記酸化物半導体電極の多孔質層上に電解質層を形成した後、当該電解質層上に対電極基材を配置する方法(第1の方法)と、上記酸化物半導体電極および対電極基材を、多孔質層と第2電極層とが対向するように配置した後、多孔質層と第2電極層との間に電解質層を形成する方法(第2の方法)と、を挙げることができる。   In the present invention, as a method of forming an electrolyte layer between the porous layer of the oxide semiconductor electrode of the present invention and the second electrode substrate of the counter electrode substrate, each layer is formed with high thickness accuracy. There is no particular limitation as long as it can be performed. As such a method, after forming an electrolyte layer on the porous layer of the oxide semiconductor electrode, a method of arranging a counter electrode substrate on the electrolyte layer (first method), and the oxide semiconductor A method of forming an electrolyte layer between the porous layer and the second electrode layer after arranging the electrode and the counter electrode base material so that the porous layer and the second electrode layer face each other (second method) Can be mentioned.

上記第1の方法としては、例えば、電解質層形成用組成物を上記多孔質層上に塗布し、乾燥させることにより電解質層を形成した後に、対電極基材を付与する塗布法を用いることができる。また、上記第2の方法としては、上記酸化物半導体電極の多孔質層と、対電極基材が有する第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、電解質層形成用組成物を注入することにより、電解質層を形成する注入法を用いることができる。   As the first method, for example, an application method of applying a counter electrode substrate after forming an electrolyte layer by applying a composition for forming an electrolyte layer on the porous layer and drying it is used. it can. As the second method, the porous layer of the oxide semiconductor electrode and the second electrode layer of the counter electrode base material are arranged with a predetermined gap so as to face each other. By injecting the composition for forming an electrolyte layer, an injection method for forming an electrolyte layer can be used.

上記塗布法における、多孔質層形成用組成物の塗布方法としては、公知の塗布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。   As the coating method of the composition for forming a porous layer in the above coating method, a known coating method can be used. Specifically, die coating, gravure coating, gravure reverse coating, roll coating, reverse roll coating, bar Examples include coat, blade coat, knife coat, air knife coat, slot die coat, slide die coat, dip coat, micro bar coat, micro bar reverse coat, and screen printing (rotary method).

また、上記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組成物としては、少なくとも酸化還元対および酸化還元対を保持する高分子化合物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 the coating method, the electrolyte layer forming composition for forming the electrolyte layer is not particularly limited as long as it has at least a redox couple and a polymer compound that holds the redox couple. Not.

上記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組成物としては、少なくとも酸化還元対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 the electrolyte layer is formed by the above injection method, the electrolyte layer forming composition for forming the electrolyte layer is not particularly limited as long as it has at least a redox pair. In this case, 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.

上記多孔質層と、対電極基材が有する第2電極層との間隙に電解質層形成用組成物を注入する方法としては、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や、上記多孔質層と、上記第2電極との間隙を真空状態にし、電解質層形成用組成物を接触させた状態で大気圧に開放することで注入する方法などを挙げることができる。   The method for injecting the composition for forming an electrolyte layer into the gap between the porous layer and the second electrode layer of the counter electrode base material is not particularly limited, but for example, a method of injecting using a capillary phenomenon In addition, a method may be used in which the gap between the porous layer and the second electrode is in a vacuum state, and the injection is performed by releasing to atmospheric pressure in a state where the composition for forming an electrolyte layer is in contact.

また、注入法により、電解質層形成用組成物を注入した後、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。   Moreover, after injecting the composition for forming an electrolyte layer by an injection method, for example, temperature adjustment, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, or the like is performed, and a two-dimensional or three-dimensional crosslinking reaction is caused to generate a gel or solid. The electrolyte layer can be formed.

また本発明において、対向基材上に第2電極層を形成する方法は特に限定されず、一般的な方法を用いることができる。   In the present invention, the method for forming the second electrode layer on the counter substrate is not particularly limited, and a general method can be 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、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合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 technical idea described in the claims of the present invention has substantially the same configuration and exhibits the same function and effect regardless of the case. It is included in the technical scope of the invention.

以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

1.実施例1
(1)剥離層形成工程
剥離層形成用塗工液として、一次粒径20nmのTiO微粒子(日本アエロジル)9.1質量%およびエチルセルロース(日新化成社製)9.1質量%、およびターピネオール81.8質量%を含む塗工液を準備した。この剥離層形成用塗工液をガラス基板(厚み1mm)上にスクリーン印刷法により、1cm×1cmの領域を5mm間隔に正方形に4箇所塗工し120℃10分で乾燥させ、剥離層形成用層を形成した。
1. Example 1
(1) Release layer forming step As a release layer forming coating solution, TiO 2 fine particles (Nippon Aerosil) with a primary particle size of 20 nm, 9.1% by mass, ethyl cellulose (Nisshin Kasei Co., Ltd.) 9.1% by mass, and terpineol A coating solution containing 81.8% by mass was prepared. This release layer-forming coating solution is applied on a glass substrate (thickness: 1 mm) by screen printing to apply a 1 cm × 1 cm area at 5 mm intervals to four squares and dried at 120 ° C. for 10 minutes to form a release layer. A layer was formed.

