[發明專利]多孔氧化鈦層疊體的制造方法

有效

• 申請號: 201380059822.0
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN104797417B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 佐佐木拓;堀木麻由美
• 申請（專利權）人: 積水化學工業株式會社
• 主分類號: B32B9/04
• 分類號: B32B9/04;B32B5/16;C01G23/04;C03C17/25;C09D11/037;H01L31/04;H01M14/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 蔣亭

技術領域

本發明涉及一種即便在低溫下燒成也能夠制造出孔隙率高且雜質少的多孔氧化鈦層的多孔氧化鈦層疊體的制造方法，以及涉及使用了該多孔氧化鈦層疊體的色素敏化太陽能電池。

背景技術

以化石燃料的枯竭問題、地球溫暖化問題為背景，作為清潔能源的太陽能電池近年來受到很大的關注，其研究開發越來越盛行。

以往，已被實際應用的是以單晶Si、多晶Si、無定形Si等為代表的硅系太陽能電池，但是，隨之而來的是昂貴、原料Si的不足問題等浮出表面，對于下一代太陽能電池的要求不斷變高。

作為與之對應的太陽能電池，有機系太陽能電池近年來受到關注，其中，特別受到關注的是色素敏化太陽能電池。色素敏化太陽能電池能夠比較容易地制造，原材料廉價且可獲得較高的光電轉換效率，因此，認為其是下一代太陽能電池的有力候補。對于色素敏化太陽能電池來說，以往使用的是將氧化鈦形成為層狀而作為電極材料的色素敏化太陽能電池。該氧化鈦層具備下述作用：1)吸附敏化色素、2)接納來自激發的敏化色素的電子注入、3)向導電層傳輸電子、4)提供從碘化物離子至色素的電子移動(還原)反應場、以及5)光散射及光陷阱等，其是決定太陽能電池的性能的最重要的因素之一。

其中，對于“1)吸附敏化色素”來說，為了提高光電轉換效率，需要吸附更多的敏化色素。因而，要求氧化鈦層為多孔狀，且要求盡可能地使其表面積變大，使雜質變少。通常，作為形成這種多孔的氧化鈦層的方法，使用的是下述方法，即，將含有氧化鈦粒子和有機粘合劑的糊劑印刷在基材上，使溶劑揮發后，進一步利用高溫燒成處理來使有機粘合劑消失的方法。由此，能夠一邊使氧化鈦粒子彼此燒結，一邊得到在層中存在大量的微細空隙的多孔膜。

作為如上所述的含有氧化鈦粒子的糊劑中使用的有機粘合劑，從氧化鈦粒子的分散保持性、糊劑的粘度等印刷性的觀點出發，通常使用的是乙基纖維素。但是，為了使乙基纖維素完全消失，而需要超過500℃這樣的高溫燒成處理，并且，近年來為了進一步降低成本，而存在無法使用需求高漲的樹脂基材這樣的問題。另外，在進行低溫燒成處理的情況下，由于在氧化鈦粒子表面殘存了有機粘合劑的殘渣，因此，還存在無法吸附敏化色素，光電轉換效率顯著降低這樣的問題。

與此相對，例如在專利文獻1中公開了使用使有機粘合劑的含量降低的糊劑來進行低溫下的燒成處理的內容。但是，記載于專利文獻1的糊劑的粘度低，印刷時難以保持形狀，存在膜厚不均勻、端部形狀坍塌、以及印刷為微細布線狀時布線彼此發生合并這樣的問題。

此外，在使用乙基纖維素作為有機粘合劑的情況下，作為溶劑，可使用低級醇、低級醇與萜品醇等高粘度溶劑的混合溶劑，但是在印刷糊劑時，由于長時間暴露在戶外空氣中，或受到來自版、刮墨刀(squeegee)這樣的裝置的較強的剪切等外力，因此在印刷前會因為分散介質揮發而使粘度變高，因而有時印刷性會發生變化，而新產生難以穩定地生產這樣的問題。

另一方面，對于色素敏化太陽能電池來說，為了提高光電轉換效率，優選負載盡可能多的敏化色素，但是在使用含有以往的有機粘合劑的糊劑的情況下，存在無法負載充足量的敏化色素，或者敏化色素的負載需要較長時間這樣的問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4801899號公報

發明內容

發明所要解決的課題

本發明的目的在于，提供一種即便在低溫下燒成也能夠制造出孔隙率高且雜質少的多孔氧化鈦層的多孔氧化鈦層疊體的制造方法，以及提供使用了該多孔氧化鈦層疊體的色素敏化太陽能電池。

用于解決課題的手段

本發明為一種多孔氧化鈦層疊體的制造方法，其具有：將含有氧化鈦微粒、(甲基)丙烯酸類樹脂、和有機溶劑的氧化鈦糊劑印刷在基材上，在該基材上形成氧化鈦糊劑層的工序；將所述氧化鈦糊劑層燒成的工序；以及對所述燒成后的氧化鈦糊劑層照射紫外線的工序，所述氧化鈦微粒的平均粒徑為5～50nm，在對所述燒成后的氧化鈦糊劑層照射紫外線的工序中，將紫外線照射的累積光量設為100J/cm²以上。

以下詳述本發明。

本發明人等經深入研究后發現，在使用了含有氧化鈦微粒、(甲基)丙烯酸類樹脂和有機溶劑的氧化鈦糊劑的多孔氧化鈦層疊體的制造方法中，通過在對氧化鈦糊劑層進行燒成后進行照射紫外線的工序，從而即便在低溫下燒成也能夠制造出孔隙率高且雜質少的多孔氧化鈦層，由此，例如在用作色素敏化太陽能電池的材料時，能夠實現高光電轉換效率。