JP5519179B2 - Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method of manufacturing semiconductor electrode - Google Patents

Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method of manufacturing semiconductor electrode Download PDF

Info

Publication number
JP5519179B2
JP5519179B2 JP2009111662A JP2009111662A JP5519179B2 JP 5519179 B2 JP5519179 B2 JP 5519179B2 JP 2009111662 A JP2009111662 A JP 2009111662A JP 2009111662 A JP2009111662 A JP 2009111662A JP 5519179 B2 JP5519179 B2 JP 5519179B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fine particles
main surface
silicon
metal oxide
silicon fine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009111662A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010262794A (en
Inventor
雅人 吉川
真理 宮野
信吾 大野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Priority to JP2009111662A priority Critical patent/JP5519179B2/en
Priority to KR1020117028295A priority patent/KR101246385B1/en
Priority to CN201080029668.9A priority patent/CN102460822B/en
Priority to EP10769673.4A priority patent/EP2426781A4/en
Priority to PCT/JP2010/057217 priority patent/WO2010125974A1/en
Priority to US13/318,244 priority patent/US20120118375A1/en
Publication of JP2010262794A publication Critical patent/JP2010262794A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5519179B2 publication Critical patent/JP5519179B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Description

本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する半導体電極、この半導体電極を用いた太陽電池、及び半導体電極の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor electrode that converts light energy into electric energy, a solar cell using the semiconductor electrode, and a method for manufacturing the semiconductor electrode.

従来、太陽電池では、結晶性シリコン(Si)、アモルファスシリコン等の基板が光電変換素子として用いられる(特許文献1参照)。また、従来の太陽電池の中には、シリコンの代わりに、有機色素により増感させた酸化物半導体を光電変換素子として用いるものもある(特許文献2参照)。光電変換素子は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。   Conventionally, in a solar cell, a substrate made of crystalline silicon (Si), amorphous silicon or the like is used as a photoelectric conversion element (see Patent Document 1). Some conventional solar cells use an oxide semiconductor sensitized with an organic dye instead of silicon as a photoelectric conversion element (see Patent Document 2). The photoelectric conversion element converts light energy into electrical energy.

特開昭61−54275号公報JP-A 61-54275 特許第2955646号公報Japanese Patent No. 2955646

しかしながら、例えば、特許文献1に開示された太陽電池では、原料となるシリコンの供給の問題、バルク状又は薄膜状の結晶性シリコン、アモルファスシリコン等の基板を形成する工程にかかるエネルギーと発電容量とのエネルギー収支の問題など、解決すべき課題が多い。また、特許文献2に開示された色素増感型太陽電池では、耐久性の向上や発電効率の向上などが課題となっている。   However, for example, in the solar cell disclosed in Patent Document 1, there is a problem of supply of silicon as a raw material, energy and power generation capacity for a process of forming a substrate such as bulk or thin film crystalline silicon, amorphous silicon, and the like. There are many issues to be solved, such as the problem of energy balance. Further, in the dye-sensitized solar cell disclosed in Patent Document 2, improvement in durability, improvement in power generation efficiency, and the like are problems.

そのため、太陽電池の分野では、上述した従来の太陽電池の改良と併せて、従来の太陽電池とは異なる新規太陽電池の開発が望まれている。   Therefore, in the field of solar cells, development of a new solar cell different from the conventional solar cell is desired together with the improvement of the conventional solar cell described above.

そこで、本発明は、太陽電池に用いる電極として利用可能な新たな半導体電極、半導体電極を用いた太陽電池、及び半導体電極の製造方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the new semiconductor electrode which can be utilized as an electrode used for a solar cell, the solar cell using a semiconductor electrode, and a semiconductor electrode.

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有する。まず、本発明の第1の特徴は、光透過性を有する基板の表面に配設される透明電極を有し、前記基板において前記透明電極が配設される表面の反対面に金属酸化物層が配設され、前記金属酸化物層は、前記基板を透過する光の波長のうち特定の波長を吸収するケイ素微粒子と、金属酸化物の微粒子とを有し、前記ケイ素微粒子は、前記ケイ素微粒子が含まれる混合粉体をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液でエッチングされることにより所定の粒径に形成されており、前記ケイ素微粒子は、前記金属酸化物の微粒子の間に配設されていることを要旨とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention has the following features. First, the first feature of the present invention is that a transparent electrode disposed on a surface of a light-transmitting substrate is provided, and a metal oxide layer is provided on the opposite surface of the substrate on which the transparent electrode is disposed. And the metal oxide layer includes silicon fine particles that absorb a specific wavelength among light wavelengths transmitted through the substrate, and metal oxide fine particles, and the silicon fine particles are formed of the silicon fine particles. The mixed powder containing is formed into a predetermined particle size by being etched with an etching solution containing hydrofluoric acid and an oxidizing agent, and the silicon fine particles are disposed between the metal oxide fine particles. It is a summary.

本発明の特徴において、金属酸化物層に配設されたケイ素微粒子は、基板を透過した光の波長のうち、粒径毎に異なる特定の波長を吸収し、電子を放出する。従って、半導体電極は、基板を透過した光の波長のうち特定の波長の光エネルギーを電気エネルギーとして取り出すことができる。   In the feature of the present invention, the silicon fine particles disposed in the metal oxide layer absorbs a specific wavelength that is different for each particle size out of the wavelengths of light transmitted through the substrate, and emits electrons. Therefore, the semiconductor electrode can extract light energy of a specific wavelength among the wavelengths of light transmitted through the substrate as electric energy.

本発明の第2の特徴は、本発明の第1の特徴に係り、複数種類の粒径の前記ケイ素微粒子が混合して用いられることを要旨とする。   The second feature of the present invention relates to the first feature of the present invention, and is summarized in that the silicon fine particles having a plurality of types of particle diameters are mixed and used.

本発明の第2の特徴によれば、粒径毎に吸収する波長が異なる。複数の粒径のケイ素微粒子を用いることにより、可視光領域の光の波長のうち、幅広い波長に対応することができる。   According to the second feature of the present invention, the wavelength to be absorbed is different for each particle size. By using silicon fine particles having a plurality of particle sizes, it is possible to cope with a wide range of wavelengths of light in the visible light region.

本発明の第3の特徴は、光透過性を有し、光が入射する入射面を有する前記半導体電極と、前記半導体電極に対向して配設される対向電極と、前記半導体電極と前記対向電極との間の空間に配設される電解質と、前記空間に配設される前記電解質を封止する封止材とを有し、前記半導体電極に入射された光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池であって、前記半導体電極は、光透過性を有する基板の表面に配設される透明電極を有し、前記基板において前記透明電極が配設される表面の反対面に金属酸化物層が配設され、前記金属酸化物層は、前記基板を透過する光の波長のうち特定の波長を吸収するケイ素微粒子と、金属酸化物の微粒子とを有し、前記ケイ素微粒子は、前記ケイ素微粒子が含まれる混合粉体をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液でエッチングされることにより所定の粒径に形成されており、前記ケイ素微粒子は、前記金属酸化物の微粒子の間に配設されることを要旨とする。   The third feature of the present invention is that the semiconductor electrode has a light-transmitting and incident surface on which light is incident, a counter electrode disposed to face the semiconductor electrode, and the semiconductor electrode and the counter An electrolyte disposed in a space between the electrodes and a sealing material that seals the electrolyte disposed in the space, and the light energy of the light incident on the semiconductor electrode is converted into electrical energy. A solar cell for conversion, wherein the semiconductor electrode has a transparent electrode disposed on a surface of a substrate having optical transparency, and a metal oxide is formed on the opposite surface of the substrate on which the transparent electrode is disposed. A physical layer is provided, and the metal oxide layer includes silicon fine particles that absorb a specific wavelength among wavelengths of light transmitted through the substrate, and metal oxide fine particles, Mixing powder containing silicon fine particles with hydrofluoric acid and It is formed to a predetermined particle size by being etched by the etching solution containing the agent, wherein the silicon particles is summarized in that disposed between the fine particles of the metal oxide.

本発明の特徴において、金属酸化物層に配設されたケイ素微粒子は、基板を透過した光の波長のうち特定の波長を吸収し、電子を放出する。従って、太陽電池は、基板を透過した光の波長のうち特定の波長の光エネルギーを電気エネルギーとして取り出すことができる。   In the feature of the present invention, the silicon fine particles disposed in the metal oxide layer absorb a specific wavelength among the wavelengths of light transmitted through the substrate and emit electrons. Therefore, the solar cell can extract light energy of a specific wavelength among the wavelengths of light transmitted through the substrate as electric energy.

本発明の第4の特徴は、本発明の第3の特徴に係り、複数種類の粒径の前記ケイ素微粒子が混合して用いられることを要旨とする。   A fourth feature of the present invention relates to the third feature of the present invention, and is summarized in that the silicon fine particles having a plurality of types of particle diameters are mixed and used.

本発明の第5の特徴は、本発明の第3の特徴に係り、複数の透明電極を有し、前記透明電極の各々には、前記反対側の表面に前記金属酸化物層が配設されており、複数の前記透明電極は、前記基板と前記対向電極との間に積層されており、それぞれの前記透明電極の間には、前記電解質が充填された状態で前記封止材によって封止されることを要旨とする。   A fifth feature of the present invention relates to the third feature of the present invention, and has a plurality of transparent electrodes, and each of the transparent electrodes has the metal oxide layer disposed on the opposite surface. The plurality of transparent electrodes are stacked between the substrate and the counter electrode, and each transparent electrode is sealed with the sealing material while being filled with the electrolyte. The gist is that

本発明の第6の特徴は、本発明の第5の特徴に係り、複数の前記透明電極毎に粒径が互いに異なるケイ素微粒子が配設されることを要旨とする。   The sixth feature of the present invention is related to the fifth feature of the present invention and is summarized in that silicon fine particles having different particle diameters are disposed for each of the plurality of transparent electrodes.