(2)酸化物半導体層形成工程
次に、酸化物半導体層形成用塗工液としてSolaronix SA社製Ti Nanoxide T/SPを準備し、剥離層形成用層が形成されたガラス基板上にスクリーン印刷法にて剥離層形成用層を覆うように5cm×5cmの領域に酸化物半導体層形成用層を積層した。
(2) Oxide Semiconductor Layer Formation Step Next, Solar Nanox Ti Nanoxide T / SP is prepared as an oxide semiconductor layer formation coating solution, and screen printing is performed on the glass substrate on which the release layer formation layer is formed. The oxide semiconductor layer forming layer was stacked in a 5 cm × 5 cm region so as to cover the release layer forming layer by the method.

(3)焼成工程
次に、電気マッフル炉(デンケン社製P90)を用い500℃、30分間、大気圧雰囲気下にて焼成した。これにより、多孔質体として形成された剥離層および酸化物半導体層を得た。
(3) Firing step Next, firing was performed at 500 ° C. for 30 minutes in an atmospheric pressure atmosphere using an electric muffle furnace (P90 manufactured by Denken). Thereby, a release layer and an oxide semiconductor layer formed as a porous body were obtained.

(4)第1電極層形成工程
その後、エタノールに塩化インジウム0.1mol/L、塩化スズ0.005mol/Lを溶解した第1電極層形成用塗工液を用意し、上記焼成を行ったガラス基板を、酸化物半導体層を上向きにし、ホットプレート(400℃)上へ設置し、この加熱された酸化物半導体層上に、上述の塗工液を超音波噴霧器により噴霧し、透明電極層であるITO膜を500nm形成した。
(4) 1st electrode layer formation process Then, the coating liquid for 1st electrode layer formation which melt | dissolved 0.1 mol / L of indium chloride and 0.005 mol / L of tin chloride in ethanol was prepared, and the glass which performed the said baking is prepared. The substrate was placed on a hot plate (400 ° C.) with the oxide semiconductor layer facing upward, and the above coating liquid was sprayed on the heated oxide semiconductor layer with an ultrasonic sprayer. A certain ITO film was formed to 500 nm.

(5)導電層形成工程
次に、ITO膜上であり、かつ剥離層が形成されていない領域5mm間隔幅の中に1mmの線幅で銀ペーストにより導電層を形成した。これにより、本発明の酸化物半導体電極用積層体を得た。
なお、形成された導電層の膜厚を、触針式膜厚計(Dektak)にて測定したところ、50μmであった。
(5) Conductive layer formation process Next, the conductive layer was formed with the silver paste with the line | wire width of 1 mm in the space | interval width of 5 mm in the area | region which is on the ITO film | membrane and the peeling layer is not formed. This obtained the laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention.
In addition, it was 50 micrometers when the film thickness of the formed conductive layer was measured with the stylus type film thickness meter (Dektak).

2.実施例2
基材としてPETフィルム(東洋紡社製 E5100 厚み125μm)上に接着層としてヒートシール剤(バイネル:デュポン)を配置し、実施例1で作製した酸化物半導体電極用積層体のITO膜面と135℃で貼り合せた。
2. Example 2
A heat sealant (Binell: DuPont) was placed as an adhesive layer on a PET film (E5100 thickness 125 μm, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) as a base material, and the ITO film surface of the oxide semiconductor electrode laminate produced in Example 1 and 135 ° C. We pasted together.

次に、上記酸化物半導体電極用積層体からガラス基板を剥離した後、1cm×1cmの領域を4箇所打ち抜いた厚さ50μmのサーリンによって、サーリンの開口部が多孔質層と一致するように上記酸化物半導体層と貼り合せた。これにより、本発明の酸化物半導体電極を得た。得られた酸化物半導体電極はITO膜上に1cm×1cmの多孔質層が形成され、各酸化物半導体層間の5mm間隔の中に1mm幅で導電層が形成されたものになった。   Next, after the glass substrate is peeled from the oxide semiconductor electrode laminate, the above-mentioned Surlyn openings are made to coincide with the porous layer by Surlyn having a thickness of 50 μm obtained by punching four 1 cm × 1 cm regions. The oxide semiconductor layer was attached. Thereby, the oxide semiconductor electrode of the present invention was obtained. In the obtained oxide semiconductor electrode, a 1 cm × 1 cm porous layer was formed on the ITO film, and a conductive layer having a width of 1 mm was formed in 5 mm intervals between the oxide semiconductor layers.

