[发明专利]多孔氧化钛层叠体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种即便在低温下烧成也能够制造出孔隙率高且杂质少的多孔氧化钛层的多孔氧化钛层叠体的制造方法，以及涉及使用了该多孔氧化钛层叠体的色素敏化太阳能电池。

背景技术

以化石燃料的枯竭问题、地球温暖化问题为背景，作为清洁能源的太阳能电池近年来受到很大的关注，其研究开发越来越盛行。

以往，已被实际应用的是以单晶Si、多晶Si、无定形Si等为代表的硅系太阳能电池，但是，随之而来的是昂贵、原料Si的不足问题等浮出表面，对于下一代太阳能电池的要求不断变高。

作为与之对应的太阳能电池，有机系太阳能电池近年来受到关注，其中，特别受到关注的是色素敏化太阳能电池。色素敏化太阳能电池能够比较容易地制造，原材料廉价且可获得较高的光电转换效率，因此，认为其是下一代太阳能电池的有力候补。对于色素敏化太阳能电池来说，以往使用的是将氧化钛形成为层状而作为电极材料的色素敏化太阳能电池。该氧化钛层具备下述作用：1)吸附敏化色素、2)接纳来自激发的敏化色素的电子注入、3)向导电层传输电子、4)提供从碘化物离子至色素的电子移动(还原)反应场、以及5)光散射及光陷阱等，其是决定太阳能电池的性能的最重要的因素之一。

其中，对于“1)吸附敏化色素”来说，为了提高光电转换效率，需要吸附更多的敏化色素。因而，要求氧化钛层为多孔状，且要求尽可能地使其表面积变大，使杂质变少。通常，作为形成这种多孔的氧化钛层的方法，使用的是下述方法，即，将含有氧化钛粒子和有机粘合剂的糊剂印刷在基材上，使溶剂挥发后，进一步利用高温烧成处理来使有机粘合剂消失的方法。由此，能够一边使氧化钛粒子彼此烧结，一边得到在层中存在大量的微细空隙的多孔膜。

作为如上所述的含有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，通常使用的是乙基纤维素。但是，为了使乙基纤维素完全消失，而需要超过500℃这样的高温烧成处理，并且，近年来为了进一步降低成本，而存在无法使用需求高涨的树脂基材这样的问题。另外，在进行低温烧成处理的情况下，由于在氧化钛粒子表面残存了有机粘合剂的残渣，因此，还存在无法吸附敏化色素，光电转换效率显著降低这样的问题。

与此相对，例如在专利文献1中公开了使用使有机粘合剂的含量降低的糊剂来进行低温下的烧成处理的内容。但是，记载于专利文献1的糊剂的粘度低，印刷时难以保持形状，存在膜厚不均匀、端部形状坍塌、以及印刷为微细布线状时布线彼此发生合并这样的问题。

此外，在使用乙基纤维素作为有机粘合剂的情况下，作为溶剂，可使用低级醇、低级醇与萜品醇等高粘度溶剂的混合溶剂，但是在印刷糊剂时，由于长时间暴露在户外空气中，或受到来自版、刮墨刀(squeegee)这样的装置的较强的剪切等外力，因此在印刷前会因为分散介质挥发而使粘度变高，因而有时印刷性会发生变化，而新产生难以稳定地生产这样的问题。

另一方面，对于色素敏化太阳能电池来说，为了提高光电转换效率，优选负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的情况下，存在无法负载充足量的敏化色素，或者敏化色素的负载需要较长时间这样的问题。

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，提供一种即便在低温下烧成也能够制造出孔隙率高且杂质少的多孔氧化钛层的多孔氧化钛层叠体的制造方法，以及提供使用了该多孔氧化钛层叠体的色素敏化太阳能电池。

用于解决课题的手段

本发明为一种多孔氧化钛层叠体的制造方法，其具有：将含有氧化钛微粒、(甲基)丙烯酸类树脂、和有机溶剂的氧化钛糊剂印刷在基材上，在该基材上形成氧化钛糊剂层的工序；将所述氧化钛糊剂层烧成的工序；以及对所述烧成后的氧化钛糊剂层照射紫外线的工序，所述氧化钛微粒的平均粒径为5～50nm，在对所述烧成后的氧化钛糊剂层照射紫外线的工序中，将紫外线照射的累积光量设为100J/cm²以上。

以下详述本发明。

本发明人等经深入研究后发现，在使用了含有氧化钛微粒、(甲基)丙烯酸类树脂和有机溶剂的氧化钛糊剂的多孔氧化钛层叠体的制造方法中，通过在对氧化钛糊剂层进行烧成后进行照射紫外线的工序，从而即便在低温下烧成也能够制造出孔隙率高且杂质少的多孔氧化钛层，由此，例如在用作色素敏化太阳能电池的材料时，能够实现高光电转换效率。