[發明專利]光電轉換層用組合物及光電轉換元件

有效

• 申請號: 201380039972.5
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN104508773B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 福井和壽;櫻井真實;松川輝紀
• 申請（專利權）人: 株式會社大賽璐
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 張濤

技術領域

本發明涉及一種對于形成構成太陽能電池(特別是色素敏化太陽能電池)等光電轉換元件的光電轉換層有用的組合物、使用該組合物的層疊體(電極、光電極)及具備該層疊體的光電轉換元件。

背景技術

太陽能電池作為環境負荷小的綠色能源備受關注，實際上已被實用化。現在，廣泛利用使用了結晶硅的太陽能電池，但存在以下課題：由于使用高純度的硅，因此，發電成本高，另外，相對于室內等微弱光的轉換效率低等。

為了解決這樣的課題，廣泛開發了將有機材料用于光電轉換部位的太陽能電池，其中，色素敏化太陽能電池備受矚目。色素敏化太陽能電池由瑞典Lausanne工科大學的Graetzel等開發[例如日本專利第2664194號公報(專利文獻1)]，具有將金屬氧化物半導體(氧化鈦等)和敏化色素用于光電轉換部位的顯著特征。

在這樣的色素敏化太陽能電池中，由于光電轉換在金屬氧化物半導體和敏化色素的接觸界面產生，因此，為了提高效率，希望增大金屬氧化物半導體的表面積。因此，在色素敏化太陽能電池中，通過將納米尺寸的金屬氧化物半導體用于電極，可相對于表觀面積增大有效面積。

這樣的金屬氧化物納米粒子僅單純地涂布于基板時，易因微小的沖擊從基板上剝離，無法作為電極發揮功能。另外，由于粒子間的電阻大，因此，無法有效地取出得到的電而使轉換效率降低。因此，在涂布氧化鈦納米粒子后，通過在高溫(450℃左右)下進行熱處理使氧化鈦納米粒子間熔融接合，解決了上述課題。

但是，由于利用上述手法時需要將基板暴露于高溫，因此，實質上可使用的基板限定于玻璃等無機材料，無法制作使用塑料基板的柔性色素敏化太陽能電池。

另外，由于在燒結過程中發生熱分解，因此，無法預先使色素吸附于涂布前的金屬氧化物半導體，需要在燒結過程后使色素吸附的過程，整體上需要包含燒結過程在內的繁雜的工藝，也成為制造成本上升的主要原因。

另外，在日本特開2005-251426號公報(專利文獻3)中公開了如下方法：使色素與以色素鍵合在導電性基板上及鍵合的色素可游離的方式將金屬氧化物、金屬硫化物、金屬氮化物、金屬簇或其合金固定化在該基板上而成的基板鍵合，測定對其照射光而產生的電流，并由該電流量測定結合的色素量。在該文獻中，記載了作為用于以色素可游離的方式固定化的方法，優選使用高分子電解質的方法，在實施例中，記載了將Nafion(Nafion(R)、Aldrich公司制、商品名：Nafion117、平均分子量1000)懸浮于1ml的乙醇中，在其中加入20.5％氧化鈦微粒水溶液(TAYCA公司制、商品名：TKS-203、粒徑約6nm)400ml，使用通過均勻分散而得到的氧化鈦Nafion溶膠分散液制作氧化鈦修飾ITO電極。

在該文獻中，由于假定使色素游離(脫離)，因此并未假定構建充分的導電路徑。另外，由于以不阻礙色素脫離的方式進行，因此，并未假定增大高分子電解質的量，也完全未假定以相對于導電性基板較高的密合性固定金屬氧化物等。另外，在該文獻中，由于需要將金屬氧化物等固定化的工序和使色素吸附的工序，因此，制造工藝變得繁雜。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開第2664194號公報(專利的權利要求)

專利文獻2：日本特開第2005-251426號公報(專利的權利要求、段落[0011]～[0012]、實施例)

發明內容

發明所要解決的課題

因此，本發明的目的在于，提供一種可形成具有優異的光電轉換特性的光電轉換層的組合物、具備由該組合物形成的光電轉換層的層疊體(電極)及其制造方法、以及具備該層疊體的光電轉換元件。

因此，本發明的另一目的在于，提供一種可在不經過燒結工序的情況下形成相對于基板具有較高的密合性的光電轉換層的組合物、具備由該組合物形成的光電轉換層的層疊體(電極)及其制造方法、以及具備該層疊體的光電轉換元件。

用于解決課題的技術方案

本發明人等為了解決所述課題進行了潛心研究，結果發現，對于半導體(例如氧化鈦粒子等)，通過相對于半導體以較大的特定比例組合作為雜質的離子性聚合物(例如強酸性離子交換樹脂等)，意外地發現即使不進行燒結也可形成兼顧對于基板的優異密合性和優異的光電轉換特性(優異的半導體導電性及優異的半導體-基板間的導電性)的光電轉換層，完成了本發明。