3.実施例3
色素増感剤としてルテニウム錯体(小島化学株式会社RuL(NCS))を無水エタノール溶液に濃度3×10−4mol/Lとなるように溶解させ、吸着用色素溶液を作製し、実施例2で作製した酸化物半導体電極を浸漬することにより多孔質層に増感色素を担持させた。
3. Example 3
As a dye sensitizer, a ruthenium complex (Kojima Chemical Co., Ltd. RuL 2 (NCS) 2 ) was dissolved in an absolute ethanol solution to a concentration of 3 × 10 −4 mol / L to prepare an adsorption dye solution. Example 2 A sensitizing dye was supported on the porous layer by immersing the oxide semiconductor electrode prepared in (1).

次に、メトキシアセトニトリルを溶媒とし、濃度0.1mol/Lのヨウ化リチウム、濃度0.05mol/Lのヨウ素、濃度0.3mol/Lのジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、濃度0.5mol/Lのターシャリーブチルピリジンを溶解させ、電解質層形成用塗工液を得た。次に、対向基材を5cm×5cmにカットし、上記サーリンを解して上記酸化物半導体層と貼り合せた。次に、対向基材と、酸化物半導体電極との間に電解質層形成用塗工液を含浸させ、色素増感型太陽電池モジュールを作製した。ここで、上記対向基材としては、膜厚150nmを有し、表面抵抗7Ω/□である、ITOスパッタ層を有する対向フィルム基材上に膜厚50nmの白金膜をスパッタリングにて付与したものを用いた。   Next, using methoxyacetonitrile as a solvent, lithium iodide at a concentration of 0.1 mol / L, iodine at a concentration of 0.05 mol / L, dimethylpropylimidazolium iodide at a concentration of 0.3 mol / L, a concentration of 0.5 mol / L Tertiary butyl pyridine was dissolved to obtain a coating solution for forming an electrolyte layer. Next, the opposing base material was cut into 5 cm × 5 cm, and the surlyn was released and bonded to the oxide semiconductor layer. Next, an electrolyte layer forming coating solution was impregnated between the opposing base material and the oxide semiconductor electrode to prepare a dye-sensitized solar cell module. Here, as the above-mentioned counter substrate, a film having a thickness of 150 nm and a surface resistance of 7 Ω / □, a platinum film having a film thickness of 50 nm applied by sputtering on the counter film substrate having an ITO sputtered layer. Using.

作製した色素増感型太陽電池モジュールの評価は、AM1.5、擬似太陽光(入射光強度100mW/cm)を光源として、色素吸着させた酸化物半導体層を有する基材側から入射させ、ソースメジャーユニット(ケースレー2400型)にて電圧印加により電流電圧特性を測定した。その結果、短絡電流15、2mA/cm、開放電圧710mV、曲線因子0.65、変換効率7.0%であった。 Evaluation of the produced dye-sensitized solar cell module was performed by using AM1.5, pseudo-sunlight (incident light intensity of 100 mW / cm 2 ) as a light source, and entering from the substrate side having the oxide semiconductor layer adsorbed with the dye, Current-voltage characteristics were measured by applying voltage with a source measure unit (Caseley 2400 type). As a result, the short circuit current was 15, 2 mA / cm 2 , the open circuit voltage was 710 mV, the fill factor was 0.65, and the conversion efficiency was 7.0%.

4.比較例
導電層を形成しなかったこと以外は実施例と同様にして色素増感太陽電池モジュールを作製した。作製した色素増感型太陽電池モジュールの評価は、AM1.5、擬似太陽光(入射光強度100mW/cm)を光源として、色素吸着させた酸化物半導体層を有する基材側から入射させ、ソースメジャーユニット(ケースレー2400型)にて電圧印加により電流電圧特性を測定した。その結果、短絡電流15、0mA/cm、開放電圧712mV、曲線因子0.36、変換効率3.7%であった。
4). Comparative Example A dye-sensitized solar cell module was produced in the same manner as in the example except that the conductive layer was not formed. Evaluation of the produced dye-sensitized solar cell module was performed by using AM1.5, pseudo-sunlight (incident light intensity of 100 mW / cm 2 ) as a light source, and entering from the substrate side having the oxide semiconductor layer adsorbed with the dye, Current-voltage characteristics were measured by applying voltage with a source measure unit (Caseley 2400 type). As a result, the short-circuit current was 15, 0 mA / cm 2 , the open-circuit voltage 712 mV, the fill factor 0.36, and the conversion efficiency 3.7%.