本発明の第7の特徴は、不活性雰囲気下においてケイ素源と炭素源を含む混合物を焼成する工程と、前記不活性雰囲気から生成ガスを抜き出し急冷してケイ素微粒子を含む混合粉体を得る工程と、前記混合粉体をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液に浸漬してエッチングする工程と、表面に透明電極が形成された光透過性を有する基板に対し、前記基板に前記透明電極が配設される表面の反対面に金属酸化物層が配設される工程と、前記金属酸化物層に前記混合粉体を吸着させる工程とを有することを要旨とする。   The seventh feature of the present invention is a step of firing a mixture containing a silicon source and a carbon source in an inert atmosphere, and a step of extracting a product gas from the inert atmosphere and rapidly cooling to obtain a mixed powder containing silicon fine particles And the step of immersing and etching the mixed powder in an etching solution containing hydrofluoric acid and an oxidizing agent, and the transparent electrode on the surface of the transparent electrode formed on the surface. The gist of the invention is to include a step of disposing a metal oxide layer on the opposite surface of the surface to be provided and a step of adsorbing the mixed powder to the metal oxide layer.

本発明の第8の特徴は、本発明の第7の特徴に係り、前記ケイ素源がエチルシリケートであることを要旨とする。   The eighth feature of the present invention relates to the seventh feature of the present invention, and is summarized in that the silicon source is ethyl silicate.

本発明の第9の特徴は、本発明の第7の特徴に係り、前記炭素源がフェノール樹脂であることを要旨とする。   A ninth feature of the present invention relates to the seventh feature of the present invention, and is summarized in that the carbon source is a phenol resin.

本発明によれば、太陽電池に用いる電極として利用可能な新たな半導体電極、半導体電極を用いた太陽電池、太陽電池に用いることが可能な新たな半導体電極の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the new semiconductor electrode which can be used for the new semiconductor electrode which can be used as an electrode used for a solar cell, the solar cell using a semiconductor electrode, and a solar cell can be provided.

図1は、本発明の実施形態に係る単層型の太陽電池の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a single-layer solar cell according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係るタンデム型の太陽電池の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a tandem solar cell according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態に係る中間電極を説明する構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an intermediate electrode according to an embodiment of the present invention. 図4は、ケイ素微粒子を含む混合粉体を説明するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a mixed powder containing silicon fine particles. 図5は、半導体電極の製造方法を説明するフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor electrode. 図6は、ケイ素微粒子の製造に用いられる製造装置の概略図である。FIG. 6 is a schematic view of a manufacturing apparatus used for manufacturing silicon fine particles.

本発明に係る半導体電極及び太陽電池の実施形態について図面を参照しながら説明する。具体的には、(1)太陽電池の構造、(2)ケイ素微粒子及び半導体電極の製造方法、(3)ケイ素源及び炭素源、(4)作用・効果、及び(5)その他の実施形態について説明する。   Embodiments of a semiconductor electrode and a solar cell according to the present invention will be described with reference to the drawings. Specifically, (1) structure of solar cell, (2) method for producing silicon fine particles and semiconductor electrode, (3) silicon source and carbon source, (4) action / effect, and (5) other embodiments explain.

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。   In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones.

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

(1)太陽電池の構造
(1−1)単層型
図1は、本発明にかかる単層型の太陽電池の構成図である。太陽電池1は、半導体電極10と、対向電極20と、電解質30と、封止材40とを有する。半導体電極10は、光透過性を有し、光が入射する入射面11aを有する。対向電極20は、半導体電極10に対向して配設される。電解質30は、半導体電極10と対向電極20との間の空間に配設される。封止材40は、空間に配設される電解質30を封止する。透明電極12と、対向電極20とは、図示しない端子及び電線によって電気的に接続される。
(1) Structure of Solar Cell (1-1) Single Layer Type FIG. 1 is a configuration diagram of a single layer type solar cell according to the present invention. The solar cell 1 includes a semiconductor electrode 10, a counter electrode 20, an electrolyte 30, and a sealing material 40. The semiconductor electrode 10 is light transmissive and has an incident surface 11a on which light is incident. The counter electrode 20 is disposed to face the semiconductor electrode 10. The electrolyte 30 is disposed in a space between the semiconductor electrode 10 and the counter electrode 20. The sealing material 40 seals the electrolyte 30 disposed in the space. The transparent electrode 12 and the counter electrode 20 are electrically connected by a terminal and an electric wire (not shown).

半導体電極10は、透明電極12を有する。透明電極12は、光透過性を有し入射面11aを有する基板11において、入射面11aの反対の表面に配設される。   The semiconductor electrode 10 has a transparent electrode 12. The transparent electrode 12 is disposed on the surface opposite to the incident surface 11a in the substrate 11 having light transmittance and having the incident surface 11a.

透明電極12は、基板11が接合される表面の反対面に金属酸化物層13が配設される。金属酸化物層13は、金属酸化物の微粒子14と、ケイ素微粒子15とを含む。   The transparent electrode 12 has a metal oxide layer 13 disposed on the opposite surface to the surface to which the substrate 11 is bonded. The metal oxide layer 13 includes metal oxide fine particles 14 and silicon fine particles 15.

基板11は、光透過性を有する基板である。例えば、ケイ酸塩ガラス、プラスチック基板があげられる。種々のプラスチック基板が貼り合わされていてもよい。プラスチック基板の材料としては、ガラス転移温度が50℃以上である樹脂が好ましい。   The substrate 11 is a substrate having optical transparency. For example, silicate glass and a plastic substrate are mentioned. Various plastic substrates may be bonded together. As a material for the plastic substrate, a resin having a glass transition temperature of 50 ° C. or higher is preferable.

例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ナイロン46、変性ナイロン6T、ナイロンMXD6、ポリフタルアミド等のポリアミド系樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリチオエーテルサルフィンなどのケトン系樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等のサルフォン系樹脂、ポリエーテルニトリル、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、トリアセチルセルロース、ポリスチレン、ポリビニルクロライド等の有機樹脂を主成分とする透明樹脂基板を用いることができる。中でも、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルクロライド、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートは、透明性に優れる。また、複屈折の値が良好である。   For example, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polycyclohexylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyamide resins such as nylon 46, modified nylon 6T, nylon MXD6, polyphthalamide, and ketone resins such as polyphenylene sulfide and polythioethersulfine Main components are organic resins such as sulfone resins such as polysulfone and polyethersulfone, polyether nitrile, polyarylate, polyetherimide, polyamideimide, polycarbonate, polymethyl methacrylate, triacetyl cellulose, polystyrene, and polyvinyl chloride. A transparent resin substrate can be used. Among these, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polystyrene, and polyethylene terephthalate are excellent in transparency. Also, the birefringence value is good.

透明電極12は、In、SnOを含み、導電性を有する金属酸化物の薄膜である。導電性を有する金属酸化物の一例としては、In:Sn(ITO)、SnO:Sb(ATO)、SnO:F(FTO)、ZnO:Al(AZO)、ZnO:F、CdSnOを挙げることができる。 The transparent electrode 12 is a thin film of conductive metal oxide containing In 2 O 3 and SnO 2 . Examples of conductive metal oxides include In 2 O 3 : Sn (ITO), SnO 2 : Sb (ATO), SnO 2 : F (FTO), ZnO: Al (AZO), ZnO: F, CdSnO 4 can be mentioned.

金属酸化物の微粒子14としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化アンチモン、酸化ニオブ、酸化インジウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウムなどの公知の半導体のうち一種又は二種以上を用いることができる。安定性の点からは、酸化チタンを用いることが好ましい。酸化チタンとしては、アナタース型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、無定形酸化チタン、メタチタン酸、オルソチタン酸などの各種の酸化チタン或いは水酸化チタン、含水酸化チタンが含まれる。   As the metal oxide fine particles 14, one or more of known semiconductors such as titanium oxide, zinc oxide, tungsten oxide, antimony oxide, niobium oxide, indium oxide, barium titanate, strontium titanate, and cadmium sulfide are used. Can be used. From the viewpoint of stability, it is preferable to use titanium oxide. Examples of titanium oxide include various types of titanium oxide such as anatase type titanium oxide, rutile type titanium oxide, amorphous titanium oxide, metatitanic acid, orthotitanic acid, titanium hydroxide, and hydrous titanium oxide.

ケイ素微粒子15は、基板11を透過する光の波長のうち、粒径に応じた特定の波長を吸収する特性を有する。すなわち、ケイ素微粒子15は、特定波長を有する光により励起されて電子を放出する。ケイ素微粒子15は、金属酸化物の微粒子14の間に配設される。ケイ素微粒子15には、複数種類の粒径のケイ素微粒子が混合して用いられる。ケイ素微粒子15の粒径は、所定のサイズ範囲に含まれる。   The silicon fine particles 15 have a characteristic of absorbing a specific wavelength corresponding to the particle diameter among wavelengths of light transmitted through the substrate 11. That is, the silicon fine particles 15 are excited by light having a specific wavelength and emit electrons. The silicon fine particles 15 are disposed between the metal oxide fine particles 14. The silicon fine particles 15 are used by mixing a plurality of types of silicon fine particles. The particle size of the silicon fine particles 15 is included in a predetermined size range.

