[发明专利]氧化钛糊剂

说明书

技术领域

本发明涉及氧化钛糊剂、使用了该氧化钛糊剂的多孔氧化钛层叠体的制造方法、以及色素敏化太阳能电池，该氧化钛糊剂的印刷性优异，即使在低温烧成下也能够制造孔隙率高且表面的杂质少的多孔氧化钛层。

背景技术

在化石燃料的枯竭问题、地球温暖化问题的背景下，作为清洁能源的太阳能电池近年来备受瞩目，对其的研究开发变得越来越盛行。

以往，被实用化的太阳能电池是以单晶Si、多晶Si、非晶Si等为代表的硅系太阳能电池，但是，随着价格昂贵、原料Si不足等问题的表面化，对下一代太阳能电池的要求不断提高。

作为与此对应的太阳能电池，近年来有机系太阳能电池受到瞩目，其中，色素敏化太阳能电池尤其受到瞩目。色素敏化太阳能电池能够较容易地制造、原材料价格低廉并且可以得到较高的光电转换效率，因此被认为是下一代太阳能电池的有力候补。在色素敏化太阳能电池中，以往，使用的是将氧化钛形成为层状而作为电极材料。该氧化钛层是决定太阳能电池的性能的最重要的因子之一，其具有如下作用：1)敏化色素的吸附；2)接收从受到激发的敏化色素注入的电子；3)对导电层的电子传输；4)提供使电子从碘化物离子向色素迁移(还原)的反应场；以及5)光散射及陷光等。

其中，对于“1)敏化色素的吸附”而言，为了提高光电转换效率，需要吸附更多的敏化色素。因此，要求使氧化钛层为多孔状，并且要求使其表面积尽可能地变大且使表面的杂质尽可能地变少。通常，作为形成这样的多孔氧化钛层的方法，使用了如下方法：将含有氧化钛粒子和有机粘合剂的糊剂印刷于基材上，使溶剂挥发后，再利用高温烧成处理使有机粘合剂消失。由此，可以得到使氧化钛粒子彼此烧结而在层中存在多个微细空隙的多孔膜。

作为在含有这样的氧化钛粒子的糊剂中使用的有机粘合剂，从氧化钛粒子的分散保持性、糊剂的粘度等印刷性的观点出发，通常使用乙基纤维素。但是，为了使乙基纤维素完全消失，需要进行超过500℃的高温烧成处理，存在无法使用近年来为了降低成本而需求不断高涨的树脂基材的问题。此外，还存在如下问题：在进行低温烧成处理时，在氧化钛粒子表面残留有机粘合剂的残渣，因此无法吸附敏化色素，使光电转换效率显著降低。

与此相对，在专利文献1中公开了使用使有机粘合剂的含量得以降低的糊剂来进行低温下的烧成处理的方案。但是，专利文献1中记载的糊剂存在如下问题：粘度低，难以保持印刷时的形状，引起膜厚的不均匀化、端部形状的崩塌，并且在印刷成微细布线状时引起布线彼此粘结。

进而，在使用乙基纤维素作为有机粘合剂的情况下，可使用低级醇、低级醇与萜品醇等高粘度溶剂的混合溶剂作为溶剂，但是在印刷糊剂时，由于长时间曝露于外部空气中、或者受到来自版、刮板(squeegee)这样的装置的强剪切等外力，因此有时会在印刷前分散介质发生挥发而使粘度变高，由此导致印刷性发生变化，还会新产生难以稳定生产的问题。

另一方面，在色素敏化太阳能电池中，为了提高光电转换效率，优选担载尽可能多的敏化色素，但是在使用含有以往的有机粘合剂的糊剂时，存在无法担载足够量的敏化色素、或敏化色素的担载需要较长时间的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4801899号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供印刷性优异、并且即使在低温烧成下也能够制造孔隙率高且表面的杂质少的多孔氧化钛层的氧化钛糊剂、使用了该氧化钛糊剂的多孔氧化钛层叠体的制造方法、以及色素敏化太阳能电池。

用于解决课题的手段

本发明为一种氧化钛糊剂，其含有氧化钛微粒、(甲基)丙烯酸类树脂和有机溶剂，该氧化钛糊剂的粘度为15～50Pa·s、触变比为2以上，并且将该氧化钛糊剂在大气气氛下以10℃/分钟的升温速度从25℃加热到300℃后，(甲基)丙烯酸类树脂及有机溶剂的含量为1重量％以下。

以下，对本发明进行详细叙述。

本发明人等进行了深入研究，结果发现：通过含有氧化钛微粒、(甲基)丙烯酸类树脂和有机溶剂，并且将粘度、触变比及加热后的有机成分的含量设定为规定的范围内，从而可以保持印刷性，并且即使在低温烧成下也能够制造孔隙率高且表面的杂质少的多孔氧化钛层，因此，在将其用作例如色素敏化太阳能电池的材料时，能够实现较高的光电转换效率。

此外，还发现使用这样的氧化钛糊剂而得到的色素敏化太阳能电池能够在短时间内充分地吸附敏化色素，由此完成了本发明。