本発明の酸化物半導体電極用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 laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention. 本発明の酸化物半導体電極用積層体を用いて酸化物半導体電極を作製する方法の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the method of producing an oxide semiconductor electrode using the laminated body for oxide semiconductor electrodes of this invention. 本発明の酸化物半導体電極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 oxide semiconductor electrode of this invention. 本発明の色素増感型太陽電池モジュール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 module of this invention. 一般的な色素増感型太陽電池の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of a general dye-sensitized solar cell.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 耐熱基板
2 … 剥離層
3 … 酸化物半導体層
4 … 第1電極層
5 … 導電層
10 … 酸化物半導体電極用積層体
20、20’ … 酸化物半導体電極
21 … 基材
22 … 接着層
23 … 多孔質層
24 … 封止層
30 … 色素増感型太陽電池モジュール
31 … 電解質層
40 … 対電極基材
41 … 対向基材
42 … 第2電極層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat-resistant substrate 2 ... Release layer 3 ... Oxide semiconductor layer 4 ... 1st electrode layer 5 ... Conductive layer 10 ... Oxide semiconductor electrode laminated body 20, 20 '... Oxide semiconductor electrode 21 ... Base material 22 ... Adhesive layer DESCRIPTION OF SYMBOLS 23 ... Porous layer 24 ... Sealing layer 30 ... Dye-sensitized solar cell module 31 ... Electrolyte layer 40 ... Counter electrode base material 41 ... Opposite base material 42 ... Second electrode layer

Claims (5)

耐熱性を有する耐熱基板と、
前記耐熱基板上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有する剥離層と、
前記剥離層を覆うように形成され、金属酸化物半導体微粒子を含有し、前記剥離層よりも空孔率が低い酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、
前記第1電極層上であり、かつ前記剥離層が形成されていない領域上にパターン状に形成された導電層とを有することを特徴とする、酸化物半導体電極用積層体。
A heat-resistant substrate having heat resistance;
A release layer formed in a pattern on the heat-resistant substrate and containing metal oxide semiconductor fine particles,
An oxide semiconductor layer formed so as to cover the release layer, containing metal oxide semiconductor fine particles, and having a lower porosity than the release layer;
A first electrode layer formed on the oxide semiconductor layer and made of a metal oxide;
A laminate for an oxide semiconductor electrode, comprising: a conductive layer formed in a pattern on a region on the first electrode layer and on which the release layer is not formed.
前記導電層の厚みが1μm〜500μmの範囲内であることを特徴とする、請求項1に記載の酸化物半導体電極用積層体。   2. The oxide semiconductor electrode laminate according to claim 1, wherein a thickness of the conductive layer is in a range of 1 μm to 500 μm. 基材と、
前記基材上に形成され、熱可塑性樹脂からなる接着層と、
前記接着層上に形成され、金属酸化物からなる第1電極層と、
前記第1電極層上にパターン状に形成され、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層と、
前記第1電極層上であり、かつ、前記多孔質層が形成されていない領域に形成された封止層と、
前記第1電極層の前記接着層側の表面上であり、かつ前記封止層が形成された領域と対向する位置に、前記接着層に収納されるように形成された導電層と、を有し、
前記多孔質層は、前記第1電極層側に位置する領域の空孔率よりも、前記第1電極層とは遠い側に位置する領域の空孔率が高いことを特徴とする酸化物半導体電極。
A substrate;
An adhesive layer formed on the substrate and made of a thermoplastic resin;
A first electrode layer formed on the adhesive layer and made of a metal oxide;
A porous layer formed in a pattern on the first electrode layer and containing metal oxide semiconductor fine particles;
A sealing layer formed on the first electrode layer and in a region where the porous layer is not formed;
A conductive layer formed on the surface of the first electrode layer on the side of the adhesive layer and facing the region where the sealing layer is formed so as to be accommodated in the adhesive layer. And
The oxide semiconductor characterized in that the porous layer has a higher porosity in a region located farther from the first electrode layer than in a region located on the first electrode layer side. electrode.
前記導電層の厚みが1μm〜500μmの範囲内であることを特徴とする、請求項3に記載の酸化物半導体電極。   The oxide semiconductor electrode according to claim 3, wherein the conductive layer has a thickness in the range of 1 μm to 500 μm. 請求項3または請求項4に記載の酸化物半導体電極、および、対向基材と、前記対向基材上に形成され、金属酸化物からなる第2電極層とを有する対電極基材が、前記多孔質層と前記第2電極層とが対向するように前記封止層を介して接着されており、さらに前記酸化物半導体電極と、前記対電極基材との間に酸化還元対を含む電解質層が形成された構成を有することを特徴とする、色素増感型太陽電池モジュール。   A counter electrode substrate comprising the oxide semiconductor electrode according to claim 3 or 4, and a counter substrate, and a second electrode layer formed on the counter substrate and made of a metal oxide, An electrolyte in which a porous layer and the second electrode layer are bonded via the sealing layer so as to face each other, and further includes an oxidation-reduction pair between the oxide semiconductor electrode and the counter electrode substrate A dye-sensitized solar cell module having a structure in which a layer is formed.
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