本実施形態では、ケイ素微粒子15は、二酸化ケイ素とケイ素の混合粉体をエッチング溶液に浸漬することにより生成される。特に、エッチングする工程におけるエッチング時間によって決められる。   In the present embodiment, the silicon fine particles 15 are generated by immersing a mixed powder of silicon dioxide and silicon in an etching solution. In particular, it is determined by the etching time in the etching process.

金属酸化物の微粒子14及びケイ素微粒子15は、バインダに分散させられて透明電極12に塗布されてもよい。バインダは、金属酸化物の微粒子14及びケイ素微粒子15を分散させることができればよい。一般的に、ポリマーが使用される。一例として、ポリアルキレングリコール(例えば、ポリエチレングリコール)、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリブチラール、石油樹脂、ポリスチレン、繊維系樹脂などを挙げることができる。   The metal oxide fine particles 14 and the silicon fine particles 15 may be dispersed in a binder and applied to the transparent electrode 12. The binder only needs to disperse the metal oxide fine particles 14 and the silicon fine particles 15. In general, polymers are used. For example, polyalkylene glycol (for example, polyethylene glycol), acrylic resin, polyester, polyurethane, epoxy resin, silicon resin, fluorine resin, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyacetal, polybutyral, petroleum resin, polystyrene, fiber resin, etc. Can be mentioned.

電解質30は、例えば、レドックス電解質である。I/I 系、Br/Br 系、キノン/ハイドロキノン系等が挙げられる。I/I 系の電解質は、ヨウ素のアンモニウム塩とヨウ素とを混合することによって得ることができる。電解質30は、液体であっても固体であってもよい。例えば、液体電解質又は液体電解質を高分子物質中に含有させた固体高分子電解質である。 The electrolyte 30 is, for example, a redox electrolyte. Examples thereof include I / I 3 system, Br / Br 3 system, and quinone / hydroquinone system. I - / I 3 - system electrolyte can be obtained by mixing an ammonium salt of iodine and iodine. The electrolyte 30 may be a liquid or a solid. For example, a liquid electrolyte or a solid polymer electrolyte containing a liquid electrolyte in a polymer substance.

液体電解質の溶媒は、電気化学的に不活性である電解質を用いることができる。液体電解質としては、例えば、アセトニトリル、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート等を用いることができる。   As the solvent for the liquid electrolyte, an electrochemically inert electrolyte can be used. As the liquid electrolyte, for example, acetonitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, or the like can be used.

液体電解質の溶媒としては、導電性を有するものであってもよい。I−イオン等の酸化型のレドックスイオンの還元反応を十分な速さで行わせる触媒能を有するものを使用することが好ましい。一例としては、白金電極、導電材料表面に白金めっきや白金蒸着を施したもの、ロジウム金属、ルテニウム金属、酸化ルテニウム、カーボン等が挙げられる。 The solvent for the liquid electrolyte may have conductivity. It is preferable to use one having a catalytic ability that allows a reduction reaction of oxidized redox ions such as I 3 -ion to be performed at a sufficient speed. As an example, a platinum electrode, a surface of a conductive material subjected to platinum plating or platinum deposition, rhodium metal, ruthenium metal, ruthenium oxide, carbon, and the like can be given.

上述した各構成を用いて太陽電池1を作製する。透明電極12を形成した基板11上に金属酸化物層13を形成する。具体的には金属酸化物の微粒子14に必要に応じてバインダーを加えた分散液を作製し、基板11上に塗布し、金属酸化物層13を形成させる。必要に応じて、加熱、加圧等を行った後、珪素微粒子分散液中に浸漬させ、ケイ素微粒子を酸化物微粒子表面に吸着させる。化学結合を強固にするために、加熱等を加えても良い。
対向電極20は、透明基材と、透明基材の入射面側の表面に触媒透明電極(例えば、真空蒸着で作製した白金電極)が配設された基板を用いる。金属酸化物層13が配設された基板11に、封止材40を介して、対向電極20を接合する。基板11と対向電極20との間の空間に電解質30を封入する。
The solar cell 1 is produced using each structure mentioned above. A metal oxide layer 13 is formed on the substrate 11 on which the transparent electrode 12 is formed. Specifically, a dispersion liquid in which a binder is added to the metal oxide fine particles 14 as necessary is prepared and applied onto the substrate 11 to form the metal oxide layer 13. If necessary, after heating, pressurizing, etc., it is immersed in a silicon fine particle dispersion to adsorb the silicon fine particles on the surface of the oxide fine particles. Heating or the like may be added to strengthen the chemical bond.
The counter electrode 20 uses a substrate in which a transparent base material and a catalyst transparent electrode (for example, a platinum electrode produced by vacuum deposition) are disposed on the incident surface side surface of the transparent base material. The counter electrode 20 is bonded to the substrate 11 on which the metal oxide layer 13 is disposed via the sealing material 40. An electrolyte 30 is sealed in a space between the substrate 11 and the counter electrode 20.

上述した太陽電池1では、金属酸化物の微粒子14の周囲に配置されたケイ素微粒子15は、基板11を透過する光の波長のうち、粒径に応じた特定の波長を吸収する。すなわち、ケイ素微粒子15は、特定波長を有する光により励起されて電子を放出する。放出された電子は、金属酸化物の微粒子14を介して、透明電極12へと引き渡される。ケイ素微粒子15に残ったホールは、電解質30を酸化する。例えば、IをI に、或いはBrをBr に変化させる。酸化されたヨウ化物イオン或いは臭化物イオンは、対向電極20において再び電子を受けて還元される。このように電子が両極間をサイクルすることによって、太陽電池が構成される。 In the solar cell 1 described above, the silicon fine particles 15 arranged around the metal oxide fine particles 14 absorb a specific wavelength corresponding to the particle diameter among wavelengths of light transmitted through the substrate 11. That is, the silicon fine particles 15 are excited by light having a specific wavelength and emit electrons. The emitted electrons are delivered to the transparent electrode 12 through the metal oxide fine particles 14. The holes remaining in the silicon fine particles 15 oxidize the electrolyte 30. For example, I − is changed to I 3 or Br is changed to Br 3 . The oxidized iodide ion or bromide ion receives electrons again at the counter electrode 20 and is reduced. Thus, a solar cell is comprised by an electron cycling between both poles.

(1−2)多接合型
図2は、本発明にかかるタンデム型の太陽電池の構成図である。太陽電池2は、複数の透明電極を備える。すなわち、太陽電池2は、基板101と、複数の中間電極110,120,130,140,150と、対向電極102と、電解質103と、封止材104とを有する。基板101は、光透過性を有し入射面101aを有する。基板101の入射面101aの反対の表面には、中間電極110が配設される。
(1-2) Multijunction Type FIG. 2 is a configuration diagram of a tandem solar cell according to the present invention. The solar cell 2 includes a plurality of transparent electrodes. That is, the solar cell 2 includes a substrate 101, a plurality of intermediate electrodes 110, 120, 130, 140, 150, a counter electrode 102, an electrolyte 103, and a sealing material 104. The substrate 101 is light transmissive and has an incident surface 101a. An intermediate electrode 110 is disposed on the surface of the substrate 101 opposite to the incident surface 101a.

中間電極110,120,130,140,150の構成を図3に示す。中間電極は、透明基材501と、透明基材501の入射面側に配設されており触媒電極503が形成された透明電極502と、透明基材501の入射面とは反対面に配設される透明電極504とを有する。中間電極110は、基板101の入射面101aの反対の表面に配設される。   The configuration of the intermediate electrodes 110, 120, 130, 140, 150 is shown in FIG. The intermediate electrode is disposed on the transparent substrate 501, the transparent electrode 502 disposed on the incident surface side of the transparent substrate 501, and the catalyst electrode 503 formed on the surface opposite to the incident surface of the transparent substrate 501. Transparent electrode 504. The intermediate electrode 110 is disposed on the surface of the substrate 101 opposite to the incident surface 101a.

中間電極110には、金属酸化物層111が配設される。金属酸化物層111には、ケイ素微粒子が担持された金属酸化物の微粒子が配置される。透明電極120には、金属酸化物層121が配設される。金属酸化物層121は、金属酸化物の微粒子211と、ケイ素微粒子212とを含む。中間電極130には、金属酸化物層131が配設される。金属酸化物層131は、金属酸化物の微粒子221と、ケイ素微粒子222とを含む。中間電極140には、金属酸化物層141が配設される。金属酸化物層141は、金属酸化物の微粒子231と、ケイ素微粒子232とを含む。中間電極150には、金属酸化物層151が配設される。金属酸化物層151は、金属酸化物の微粒子241と、ケイ素微粒子242とを含む。   A metal oxide layer 111 is disposed on the intermediate electrode 110. In the metal oxide layer 111, metal oxide fine particles on which silicon fine particles are supported are arranged. A metal oxide layer 121 is disposed on the transparent electrode 120. The metal oxide layer 121 includes metal oxide fine particles 211 and silicon fine particles 212. A metal oxide layer 131 is disposed on the intermediate electrode 130. The metal oxide layer 131 includes metal oxide fine particles 221 and silicon fine particles 222. A metal oxide layer 141 is disposed on the intermediate electrode 140. The metal oxide layer 141 includes metal oxide fine particles 231 and silicon fine particles 232. A metal oxide layer 151 is disposed on the intermediate electrode 150. The metal oxide layer 151 includes metal oxide fine particles 241 and silicon fine particles 242.

