JP5432486B2 - 多孔質膜及びこれを用いた透明電極 - Google Patents
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Description
また本発明は、上記多孔質膜からなる透明電極に関する。更に本発明は、上記透明電極からなる太陽電池の集電電極に関する。
上記下地層としては、上記基材と上記多孔質膜が安定して接着可能となる下地層であれば特に制限はないが、上記カップリング剤がシランカップリング剤である下地層が好ましい。上記シランカップリング剤としては、例えば、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エトキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラングリシドキシプロピルトリエトキシシラン等の不飽和基やエポキシ基を有するものが挙げられる。
上記金属ナノ粒子コロイド溶液は、金属ナノ粒子を含む。上記金属ナノ粒子としては、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル等の公知の金属のナノ粒子が使用できる。上記金属ナノ粒子のうち、金、銀、銅又は白金のナノ粒子が汎用性、コスト、機能性の観点から好適に使用できる。上記金属ナノ粒子が、金のナノ粒子である場合、上記多孔質膜の安定性が一層優れる傾向にある。また、上記金属ナノ粒子が白金のナノ粒子である場合、上記多孔質膜を触媒膜として用いた際の触媒効率が一層優れる傾向にある。さらに、上記金属ナノ粒子が銀又は銅のナノ粒子である場合、上記多孔質膜の導電性が一層優れる傾向にある。
上記金属ナノ粒子としては、市販品を用いることができる。また、上記粒径は、電子顕微鏡観察により、一次粒径の10点平均値として求められる値である。
なお、分散剤の配合量としては、焼結時の分解の観点から、金属ナノ粒子コロイド溶液中、好ましくは1〜10質量%、より好ましくは1〜8質量%、さらに好ましくは1〜5質量%である。
上記基材としては、ガラス、有機高分子、シリコン等が挙げられる。
上記ガラスとしては、例えば、主成分となる二酸化珪素と副成分となる種々の金属化合物を粉末として混合し、高温で溶融して液体状態としたものを急冷することにより製造されるものを挙げることができる。より具体的には、例えば、白板ガラス、青板ガラス、耐熱ガラス等が挙げられる。
また、上記有機高分子としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂又は熱硬化性ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂又は環状ポリオレフィン (COP) 等の熱可塑性樹脂が挙げられる。上記有機高分子としては、高密度、中密度、低密度等の種々の樹脂を用いることができる。
更に、上記シリコンからなる基材としては、高純度な珪素の薄円盤であるシリコンウェハ等を用いることができる。
上記カップリング剤又は上記金属ナノ粒子コロイド溶液を上記基材上に塗布する方法としては、基材上に均一に被膜可能であれば、特に制限なく公知の技術を用いることができる。例えば、塗布する溶液を小さな液滴にして噴霧するスプレー法、液に浸漬するディッピング方法、スピンコート方法、メイヤーバー等を用いたバーコート法、又は、グラビア、フレキソ、スクリーン若しくはインクジェット等の印刷による方法等が挙げられる。また、焼結はあらかじめ加温状態にしておいた焼結炉に塗布・乾燥した基材を所定時間挿入することで行うことができる。焼結条件としても、金属種に応じて適宜選定されるが、好ましくは50〜400℃で0.2〜5時間の条件を採用することができる。
厚さ斑(%)=(|T0−T1|×100)/T0 (I)
上記多孔質膜は、基材の少なくとも1面に被膜することで、電極等の用途に好適に使用できる。このとき上記基材が光透過性を有していれば、透明導電膜や透明電極として好適に使用できる。
表1〜5に、用いた材料や得られた多孔質膜の物性をまとめた。3cm角の基材表面に下地処理剤を数滴滴下し、液状塗膜の膜厚が3μmになるようにバーコーターを用いて塗布した。窒素ガスを用いて乾燥し、表1〜5に記載された金属ナノ粒子コロイド溶液又は塗工液1gを滴下して、2分間スピンコート法にて膜を形成させた。乾燥後、所定温度および所定時間に調整した電気炉にて焼結させ、多孔質膜を得た。
導電性評価として四端子四探針方式ロレスタ-GP(ダイヤインストロメンツ社製)を用いてJIS K 7194に準拠して測定した。測定は作成した多孔質膜上を5点任意な場所で測定し、最小値から最大値の幅で表記した。
透過率測定としてオーシャンオプティクス社製USB4000−TR−600を用いてスライドガラス上に形成された多孔質膜を光波長が500nmにおける透過率を測定した。測定は作成した多孔質膜上を5点任意な場所で測定し、最小値から最大値の幅で表記した。
Claims (6)
- 基材上に形成された多孔質膜であって、
前記多孔質膜は、カップリング剤又は該カップリング剤の反応物を含む下地層を備える基材の、該下地層上に、結合剤を含まない金属ナノ粒子コロイド溶液からなる塗膜を形成し、該塗膜を焼結してなり、
前記金属ナノ粒子コロイド溶液は、金属ナノ粒子、分散剤及び溶媒を含む溶液であり、
前記溶媒は、α異性体比率40%〜85%のテルピネオールであり、
前記分散剤は、アルキルチオールである、多孔質膜。 - 前記基材は、ガラス、有機高分子又はシリコンからなる基材である、請求項1に記載の多孔質膜。
- 前記金属ナノ粒子は、金、銀又は白金からなるナノ粒子である、請求項1又は2に記載の多孔質膜。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の多孔質膜からなる、透明電極。
- 請求項4に記載の透明電極からなる、太陽電池の集電電極。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の多孔質膜の製造方法であって、
基材上に形成された下地層上に、結合剤を含まない金属ナノ粒子コロイド溶液を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を焼結して多孔質膜を形成することを特徴とし、
前記金属ナノ粒子コロイド溶液は、金属ナノ粒子、分散剤及び溶媒を含む溶液であり、
前記溶媒は、α異性体比率40%〜85%のテルピネオールであり、
前記分散剤は、アルキルチオールである、多孔質膜の製造方法。
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