导电性玻璃和使用其的光电变换元件制造技术

在玻璃上设置透明导电膜，在该透明导电膜上设置由金属膜构成的栅极的导电性玻璃中，在将该导电性玻璃组装到色素敏化太阳电池等的光电变换元件中时，防止由栅极向电解液流过漏泄电流，进一步防止从透明导电膜向电解液流过漏泄电流。在玻璃板１１上设置由ＩＴＯ、ＦＴＯ等透明导电膜１２，在该透明导电膜１２上设置由钝态化金属膜构成的栅极１３，制成导电性玻璃。构成该栅极１３的钝态化金属可举出铝、铬、镍、钴、钛等。在该钝态化金属的表面上形成的绝缘性的致密氧化物覆膜阻止从栅极向电解液的漏泄电流。而且，在透明导电膜１２和金、银、镍等构成的栅极１３之间设置由钛、氧化钛等构成的防扩散膜，防止从透明导电膜１２向电解液中流过漏泄电流。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
导电性玻璃和使用其的光电变换元件
本专利技术涉及用于色素敏化太阳电池等的光电变换元件的导电性玻璃，其导电性和透明性高，在作为光电变换元件使用时，能够降低其漏泄电流。
技术介绍
关于这种导电性玻璃，有本专利技术人先前以日本专利申请号特愿2001-400593号(2001年12月28日申请)申请专利的在先专利技术。图1表示这种该在先专利技术中公开的导电性玻璃。在图1中，符号11表示玻璃板。该玻璃板11是由厚度为1～5mm左右的钠钙玻璃、耐热玻璃、石英玻璃等的板玻璃构成的。在该玻璃板11的上面设置着覆盖该整个玻璃板1 1的透明导电膜12。这种透明导电膜12是由ITO(氧化锡掺杂的氧化铟)、FTO(氟掺杂的氧化锡)等透明的并具有导电性的薄膜构成的，其厚度为0.2～1μm左右，是利用溅射、CVD等的薄膜形成方法形成的。在该薄膜导电膜12的上面，与其紧贴设置着由金属膜构成的栅极13。该栅极13是在将该导电性玻璃用在色素敏化太阳电池中时作为在氧化物半导体多孔质膜中产生的电子的通路，与上述透明导电膜12一起发挥作用的。该栅极13的平面形状是如图2所示的格子状，和图3所示的梳形。图2中表示的格子状的栅极13中，形成无数个纵450～2000μm、横200～20000μm的长方形的开口部分14、14...，由形成格子的纵横的金属膜构成的线15的线宽为10～1000μm。而且，集电用的宽幅的集电极16在纵向延伸在其一边上形成。在图3表示的梳状栅极13中，相互平行并以450～2000μm的间隔形成无数个由形成梳齿的金属膜构成的宽10～1000μm的线15、15...，形成无数个开口部分14、14...，在其一端上形成集电用的宽幅的集电极16。该栅极13是通过例如电镀法等形成的，由金、银、铂、铬、镍等金属中的一种或者两种或两种以上的合金构成，其线15的厚度为1～20μm，优选为3～10μm。-->这种栅极13的开口率为90～99％。这里所说的开口率以线15的总面积在单位面积中所占的比例来定义。附带有这种导电性玻璃的整个表面中的透明导电膜12和栅极13的整体的表面电阻(称为薄膜电阻)为1～0.01Ω/□，与设置了ITO、FTO等的透明导电膜的透明导电玻璃相比，大约为10～100分之一。因此，可称为导电性极强的导电性玻璃。并且，在这种导电性玻璃中，整个表面的平均透光率高。也就是说，由于栅极13的存在，导电性显著地提高，因此，能够使透明导电膜12的厚度变薄，并且由于栅极13的开口率为90～99％，因而几乎不发生因栅极13的存在而导致的入射光的阻断。这样，对于该在先专利技术中的导电性玻璃，其导电性和透明性高，在使用其的色素敏化太阳电池中，光电变换效率高是可能的。但是，在使用这种导电性玻璃组装的色素敏化太阳电池中，在栅极13和电解液之间，有时电子从栅极13逆流到电解液中，产生漏泄电流。这是因为比较栅极13和电解液之间的能量水平，电解液的能量水平低。为了防止漏泄电流，设想在栅极13和电解液的界面上新设置由氧化钛、氧化锡等半导体或者绝缘体构成的阻挡层，由该阻挡层能够阻止所产生的从栅极13流向电解液的漏泄电流。这种阻挡层的形成可以通过溅射法、络合物烧结法、喷雾热分解法、CVD法等进行。但是，在通过这些薄膜形成法制成的阻挡层中，尽管一点点的针孔但还是担心产生，一旦在一处产生针孔，则会从该针孔处流出漏泄电流。而且，由于该阻挡层也形成在栅极13之外的透明导电膜12上，因此，在制造成色素敏化太阳电池时，会妨碍在其氧化物半导体多孔质膜中产生的电子流到透明导电膜12上，由此引起发电电流量减少，或者形状因子(Fill Factor.FF)降低。为了解决这种不利情况，可以只在栅极13上形成阻挡层，但是针孔的问题依然存在，其形成需要光刻法等的复杂操作，存在对成本不利等的缺点。因此，所谓的在栅极13上新设置阻挡层的方法是不实用的。