ケイ素微粒子202、ケイ素微粒子212、ケイ素微粒子222、ケイ素微粒子232、及びケイ素微粒子242は、いわゆるシリコンナノドットである。ケイ素微粒子202、ケイ素微粒子212、ケイ素微粒子222、ケイ素微粒子232、及びケイ素微粒子242の粒径は、それぞれ異なる。   The silicon fine particles 202, the silicon fine particles 212, the silicon fine particles 222, the silicon fine particles 232, and the silicon fine particles 242 are so-called silicon nanodots. The particle diameters of the silicon fine particles 202, the silicon fine particles 212, the silicon fine particles 222, the silicon fine particles 232, and the silicon fine particles 242 are different.

ケイ素微粒子202、ケイ素微粒子212、ケイ素微粒子222、ケイ素微粒子232、及びケイ素微粒子242は、基板101を透過する光の波長のうち、それぞれ異なる特定の波長を吸収する。   The silicon microparticles 202, the silicon microparticles 212, the silicon microparticles 222, the silicon microparticles 232, and the silicon microparticles 242 absorb different specific wavelengths among the wavelengths of light transmitted through the substrate 101.

例えば、ケイ素微粒子202の吸収波長は、500nmである。ケイ素微粒子212の吸収波長は、600nmである。ケイ素微粒子222の吸収波長は、700nmである。ケイ素微粒子232の吸収波長は、900nmである。ケイ素微粒子242の吸収波長は、1100nmである。   For example, the absorption wavelength of the silicon fine particles 202 is 500 nm. The absorption wavelength of the silicon fine particles 212 is 600 nm. The absorption wavelength of the silicon fine particles 222 is 700 nm. The absorption wavelength of the silicon fine particles 232 is 900 nm. The absorption wavelength of the silicon fine particles 242 is 1100 nm.

電解質103は、中間電極110と中間電極120との間の空間に配設される。電解質103は、中間電極120と中間電極130との間の空間に配設される。電解質103は、中間電極130と中間電極140との間の空間に配設される。電解質103は、中間電極140と中間電極150との間の空間に配設される。電解質103は、中間電極150と対向電極102との間の空間に配設される。封止材40は、空間に電解質103を封止する。   The electrolyte 103 is disposed in a space between the intermediate electrode 110 and the intermediate electrode 120. The electrolyte 103 is disposed in a space between the intermediate electrode 120 and the intermediate electrode 130. The electrolyte 103 is disposed in a space between the intermediate electrode 130 and the intermediate electrode 140. The electrolyte 103 is disposed in a space between the intermediate electrode 140 and the intermediate electrode 150. The electrolyte 103 is disposed in a space between the intermediate electrode 150 and the counter electrode 102. The sealing material 40 seals the electrolyte 103 in the space.

上述した基板11に適用できる材料は、基板101として使用できる。また、上述した透明電極12に適用できる材料は、中間電極110、中間電極120、中間電極130、中間電極140及び中間電極150として使用できる。金属酸化物の微粒子14として使用できる材料は、金属酸化物の微粒子201、金属酸化物の微粒子211、金属酸化物の微粒子221、金属酸化物の微粒子231、及び金属酸化物の微粒子241として使用できる。同様に、ケイ素微粒子15、電解質30、封止材40に適用できる材料は、ケイ素微粒子202、ケイ素微粒子212、ケイ素微粒子222、ケイ素微粒子232及びケイ素微粒子242、電解質103、封止材104として使用できる。   A material that can be used for the substrate 11 described above can be used as the substrate 101. Moreover, the material applicable to the transparent electrode 12 mentioned above can be used as the intermediate electrode 110, the intermediate electrode 120, the intermediate electrode 130, the intermediate electrode 140, and the intermediate electrode 150. Materials usable as the metal oxide fine particles 14 can be used as the metal oxide fine particles 201, the metal oxide fine particles 211, the metal oxide fine particles 221, the metal oxide fine particles 231, and the metal oxide fine particles 241. . Similarly, materials applicable to the silicon fine particles 15, the electrolyte 30, and the sealing material 40 can be used as the silicon fine particles 202, the silicon fine particles 212, the silicon fine particles 222, the silicon fine particles 232 and the silicon fine particles 242, the electrolyte 103, and the sealing material 104. .

(2)ケイ素微粒子の製造
(2−1)ケイ素微粒子
上述したケイ素微粒子15、ケイ素微粒子202、ケイ素微粒子212、ケイ素微粒子222、ケイ素微粒子232及びケイ素微粒子242を製造する製造工程について説明する。
(2) Production of Silicon Fine Particles (2-1) Silicon Fine Particles A production process for producing the above-described silicon fine particles 15, silicon fine particles 202, silicon fine particles 212, silicon fine particles 222, silicon fine particles 232, and silicon fine particles 242 will be described.

炭化ケイ素焼結体を製造する過程では、炭化ケイ素焼結体を形成するために用いる粉体(炭化ケイ素粉末)を製造する。炭化ケイ素粉体の製造方法の一例として、高純度の炭化ケイ素前駆体(高純度プリカーサという)を焼成する方法がある。高純度のプリカーサとは、ケイ素源と炭素源と、重合又は架橋触媒とを均質に混合して得られる混合物である。   In the process of manufacturing the silicon carbide sintered body, a powder (silicon carbide powder) used to form the silicon carbide sintered body is manufactured. As an example of a method for producing silicon carbide powder, there is a method of firing a high-purity silicon carbide precursor (referred to as a high-purity precursor). The high purity precursor is a mixture obtained by homogeneously mixing a silicon source, a carbon source, and a polymerization or crosslinking catalyst.

本実施形態において用いられるケイ素微粒子は、高純度プリカーサを焼成する工程で副生成物として生成されるガスから分離される。高純度プリカーサから炭化ケイ素粉末を製造する工程では、ケイ素源と炭素源とを混合した後、混合物を非酸化雰囲気下において、1600℃以上の温度で加熱すると、炭化ケイ素(SiC)が粉体として取り出される。   The silicon fine particles used in the present embodiment are separated from the gas produced as a by-product in the step of firing the high purity precursor. In the process of producing silicon carbide powder from a high-purity precursor, after mixing a silicon source and a carbon source, when the mixture is heated at a temperature of 1600 ° C. or higher in a non-oxidizing atmosphere, silicon carbide (SiC) is converted into a powder. It is taken out.

すなわち、高純度プリカーサから炭化ケイ素粉末を製造する工程では、不活性雰囲気下(非酸化雰囲気下)において、下記(1),(2)式に示す化学反応により、一酸化ケイ素(SiO)ガスを経由して炭化ケイ素が生成される。この方法によると、炭化ケイ素は、粉体として取り出される。   That is, in the process of producing silicon carbide powder from a high-purity precursor, silicon monoxide (SiO) gas is generated by a chemical reaction represented by the following formulas (1) and (2) in an inert atmosphere (non-oxidizing atmosphere). Via, silicon carbide is produced. According to this method, silicon carbide is extracted as a powder.

SiO+C→SiO+CO …(1)
SiO+2C→SiC+CO …(2)
SiO 2 + C → SiO + CO (1)
SiO + 2C → SiC + CO (2)

本発明者らは、炭化ケイ素が生成された後の不活性雰囲気から抜き出したガスを1600℃未満の温度まで速やかに冷却すると、下記(3)式に示す化学反応が起こることにより、ケイ素(Si)と二酸化ケイ素(SiO)とを含む混合粉体が得られることを見出した。本実施形態で使用するケイ素微粒子は、(3)式によってできる混合粉体に含まれる。 When the present invention rapidly cools the gas extracted from the inert atmosphere after silicon carbide is generated to a temperature of less than 1600 ° C., a chemical reaction represented by the following formula (3) occurs, thereby causing silicon (Si ) And silicon dioxide (SiO 2 ) was found to be obtained. The silicon fine particles used in the present embodiment are included in the mixed powder formed by the formula (3).

2SiO→Si+SiO …(3)
上述のように、本発明の実施形態として示すケイ素微粒子を含む混合粉体は、高純度プリカーサを焼成する工程で副生成物として生成されたガスからケイ素微粒子を分離するというものである。
2SiO → Si + SiO 2 (3)
As described above, the mixed powder containing silicon fine particles shown as an embodiment of the present invention is to separate silicon fine particles from the gas generated as a by-product in the step of firing a high purity precursor.

(2−2)ケイ素微粒子の製造方法
図4は、ケイ素微粒子を含む混合粉体を説明するフローチャートである。図1に示すように、ケイ素微粒子を含む混合粉体は、焼成工程S1と、急冷工程S2と、混合粉体をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液に浸漬してエッチングする工程S3とを有する。
(2-2) Method for Producing Silicon Fine Particles FIG. 4 is a flowchart for explaining a mixed powder containing silicon fine particles. As shown in FIG. 1, the mixed powder containing silicon fine particles has a firing step S1, a rapid cooling step S2, and a step S3 of immersing and etching the mixed powder in an etching solution containing hydrofluoric acid and an oxidizing agent. .

焼成工程S1は、少なくとも1種以上のケイ素化合物を含むケイ素源と、加熱により炭素を生成する有機化合物を少なくとも1種以上含む炭素源と、重合又は架橋触媒とを混合した混合物(高純度プリカーサという)を不活性雰囲気下において焼成する工程である。ケイ素源は、例えば、エチルシリケートである。また、炭素源は、例えば、フェノール樹脂である。ケイ素源及び炭素源の詳細は、後述する。   The firing step S1 is a mixture (referred to as a high-purity precursor) in which a silicon source containing at least one silicon compound, a carbon source containing at least one organic compound that generates carbon by heating, and a polymerization or crosslinking catalyst are mixed. ) In an inert atmosphere. The silicon source is, for example, ethyl silicate. The carbon source is, for example, a phenol resin. Details of the silicon source and the carbon source will be described later.

焼成工程S1では、まず、ケイ素源としてのエチルシリケートと、炭素源としてのフェノール樹脂と、重合触媒としてのマレイン酸とからなる混合物を150℃程度で加熱して硬化させる。Si/C比は0.5〜3.0が好ましい。次に硬化物を窒素又はアルゴン雰囲気下で、800〜1200℃で、0.5〜2時間加熱する。その後、窒素又はアルゴン雰囲気下1500〜2000℃で加熱する。   In the firing step S1, first, a mixture of ethyl silicate as a silicon source, a phenol resin as a carbon source, and maleic acid as a polymerization catalyst is heated at about 150 ° C. to be cured. The Si / C ratio is preferably 0.5 to 3.0. Next, the cured product is heated at 800 to 1200 ° C. in a nitrogen or argon atmosphere for 0.5 to 2 hours. Then, it heats at 1500-2000 degreeC by nitrogen or argon atmosphere.

急冷工程S2は、焼成工程で高純度プリカーサを焼成した際に生成されたガスを不活性雰囲気から抜き出し、急冷する工程である。すなわち、高純度プリカーサを焼成することによって炭化ケイ素を生成する反応の副生成物であるガスを取り出し、冷却する。副生成物としてのガスを上記条件で冷却すると、ケイ素微粒子を含む混合粉体が得られる。   The rapid cooling step S2 is a step in which the gas generated when the high-purity precursor is fired in the firing step is extracted from the inert atmosphere and rapidly cooled. That is, a gas which is a by-product of the reaction for generating silicon carbide by firing a high-purity precursor is taken out and cooled. When the gas as a by-product is cooled under the above conditions, a mixed powder containing silicon fine particles is obtained.

急冷工程S2では、アルゴンガス気流に乗せて生成ガスを抜き出す。生成ガスは、室温まで急冷される。そして生成ガスからケイ素(Si)とシリカ(SiO)からなる混合粉体が得られる。 In the rapid cooling step S2, the product gas is extracted by placing it in an argon gas stream. The product gas is quenched to room temperature. A mixed powder composed of silicon (Si) and silica (SiO 2 ) is obtained from the generated gas.

エッチング工程S3は、混合粉体をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液に浸漬してエッチングする工程である。エッチング工程S3により、急冷工程S2で得られた混合粉体からケイ素を取り出す。その後、必要に応じて、ケイ素をケイ素溶液から抽出し乾燥させる。これにより、所望とする粒径のケイ素微粒子が得られる。   The etching step S3 is a step of etching by immersing the mixed powder in an etching solution containing hydrofluoric acid and an oxidizing agent. Silicon is extracted from the mixed powder obtained in the quenching step S2 by the etching step S3. Thereafter, if necessary, silicon is extracted from the silicon solution and dried. Thereby, silicon fine particles having a desired particle diameter are obtained.

具体的に、エッチング工程S3は、混合粉体をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液に浸漬する。酸化剤としては、例えば、硝酸(HNO)及び過酸化水素(H)が挙げられる。またエッチング溶液に、シリコン微粒子の回収を容易にするため疎水性溶媒例えばシクロヘキサン、微極性溶媒例えば2−プロパノールを混ぜても構わない。エッチング時間を調節して所望の発光ピークが得られるように調整する。エッチング時間が長くなるほど、発光ピークは短波長側にシフトする傾向がある。所望の発光ピークが得られる程度までエッチングが進行した時点でケイ素微粒子発光体をエッチング溶液から取り出し、表面終端反応や、適宜乾燥させることで所望の吸光係数を有するケイ素微粒子が得られる。 Specifically, in the etching step S3, the mixed powder is immersed in an etching solution containing hydrofluoric acid and an oxidizing agent. Examples of the oxidizing agent include nitric acid (HNO 3 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Further, a hydrophobic solvent such as cyclohexane or a slightly polar solvent such as 2-propanol may be mixed in the etching solution in order to facilitate the collection of silicon fine particles. The etching time is adjusted so that a desired emission peak is obtained. As the etching time becomes longer, the emission peak tends to shift to the shorter wavelength side. When etching progresses to such an extent that a desired emission peak is obtained, the silicon fine particle illuminant is taken out of the etching solution and subjected to a surface termination reaction or appropriately dried to obtain silicon fine particles having a desired extinction coefficient.

(2−3)半導体電極の製造方法
図5は、本実施形態に係る半導体電極10の製造方法を説明するフローチャートである。本実施形態に係る半導体電極10の製造方法は、光透過性を有する基板11の表面に透明電極12が配設される工程S11と、透明電極12において基板11と接合される面の反対面に金属酸化物層13が配設される工程S12と、上述した焼成工程S1、急冷工程S2、抽出工程S3を経て得られたケイ素微粒子分散液を金属酸化物層11に担持又は吸着させる工程S13とを有する。
(2-3) Manufacturing Method of Semiconductor Electrode FIG. 5 is a flowchart for explaining a manufacturing method of the semiconductor electrode 10 according to this embodiment. In the method for manufacturing the semiconductor electrode 10 according to the present embodiment, the transparent electrode 12 is disposed on the surface of the light-transmitting substrate 11 and the surface opposite to the surface of the transparent electrode 12 that is bonded to the substrate 11 is used. Step S12 in which the metal oxide layer 13 is disposed, Step S13 for supporting or adsorbing the silicon fine particle dispersion obtained through the baking step S1, the quenching step S2, and the extraction step S3 described above on the metal oxide layer 11; Have

なお、透明電極12が配設された基板11に金属酸化物層13を配設する工程と、上述した焼成工程S1、急冷工程S2、エッチング工程S3との順序は、図4に示す順序に限定されない。すなわち、透明電極12が配設された基板11に金属酸化物層13を配設した後、ケイ素微粒子15を作製する工程を実行しても良いし、ケイ素微粒子15を作製した後、透明電極12が配設された基板11に金属酸化物層13を配設する工程を実行しても良い。   The order of the step of disposing the metal oxide layer 13 on the substrate 11 on which the transparent electrode 12 is disposed and the above-described firing step S1, quenching step S2, and etching step S3 are limited to the order shown in FIG. Not. That is, after the metal oxide layer 13 is provided on the substrate 11 on which the transparent electrode 12 is provided, the step of producing the silicon fine particles 15 may be performed, or after the silicon fine particles 15 are produced, The step of disposing the metal oxide layer 13 on the substrate 11 on which is disposed may be performed.

(3)ケイ素源及び炭素源
(3−1)ケイ素源
上記ケイ素化合物を含むケイ素源は、液状のケイ素化合物、加水分解性ケイ素化合物より合成されたケイ素質固体とを含む群より選ばれる少なくとも1種のケイ素含有原料である。液状のケイ素源と固体のケイ素源とを併用することができる。複数種類のケイ素源を用いる場合、少なくとも1種は液状である。
(3) Silicon source and carbon source (3-1) Silicon source The silicon source containing the silicon compound is at least one selected from the group comprising a liquid silicon compound and a silicon solid synthesized from a hydrolyzable silicon compound. A seed containing silicon. A liquid silicon source and a solid silicon source can be used in combination. When a plurality of types of silicon sources are used, at least one type is liquid.

液状のケイ素源とは、アルコキシシラン(モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−)及びテトラアルコキシシランの重合体である。アルコキシシランの中では、テトラアルコキシシランが好適に用いられる。具体的には、メトキシシラン、エトキシシラン、プロポキシシラン、ブトキシシラン等が挙げられる。原料物質の扱い易さから、エトキシシランを用いることが好ましい。   The liquid silicon source is a polymer of alkoxysilane (mono-, di-, tri-, tetra-) and tetraalkoxysilane. Among the alkoxysilanes, tetraalkoxysilane is preferably used. Specific examples include methoxysilane, ethoxysilane, propoxysilane, butoxysilane and the like. In view of easy handling of the raw material, ethoxysilane is preferably used.

テトラアルコキシシランの重合体としては、重合度が2〜15程度の低分子量重合体(オリゴマー)、及び重合度が高く液状を呈するケイ酸ポリマーが挙げられる。これらと併用可能な固体状のケイ素源としては、酸化ケイ素が挙げられる。   Examples of the tetraalkoxysilane polymer include a low molecular weight polymer (oligomer) having a polymerization degree of about 2 to 15 and a silicate polymer having a high polymerization degree and exhibiting a liquid state. Examples of the solid silicon source that can be used in combination with these include silicon oxide.

酸化ケイ素は、SiO、シリカゲル(コロイド状超微細シリカ含有液、内部に水酸基、アルコキシル基など)、二酸化ケイ素(微細シリカ、石英粉末など)等を含む。   Silicon oxide includes SiO, silica gel (colloidal ultrafine silica-containing liquid, hydroxyl group, alkoxyl group, etc. inside), silicon dioxide (fine silica, quartz powder, etc.) and the like.

また、ケイ素含有原料として、加水分解性ケイ酸化合物をトリメチル化して得られる1群のポリマー、加水分解性ケイ素化合物と1価もしくは多価アルコール(例えば、ジオール、トリオール)とのエステル(例えば、四塩化ケイ素とエタノールとの反応で合成されるエチルシリケート)、加水分解性ケイ素化合物と有機化合物との反応で得られたエステル以外の反応生成物(例えば、テトラメチルシラン、ジメチルジフェニルシラン、ポリジメチルシラン)等のケイ素化合物が挙げられる。   In addition, as a silicon-containing raw material, a group of polymers obtained by trimethylation of a hydrolyzable silicic acid compound, an ester of a hydrolyzable silicon compound and a monovalent or polyhydric alcohol (for example, diol, triol) (for example, four Ethyl silicate synthesized by the reaction of silicon chloride and ethanol), reaction products other than esters obtained by the reaction of hydrolyzable silicon compounds and organic compounds (for example, tetramethylsilane, dimethyldiphenylsilane, polydimethylsilane) ) And the like.