而且，构成栅极13的金属，从其形成方法等方面考虑主要使用镍。但是，在由-->FTO等构成的透明导电膜12上直接设置由镍构成的栅极13时，有时在将其长时间放置时和进行热处理时，构成栅极13的镍侵入到透明导电膜12内，透明导电膜12变质。因此，电子从透明导电膜12逆流到电解液中，在透明导电膜12和电解液之间产生漏泄电流，在制造色素敏化太阳电池时存在光电变换效率大大降低的问题。因此，本专利技术的目的在于，获得防止漏泄电流产生的方法，该方法是在玻璃上设置透明导电膜，在该透明导电膜上设置由金属膜构成的栅极的导电性玻璃中，在将该导电性玻璃组装到色素敏化太阳电池等的光电变换元件中时，可以防止产生从栅极流到电解液的漏泄电流和从透明导电膜流到电解液的漏泄电流。
技术实现思路
为了达到上述目的，权利要求1的专利技术是导电性玻璃，其特征在于在玻璃表面上设置透明导电膜，在该透明导电膜的上面设置由钝态化金属的膜构成的栅极。权利要求2的专利技术是权利要求1记载的导电性玻璃，其特征在于钝态化金属是镍、铬、钴中的任意一种或者两种或两种以上的合金。权利要求3的专利技术是权利要求1或2记载的导电性玻璃，其特征在于由钝态化金属的膜构成的栅极的表面上形成的氧化物覆膜的厚度为10～500nm。权利要求4的专利技术是权利要求1到3的任意一项记载的导电性玻璃，其特征在于仅栅极的表面由钝态化金属构成。权利要求5的专利技术是导电性玻璃的制造方法，其特征在于，在玻璃表面上形成透明导电膜，在该透明导电膜上形成由钝态化金属的膜构成的栅极制备导电性玻璃时，将该栅极在氧气气氛中、在120～550℃下进行加热处理。权利要求6的专利技术是导电性玻璃，其中在玻璃表面上设置透明导电膜，在该透明导电膜上设置防扩散膜，在该防扩散膜上设置由含镍的金属膜构成的栅极。权利要求7的专利技术是导电性玻璃，其中在玻璃表面上设置透明导电膜，在该透明导电膜上设置由含镍的金属膜构成的栅极，在该栅极上和上述透明导电膜上设置防扩散膜。权利要求8的专利技术是权利要求6或7记载的导电性玻璃，其中防扩散膜由钛、氧化钛、铌、铬中的任意一种形成。-->权利要求9的专利技术是权利要求8记载的导电性玻璃，其中形成防扩散膜的氧化钛的厚度为0.1μm或0.1μm以下。权利要求10的专利技术是光电变换元件，该元件是使用权利要求1、2、3、4、6、7、8、9中的任意一项记载的导电性玻璃而形成的。权利要求11的专利技术是权利要求10记载的光电变换元件，其中是色素敏化太阳电池。附图说明图1是表示一例本专利技术的导电性玻璃的概略剖面图。图2是表示一例栅极的平面形状的平面图。图3是表示另一例栅极的平面形状的平面图。图4是表示使用本专利技术的导电性玻璃的色素敏化太阳电池的例子的概略剖面图。图5是表示本专利技术的导电玻璃的其他例子的概略剖面图。图6是表示该例的导电性玻璃的制造方法的概略剖面图。图7是表示该例的导电性玻璃的制造方法的概略剖面图。图8是表示该例的导电性玻璃的制造方法的概略剖面图。图9是表示作为本专利技术导电性玻璃的一个例子，用钛形成防扩散膜的漏泄电流测定结果的图。图10是表示作为本专利技术的导电性玻璃的一个例子，用钛形成防扩散膜的漏泄电流的测定结果的图。图11是表示作为导电性玻璃的一个例子不设置防扩散膜的漏泄电流的测定结果的图。图12是表示对作为本专利技术导电性玻璃的一个例子，对用铬形成防扩散膜的导电性玻璃在进行蚀刻时测定栅极和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性玻璃，其特征在于在玻璃表面上设置透明导电膜，在该透明导电膜上设置由钝态化金属的膜构成的栅极。

【技术特征摘要】
JP 2002-3-26 86859/2002;JP 2002-11-18 333598/20021、一种导电性玻璃，其特征在于在玻璃表面上设置透明导电膜，在该透明导电膜上设置由钝态化金属的膜构成的栅极。2、如权利要求1记载的导电性玻璃，其特征在于钝态化金属是镍、铬、钴中的一种或者两种或两种以上的合金。3、如权利要求1或2记载的导电性玻璃，其特征在于由钝态化金属的膜构成的栅极表面上形成的氧化物覆膜的厚度为10～500nm。4、如权利要求1到3的任一项记载的导电性玻璃，其特征在于仅栅极表面由钝态化金属构成。5、一种导电性玻璃的制造方法，其特征在于当在玻璃表面形成透明导电膜，在该透明导电膜上形成由钝态化金属的膜构成的栅极制造导...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田显一，松井浩志，田边信夫，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：JP[日本]