加水分解性ケイ素化合物より合成されたケイ素質固体は、高温の非酸化性雰囲気中(不活性雰囲気中)で炭素と反応して炭化ケイ素を生成するものであればよい。ケイ素質固体の好ましい例は、四塩化ケイ素の加水分解により得られる無定型シリカ微粉末である。   The silicon solid synthesized from the hydrolyzable silicon compound may be any substance that reacts with carbon to form silicon carbide in a high-temperature non-oxidizing atmosphere (in an inert atmosphere). A preferred example of the siliceous solid is amorphous silica fine powder obtained by hydrolysis of silicon tetrachloride.

ケイ素源は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。これらケイ素源の中でも、均質性やハンドリング性が良好な観点から、テトラエトキシシランのオリゴマー、又はテトラエトキシシランのオリゴマーと微粉末シリカとの混合物を用いることが好ましい。   A silicon source may be used independently and may be used together 2 or more types. Among these silicon sources, from the viewpoint of good homogeneity and handling properties, it is preferable to use a tetraethoxysilane oligomer or a mixture of tetraethoxysilane oligomer and fine powder silica.

ケイ素源は、ケイ素を高純度に含む物質であることが好ましい。ここで、高純度とは、混合物形成前のケイ素化合物の不純物含有量が20ppm以下であることを示す。より好ましくは、不純物含有量が5ppm以下である。   The silicon source is preferably a substance containing silicon with high purity. Here, high purity indicates that the impurity content of the silicon compound before the formation of the mixture is 20 ppm or less. More preferably, the impurity content is 5 ppm or less.

ケイ素源としては、加熱により一酸化ケイ素を生成するものであることが好ましい。具体的には、ケイ素源としてエチルシリケートを用いることが好ましい。   The silicon source is preferably one that generates silicon monoxide by heating. Specifically, it is preferable to use ethyl silicate as the silicon source.

(3−2)炭素源
炭素源として使用する炭素含有原料は、分子内に酸素を含有し、加熱により炭素が残留する高純度有機化合物であることが好ましい。炭素源は、熱、触媒、若しくは架橋剤により重合又は架橋して硬化しうる任意の1種もしくは2種以上の有機化合物から構成されるモノマー、オリゴマー及びポリマーである。
(3-2) Carbon source The carbon-containing raw material used as the carbon source is preferably a high-purity organic compound containing oxygen in the molecule and carbon remaining by heating. The carbon source is a monomer, oligomer, or polymer composed of any one or two or more organic compounds that can be polymerized or crosslinked by heat, a catalyst, or a crosslinking agent.

炭素源の好適な具体例としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂などの硬化性樹脂、フェノキシ樹脂、グルコース等の単糖類、ショ糖等の少糖類、セルロース、デンプン等の多糖類などの各種糖類が挙げられる。特に、残炭率が高く、作業性に優れているレゾール型またはノボラック型フェノール樹脂が好ましい。   Preferable specific examples of the carbon source include phenol resins, furan resins, urea resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, curable resins such as polyimide resins and polyurethane resins, phenoxy resins, monosaccharides such as glucose, sucrose, etc. And various saccharides such as polysaccharides such as cellulose and starch. In particular, a resol type or novolac type phenol resin having a high residual carbon ratio and excellent workability is preferable.

本実施形態に有用なレゾール型フェノール樹脂は、触媒(具体的には、アンモニアまたは有機アミン)の存在下において、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、ビスフェノールAなどの1価または2価のフェノール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類とを反応させて製造する。   The resol type phenolic resin useful in the present embodiment includes monovalent or divalent phenols such as phenol, cresol, xylenol, resorcin, and bisphenol A in the presence of a catalyst (specifically, ammonia or organic amine). It is produced by reacting aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde and benzaldehyde.

炭素源は、常温で液状である。炭素源は、溶媒に対する溶解性を有する。炭素源は、熱可塑性或いは熱融解性を有し、加熱により軟化或いは液状となる。このように、液状或いは軟化する炭素源は、ケイ素源と均質に混合することができる。レゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等は、炭素源として好適に用いることができる。特に、レゾール型フェノール樹脂が好適に使用される。   The carbon source is liquid at room temperature. The carbon source has solubility in a solvent. The carbon source has thermoplasticity or heat melting property and becomes soft or liquid by heating. Thus, the liquid or softening carbon source can be homogeneously mixed with the silicon source. A resol type phenol resin, a novolac type phenol resin, or the like can be suitably used as a carbon source. In particular, a resol type phenol resin is preferably used.

(3−3)触媒
高純度の炭化ケイ素粉末の製造に用いられる重合及び架橋触媒は、炭素源に応じて適宜選択できる。例えば、炭素源がフェノール樹脂又はフラン樹脂の場合、マレイン酸、トルエンスルホン酸、トルエンカルボン酸、酢酸、シュウ酸、硫酸等の酸類が挙げられる。これらの中でも、トルエンスルホン酸が好適に用いられる。
(3-3) Catalyst The polymerization and crosslinking catalyst used for the production of high-purity silicon carbide powder can be appropriately selected depending on the carbon source. For example, when the carbon source is a phenol resin or a furan resin, acids such as maleic acid, toluenesulfonic acid, toluenecarboxylic acid, acetic acid, oxalic acid, sulfuric acid and the like can be mentioned. Among these, toluenesulfonic acid is preferably used.

(4)ケイ素微粒子の製造装置
(4−1)製造装置の構成
図6にケイ素微粒子の製造に用いられる製造装置301の概略図を示す。製造装置301は、加熱容器302と、加熱容器302を保持するステージ308とを有する。加熱容器302は、ケイ素源と炭素源と、重合又は架橋触媒とを混合した混合物(高純度プリカーサ)Wを収容する。
(4) Silicon Fine Particle Manufacturing Device (4-1) Configuration of Manufacturing Device FIG. 6 shows a schematic diagram of a manufacturing device 301 used for manufacturing silicon fine particles. The manufacturing apparatus 301 includes a heating container 302 and a stage 308 that holds the heating container 302. The heating container 302 contains a mixture (high purity precursor) W in which a silicon source, a carbon source, and a polymerization or crosslinking catalyst are mixed.

製造装置301は、発熱体310a、310bを有する。発熱体310a,310bは、加熱容器302内部の混合物Wを加熱する。製造装置301は、加熱容器302と発熱体310a,10bとを覆う断熱材312を有する。   The manufacturing apparatus 301 includes heating elements 310a and 310b. The heating elements 310 a and 310 b heat the mixture W inside the heating container 302. The manufacturing apparatus 301 includes a heat insulating material 312 that covers the heating container 302 and the heating elements 310a and 10b.

製造装置301は、吸引管321と、集塵機322とを有する。吸引管321は、加熱容器302の内部に連結される。吸引管321は、混合物Wが焼成された際に生成されたガスを加熱容器302内部から吸引し、集塵機322に導く。集塵機322は、吸引したガスから得られる混合粉体を集める。   The manufacturing apparatus 301 includes a suction pipe 321 and a dust collector 322. The suction tube 321 is connected to the inside of the heating container 302. The suction pipe 321 sucks the gas generated when the mixture W is baked from the inside of the heating container 302 and guides it to the dust collector 322. The dust collector 322 collects the mixed powder obtained from the sucked gas.

製造装置301は、ブロア323と、加熱容器302に連結された供給管324とを有する。ブロア323は、アルゴンガスを供給管324に供給する。供給管324は、加熱容器302の内部にアルゴンガスを供給する。すなわち、アルゴンガスは、製造装置301の供給管324、加熱容器302、吸引管321の順に循環する。混合物Wから生成されたガスは、アルゴンガスの気流に乗って集塵機322で回収される。   The manufacturing apparatus 301 includes a blower 323 and a supply pipe 324 connected to the heating container 302. The blower 323 supplies argon gas to the supply pipe 324. The supply pipe 324 supplies argon gas into the heating container 302. That is, the argon gas circulates in the order of the supply pipe 324, the heating container 302, and the suction pipe 321 of the manufacturing apparatus 301. The gas generated from the mixture W is collected by the dust collector 322 on an argon gas stream.

製造装置301は、電磁弁325を有する。電磁弁325は、吸引管321に設けられており、電磁弁325は、加熱容器302の内圧を設定された圧力に応じて自動的に開閉される。   The manufacturing apparatus 301 has a solenoid valve 325. The electromagnetic valve 325 is provided in the suction pipe 321, and the electromagnetic valve 325 is automatically opened and closed according to the pressure set as the internal pressure of the heating container 302.

(4−2)製造装置の動作
製造装置301は、発熱体310a、310bを発熱させて、所定の温度条件で加熱容器302を加熱する。このとき、加熱容器302の内部は、窒素雰囲気、或いはアルゴン雰囲気に保持される。以上は、焼成工程S1に相当する。
(4-2) Operation of Manufacturing Apparatus The manufacturing apparatus 301 generates heat from the heating elements 310a and 310b and heats the heating container 302 under a predetermined temperature condition. At this time, the inside of the heating container 302 is maintained in a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere. The above corresponds to the firing step S1.

続いて、製造装置301は、ブロア323を作動させる。このとき、ブロア323が起動すると、混合物Wから発生したガスは、ブロア323から供給されたアルゴンガスの気流に乗って、吸引管321を介して加熱容器302の内部から集塵機322に抜き出される。断熱材312の外部は、室温であるため、アルゴンガスの気流に乗って加熱容器302の外部まで導かれたガスは、室温まで急激に冷却される。このとき、ガスからケイ素(Si)と二酸化ケイ素(SiO)の複合体が得られる。得られた複合体は、集塵機322で集められる。以上は、急冷工程S2に相当する。 Subsequently, the manufacturing apparatus 301 operates the blower 323. At this time, when the blower 323 is activated, the gas generated from the mixture W is extracted from the inside of the heating container 302 to the dust collector 322 via the suction pipe 321 along the air flow of the argon gas supplied from the blower 323. Since the outside of the heat insulating material 312 is at room temperature, the gas guided to the outside of the heating container 302 by riding on an argon gas stream is rapidly cooled to room temperature. At this time, a composite of silicon (Si) and silicon dioxide (SiO 2 ) is obtained from the gas. The obtained composite is collected by a dust collector 322. The above corresponds to the rapid cooling step S2.

集塵機322で収集された複合体の粉末(混合粉体という)をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液に浸漬してエッチングする(エッチング工程S3に相当)。エッチングにより、ケイ素微粒子15の周囲を覆う二酸化ケイ素(SiO)を除去する。更に、ケイ素(Si)の粒径を調整する。 The composite powder (referred to as mixed powder) collected by the dust collector 322 is etched by being immersed in an etching solution containing hydrofluoric acid and an oxidizing agent (corresponding to the etching step S3). The silicon dioxide (SiO 2 ) covering the periphery of the silicon fine particles 15 is removed by etching. Furthermore, the particle size of silicon (Si) is adjusted.

(5)作用・効果
半導体電極10は、光透過性を有する基板11の表面に配設される透明電極12を有し、基板11において透明電極12が配設される表面の反対面に金属酸化物層13が配設され、金属酸化物層13は、基板11を透過する光の波長のうち特定の波長を吸収するケイ素微粒子15と、金属酸化物の微粒子14とを有する。ケイ素微粒子15は、得られたケイ素(Si)と二酸化ケイ素(SiO)の複合体の粉末(混合粉体という)をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液に浸漬してエッチングされる。エッチングにより、ケイ素微粒子15の周囲を覆う二酸化ケイ素(SiO)を除去する。更に、ケイ素(Si)の粒径を調整する。エッチングされたケイ素微粒子15は、金属酸化物の微粒子14の間に配設される。
(5) Action / Effect The semiconductor electrode 10 has a transparent electrode 12 disposed on the surface of the substrate 11 having optical transparency, and metal oxide is formed on the surface of the substrate 11 opposite to the surface on which the transparent electrode 12 is disposed. The physical layer 13 is disposed, and the metal oxide layer 13 includes silicon fine particles 15 that absorb a specific wavelength among light wavelengths transmitted through the substrate 11 and metal oxide fine particles 14. The silicon fine particles 15 are etched by immersing the obtained composite powder of silicon (Si) and silicon dioxide (SiO 2 ) (referred to as mixed powder) in an etching solution containing hydrofluoric acid and an oxidizing agent. The silicon dioxide (SiO 2 ) covering the periphery of the silicon fine particles 15 is removed by etching. Furthermore, the particle size of silicon (Si) is adjusted. The etched silicon fine particles 15 are disposed between the metal oxide fine particles 14.

太陽電池1では、金属酸化物層13に配設されたケイ素微粒子15は、基板11を透過した光の波長のうち特定の波長を吸収し、電子を放出する。従って、半導体電極10は、基板11を透過した光の波長のうち特定の波長の光エネルギーを電気エネルギーとして取り出すことができる。   In the solar cell 1, the silicon fine particles 15 disposed on the metal oxide layer 13 absorb a specific wavelength among the wavelengths of light transmitted through the substrate 11 and emit electrons. Therefore, the semiconductor electrode 10 can extract light energy of a specific wavelength among the wavelengths of light transmitted through the substrate 11 as electric energy.

本実施形態として示す太陽電池2は、複数の中間電極110乃至150を有し、中間電極110乃至150の各々には、光の入射する面と反対側の表面に金属酸化物層111、金属酸化物層121、金属酸化物層131、金属酸化物層141、及び金属酸化物層151が配設されている。複数の中間電極110乃至150は、図3において説明した中間電極を使用する。   The solar cell 2 shown as this embodiment has a plurality of intermediate electrodes 110 to 150, and each of the intermediate electrodes 110 to 150 has a metal oxide layer 111 and a metal oxide layer on the surface opposite to the light incident surface. A physical layer 121, a metal oxide layer 131, a metal oxide layer 141, and a metal oxide layer 151 are provided. The plurality of intermediate electrodes 110 to 150 uses the intermediate electrode described in FIG.

金属酸化物層111、金属酸化物層121、金属酸化物層131、金属酸化物層141、及び金属酸化物層151の各々には、互いに異なる粒径のケイ素微粒子が配設される。従って、複数の透明電極毎に異なる特定の波長を吸収することができる。   In each of the metal oxide layer 111, the metal oxide layer 121, the metal oxide layer 131, the metal oxide layer 141, and the metal oxide layer 151, silicon fine particles having different particle diameters are disposed. Therefore, it is possible to absorb a specific wavelength different for each of the plurality of transparent electrodes.

以上説明したように、本実施形態に係る半導体電極10は、太陽電池に用いる電極として利用できる。   As described above, the semiconductor electrode 10 according to this embodiment can be used as an electrode used in a solar cell.

(6)その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
(6) Other Embodiments As described above, the present invention has been described according to the embodiment. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. It goes without saying that the present invention includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

1…太陽電池、 2…太陽電池、 10…半導体電極、 11…基板、 11a…入射面、 12…透明電極、 13…金属酸化物層、 14…微粒子、 15…ケイ素微粒子、 20…対向電極、 30…電解質、 40…封止材、 101…基板、 101a…入射面、 102…対向電極、 103…電解質、 104…封止材、 110〜150…透明電極、 111…金属酸化物層、 121…金属酸化物層、 131…金属酸化物層、 141…金属酸化物層、 151…金属酸化物層、 201…微粒子、 202…ケイ素微粒子、 211…微粒子、 212…ケイ素微粒子、 221…微粒子、 222…ケイ素微粒子、 231…微粒子、 232…ケイ素微粒子、 241…微粒子、 242…ケイ素微粒子、 S1…焼成工程、 S2…急冷工程、 S3…エッチング工程   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar cell, 2 ... Solar cell, 10 ... Semiconductor electrode, 11 ... Substrate, 11a ... Incident surface, 12 ... Transparent electrode, 13 ... Metal oxide layer, 14 ... Fine particle, 15 ... Silicon fine particle, 20 ... Counter electrode, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Electrolyte 40 ... Sealing material 101 ... Substrate 101a ... Incident surface 102 ... Counter electrode 103 ... Electrolyte 104 ... Sealing material 110-150 ... Transparent electrode 111 ... Metal oxide layer 121 ... Metal oxide layer, 131 ... Metal oxide layer, 141 ... Metal oxide layer, 151 ... Metal oxide layer, 201 ... Fine particles, 202 ... Silicon fine particles, 211 ... Fine particles, 212 ... Silicon fine particles, 221 ... Fine particles, 222 ... Silicon fine particles, 231 ... fine particles, 232 ... silicon fine particles, 241 ... fine particles, 242 ... silicon fine particles, S1 ... firing step, S2 ... sudden Process, S3 ... etching process

Claims (10)

光透過性を有しており、光入射側に設けられる第1主面と、前記第1主面の反対側に設けられる第2主面とを有する基板と、
前記基板の前記第2主面配設されており、光入射側に設けられる第1主面と、前記第1主面の反対側に設けられる第2主面とを有する透明電極と、
前記透明電極の前記第2主面に配設される金属酸化物層とを備え、
前記金属酸化物層は、前記基板を透過する光の波長のうち特定の波長を吸収するケイ素微粒子と、金属酸化物の微粒子とを有し、
前記ケイ素微粒子は、前記ケイ素微粒子が含まれる混合粉体をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液でエッチングされることにより所定の粒径に形成されており、
前記ケイ素微粒子は、前記金属酸化物の微粒子の間に配設されている半導体電極。
A substrate having light permeability and having a first main surface provided on the light incident side and a second main surface provided on the opposite side of the first main surface;
A transparent electrode disposed on the second main surface of the substrate and having a first main surface provided on the light incident side and a second main surface provided on the opposite side of the first main surface;
A metal oxide layer disposed on the second main surface of the transparent electrode,
The metal oxide layer has silicon fine particles that absorb a specific wavelength among light wavelengths transmitted through the substrate, and metal oxide fine particles,
The silicon fine particles are formed to have a predetermined particle size by etching the mixed powder containing the silicon fine particles with an etching solution containing hydrofluoric acid and an oxidizing agent,
The silicon fine particles are semiconductor electrodes disposed between the metal oxide fine particles.
複数種類の粒径の前記ケイ素微粒子が混合して用いられる請求項1に記載の半導体電極。   The semiconductor electrode according to claim 1, wherein the silicon fine particles having a plurality of types of particle diameters are mixed and used. 光透過性を有し、光が入射する入射面を有する半導体電極と、
前記半導体電極に対向して配設される対向電極と、
前記半導体電極と前記対向電極との間の空間に配設される電解質と、
前記空間に配設される前記電解質を封止する封止材とを備え、
前記半導体電極に入射された光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池であって、
前記半導体電極は、
光透過性を有しており、光入射側に設けられる第1主面と、前記第1主面の反対側に設けられる第2主面とを有する基板と、
前記基板の前記第2主面配設されており、光入射側に設けられる第1主面と、前記第1主面の反対側に設けられる第2主面とを有する透明電極と、
前記透明電極の前記第2主面に配設される金属酸化物層とを有し、
前記金属酸化物層は、前記基板を透過する光の波長のうち特定の波長を吸収するケイ素微粒子と、金属酸化物の微粒子とを有し、
前記ケイ素微粒子は、前記ケイ素微粒子が含まれる混合粉体をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液でエッチングされることにより所定の粒径に形成されており、
前記ケイ素微粒子は、前記金属酸化物の微粒子の間に配設される太陽電池。
A semiconductor electrode having optical transparency and having an incident surface on which light is incident;
A counter electrode disposed to face the semiconductor electrode;
An electrolyte disposed in a space between the semiconductor electrode and the counter electrode;
A sealing material for sealing the electrolyte disposed in the space,
A solar cell that converts light energy of light incident on the semiconductor electrode into electrical energy,
The semiconductor electrode is
A substrate having light permeability and having a first main surface provided on the light incident side and a second main surface provided on the opposite side of the first main surface;
A transparent electrode disposed on the second main surface of the substrate and having a first main surface provided on the light incident side and a second main surface provided on the opposite side of the first main surface;
A metal oxide layer disposed on the second main surface of the transparent electrode,
The metal oxide layer has silicon fine particles that absorb a specific wavelength among light wavelengths transmitted through the substrate, and metal oxide fine particles,
The silicon fine particles are formed to have a predetermined particle size by etching the mixed powder containing the silicon fine particles with an etching solution containing hydrofluoric acid and an oxidizing agent,
The silicon fine particles are solar cells disposed between the metal oxide fine particles.
複数種類の粒径の前記ケイ素微粒子が混合して用いられる請求項3に記載の太陽電池。   The solar cell according to claim 3, wherein the silicon fine particles having a plurality of types of particle sizes are mixed and used. 前記半導体電極と前記対向電極との間に積層された複数の透明電極を備え、
前記複数の透明電極の各々は、光透過性を有しており、光入射側に設けられる第1主面と、前記第1主面の反対側に設けられる第2主面とを有する透明基材と、前記第1主面に設けられた第1透明電極と、前記第2主面に設けられた第2透明電極とを有しており、
前記第2透明電極の光入射側の反対側には、前記金属酸化物層が配設されており、
前記複数の透明電極のうち、前記複数の透明電極の積層方向において隣り合う1対の透明電極の間は、前記電解質が充填された状態で前記封止材によって封止される請求項3に記載の太陽電池。
Comprising a plurality of transparent electrodes laminated between the semiconductor electrode and the counter electrode;
Each of the plurality of transparent electrodes has light transparency, and has a first principal surface provided on the light incident side and a second principal surface provided on the opposite side of the first principal surface. A material, a first transparent electrode provided on the first main surface, and a second transparent electrode provided on the second main surface,
The metal oxide layer is disposed on the side opposite to the light incident side of the second transparent electrode ,
The pair of transparent electrodes adjacent to each other in the stacking direction of the plurality of transparent electrodes among the plurality of transparent electrodes are sealed with the sealing material while being filled with the electrolyte. Solar cell.
前記複数の透明電極の各々には、粒径が互いに異なるケイ素微粒子が配設される請求項5に記載の太陽電池。   The solar cell according to claim 5, wherein each of the plurality of transparent electrodes is provided with silicon fine particles having different particle sizes. 光透過性を有しており、光入射側に設けられる第1主面と、前記第1主面の反対側に設けられる第2主面とを有する基板と、前記基板の前記第2主面配設されており、光入射側に設けられる第1主面と、前記第1主面の反対側に設けられる第2主面とを有する透明電極とを備える半導体電極の製造方法であって、
不活性雰囲気下においてケイ素源と炭素源を含む混合物を焼成する工程と、
前記不活性雰囲気から生成ガスを抜き出し急冷してケイ素微粒子を含む混合粉体を得る工程と、
前記混合粉体をフッ酸および酸化剤を含むエッチング溶液に浸漬してエッチングする工程と、
前記透明電極の前記第2主面に金属酸化物層が配設される工程と、
前記エッチングにより前記混合粉体から抽出されたケイ素微粒子を前記金属酸化物層に吸着させる工程とを有する半導体電極の製造方法。
A substrate having light transmission and having a first main surface provided on the light incident side and a second main surface provided on the opposite side of the first main surface; and the second main surface of the substrate They are arranged in a first main surface provided on the light incident side, a manufacturing method of a semiconductor electrode and a transparent electrode and a second main surface provided on the opposite side of the first main surface ,
Firing a mixture containing a silicon source and a carbon source under an inert atmosphere;
Extracting the product gas from the inert atmosphere and rapidly cooling to obtain a mixed powder containing silicon fine particles; and
Etching by immersing the mixed powder in an etching solution containing hydrofluoric acid and an oxidizing agent;
A step of disposing a metal oxide layer on the second main surface of the transparent electrode;
And a step of adsorbing silicon fine particles extracted from the mixed powder by the etching to the metal oxide layer.
前記エッチングする工程では、エッチングの時間を調整することにより、前記ケイ素微粒子の粒径を制御する請求項7に記載の半導体電極の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor electrode according to claim 7, wherein in the etching step, the particle size of the silicon fine particles is controlled by adjusting an etching time. 前記ケイ素源がエチルシリケートであることを特徴とする請求項7に記載の半導体電極の製造方法。   The method for producing a semiconductor electrode according to claim 7, wherein the silicon source is ethyl silicate. 前記炭素源がフェノール樹脂であることを特徴とする請求項7に記載の半導体電極の製造方法。   The method for producing a semiconductor electrode according to claim 7, wherein the carbon source is a phenol resin.
JP2009111662A 2009-04-30 2009-04-30 Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method of manufacturing semiconductor electrode Expired - Fee Related JP5519179B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009111662A JP5519179B2 (en) 2009-04-30 2009-04-30 Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method of manufacturing semiconductor electrode
KR1020117028295A KR101246385B1 (en) 2009-04-30 2010-04-23 Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method for producing semiconductor electrode
CN201080029668.9A CN102460822B (en) 2009-04-30 2010-04-23 Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method for producing semiconductor electrode
EP10769673.4A EP2426781A4 (en) 2009-04-30 2010-04-23 Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method for producing semiconductor electrode
PCT/JP2010/057217 WO2010125974A1 (en) 2009-04-30 2010-04-23 Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method for producing semiconductor electrode
US13/318,244 US20120118375A1 (en) 2009-04-30 2010-04-23 Semiconductor electrode, solar cell in which semiconductor electrode is used and semiconductor electrode manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009111662A JP5519179B2 (en) 2009-04-30 2009-04-30 Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method of manufacturing semiconductor electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010262794A JP2010262794A (en) 2010-11-18
JP5519179B2 true JP5519179B2 (en) 2014-06-11

Family

ID=43360714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009111662A Expired - Fee Related JP5519179B2 (en) 2009-04-30 2009-04-30 Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method of manufacturing semiconductor electrode

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5519179B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000294304A (en) * 1999-04-02 2000-10-20 Idemitsu Kosan Co Ltd Coloring matter sensitization type photosemiconductor and coloring matter sensitization type solar battery using it
JP3777289B2 (en) * 1999-09-24 2006-05-24 株式会社東芝 Dye-sensitized solar cell and method for producing dye-sensitized solar cell
JP2006310134A (en) * 2005-04-28 2006-11-09 Institute Of National Colleges Of Technology Japan Porous thin-film electrode constituted of titania particle and its reforming method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010262794A (en) 2010-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20160343517A1 (en) Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing thereof
JP2014200926A (en) Transparent conductive film and electrical element
WO2010125974A1 (en) Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method for producing semiconductor electrode
JP2007134328A (en) Solar cell and its manufacturing method
WO2007007671A1 (en) Sealing agent for photoelectric converter and photoelectric converter using same
KR101505746B1 (en) Excellent heat dissipation and insulation back sheet for solar cells
JP5539299B2 (en) Manufacturing method of solar cell module
CN104638066B (en) ZnO/ZnS/FeS 2-core-shell structure array film and preparing method
JP2011165641A (en) Wet solar cell and wet solar cell module
CN103265703A (en) High refractive index titanium hybrid silicon resin and preparation method thereof
WO2009125686A1 (en) Paste for dye-sensitized solar cell, transparent insulation film for dye-sensitized solar cell, dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell fabrication method
JP5519178B2 (en) Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method of manufacturing semiconductor electrode
JP5363125B2 (en) Transparent conductive film laminated substrate and manufacturing method thereof
JP2008177021A (en) Current collection wiring and dye-sensitized solar cell
JP5519179B2 (en) Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method of manufacturing semiconductor electrode
JP5519180B2 (en) Semiconductor electrode, solar cell using semiconductor electrode, and method of manufacturing semiconductor electrode
KR101998586B1 (en) Graphene-based schottky junction solar cells and method manufacturing thereof
JP2010129379A (en) Wetting gel film, transparent and conductive film, transparent and conductive film laminated substrate, and method for manufacturing the same
WO2012060418A1 (en) Method for manufacturing resin material, resin material, method for manufacturing solar cell module, and solar cell module
JP2012099650A (en) Manufacturing method for solar cell module and solar cell module
JP2011222190A (en) Wet type solar cell and wet type solar cell module
JP2013243178A (en) Solar cell module and method for manufacturing the same
CN114940804B (en) Rare earth-based insulating material and preparation process thereof
KR102258124B1 (en) Method for manufacturing photoactive layer, devices comprising the photoactive layer prepared thereby
JP4239460B2 (en) Photoelectric conversion element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131001

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140107

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140305

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140401

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140403

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5519179

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees