碳纳米管水分散液、导电膜、电极、以及太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种碳纳米管水分散液，其包含单壁碳纳米管、乙炔黑、分散剂和水。在该碳纳米管水分散液中，乙炔黑与单壁碳纳米管的含有比例以质量比(乙炔黑/单壁碳纳米管)计为1.4以下。下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纳米管水分散液、导电膜、电极、以及太阳能电池及其制造方法


[0001]本专利技术涉及碳纳米管水分散液、导电膜、电极、以及太阳能电池及其制造方法。

技术介绍

[0002]碳纳米管(以下有时称为“CNT”)由于导电性、导热性、力学强度等各种特性优异，因此一直研究其在各种工业上的应用。例如，着眼于其优异的导电性，一直以来研究用CNT形成导电膜的技术。该导电膜可用于染料敏化型太阳能电池、有机薄膜太阳能电池、或钙钛矿太阳能电池等太阳能电池的电极的制作。例如，在染料敏化型太阳能电池中，包含CNT的导电膜有时用于光电极的对电极所包含的催化剂层。
[0003]例如，专利文献1公开有包含满足规定的属性的碳纳米管和与该碳纳米管不同的导电性碳的催化剂层。更详细而言，在专利文献1中，对使用了具有使用包含单壁碳纳米管和科琴黑的水分散液而形成的导电膜作为催化剂层的对电极的染料敏化型太阳能电池进行了具体研究。
[0004]此外，例如，在专利文献2中，虽然不是CNT，但研究了使用作为导电性碳材料的炭黑及纤维状碳材料形成催化剂层的技术方案。实际上，在专利文献2中公开有一种光电转换元件，其具有对电极，该对电极包含炭黑、纤维状碳材料和有机黏结剂，纤维状碳材料的含有质量B与炭黑的含有质量A的质量比(B/A)在10/90以上且50/50以下的范围内。更详细而言，专利文献2具体研究染料敏化型太阳能电池，其具有对电极，该对电极将导电膜作为催化剂层，该导电膜是将炭黑、气相生长碳纤维以及聚偏氟乙烯与N
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甲基吡咯烷酮混合作为浆料，将该浆料涂覆于基盘表面并进行干燥而得到的。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开第2015/190108号；
[0008]专利文献2：日本特开2013
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251214号。

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的问题
[0010]然而，一直以来研究的导电膜在导电性及作为催化剂层使用的情况下的催化剂活性方面有进一步提高的余地。此外，上述现有技术的导电膜在得到的太阳能电池的能量转换效率(以下，有时也仅称为“转换效率”)方面有进一步提高的余地。
[0011]因此，本专利技术的目的在于提供一种碳纳米管水分散液，其能够形成导电性及作为催化剂层使用的情况下的催化剂活性优异、并且能够使太阳能电池发挥优异的转换效率的导电膜。
[0012]此外，本专利技术的目的在于提供一种导电膜，其导电性及作为催化剂层使用的情况下的催化剂活性优异，并且能够使太阳能电池发挥优异的转换效率。
[0013]进而，本专利技术的目的在于提供一种电极，其能够使太阳能电池发挥优异的转换效率。
[0014]而且，本专利技术的目的在于提供一种转换效率优异的太阳能电池及其制造方法。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]本专利技术人为了实现上述目的而进行了深入研究。首先，本专利技术人发现，在碳纳米管之中，在使用单壁碳纳米管的情况下，导电膜作为催化剂层的催化剂活性优异。但是，本专利技术人进行了研究，结果表明，使用配合单壁碳纳米管而得到的碳纳米管水分散液形成的导电膜在导电性的方面仍有改善的余地。因此，本专利技术人新发现，除了配合单壁碳纳米管以外还配合乙炔黑来制备碳纳米管水分散液，结果，使用该碳纳米管水分散液形成的导电膜不仅催化剂活性优异，导电性也优异，进而，在形成太阳能电池的情况下能够提高转换效率，以至完成了本专利技术。
[0017]即，本专利技术以有利地解决上述问题为目的，本专利技术的碳纳米管水分散液的特征在于，包含单壁碳纳米管、乙炔黑、分散剂和水，上述乙炔黑与上述单壁碳纳米管的含有比例以质量比(乙炔黑/单壁碳纳米管)计为1.4以下。根据乙炔黑与单壁碳纳米管的含有比例以质量比(乙炔黑/单壁碳纳米管)计为1.4以下的碳纳米管水分散液，能够形成导电性及作为催化剂层使用的情况下的催化剂活性优异、并且能够使太阳能电池发挥优异的转换效率的导电膜。
[0018]此外，本专利技术的碳纳米管水分散液优选还包含增稠剂。如果碳纳米管水分散液含有增稠剂，则能够进一步提高得到的太阳能电池的转换效率。
[0019]进而，在本专利技术的碳纳米管水分散液中，优选上述分散剂和上述增稠剂分别由非离子性聚合物形成。如果使用非离子性聚合物作为分散剂，并且还使用非离子性聚合物作为增稠剂，则能够提高导电膜的膜强度，并且能够进一步提高得到的太阳能电池的转换效率。
[0020]进而，在本专利技术的碳纳米管水分散液中，优选上述分散剂为苯乙烯与甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的共聚物。如果使用苯乙烯与甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的共聚物作为分散剂，则能够进一步提高太阳能电池的转换效率。
[0021]进而，本专利技术以有利地解决上述问题为目的，本专利技术的导电膜的特征在于是使用上述任一种的碳纳米管水分散液而得到的。由上述CNT水分散液形成的导电膜的导电性及作为催化剂层使用的情况下的催化剂活性优异，并且能够使太阳能电池发挥优异的转换效率。
[0022]此外，本专利技术以有利地解决上述问题为目的，本专利技术的电极的特征在于具有上述的导电膜。具有上述的导电膜的电极能够使太阳能电池发挥优异的转换效率。在此，本专利技术的电极能够优选用作对电极。
[0023]而且，本专利技术以有利地解决上述问题为目的，本专利技术的太阳能电池的特征在于具有上述的电极。具有上述的电极的太阳能电池的转换效率优异。
[0024]进而，本专利技术以有利地解决上述问题为目的，本专利技术的太阳能电池的制造方法的特征在于，其是将第一电极、电解质层以及第二电极依次层叠配置而成的太阳能电池的制造方法，包括：在基材上涂敷上述任一种的碳纳米管水分散液并干燥而形成导电膜，形成包含该导电膜的第一电极的工序，以及使用含有非质子性极性物质作为溶剂的电解液，在上
述第一电极与上述第二电极之间形成电解质层的工序。根据该本专利技术的太阳能电池的制造方法，能够高效地制造本专利技术的太阳能电池。
[0025]在此，在本专利技术的太阳能电池的制造方法中，优选上述碳纳米管水分散液含有的分散剂在上述电解液包含的上述溶剂中为溶解性。如果碳纳米管水分散液含有的分散剂在构成电解液的溶剂中为溶解性，则在太阳能电池内，能够使导电膜含有的作为电阻成分的分散剂溶出到电解液中而从导电膜中除去，因此，得到的太阳能电池的光电转换效率能够进一步提高。
[0026]另外，在本说明书中，某化合物(分散剂、增稠剂)相对于溶剂(非质子性极性物质)为“溶解性”是指在温度23℃以1质量％的浓度溶解在该溶剂中(目视不能够确认到不溶成分)，“非溶解性”是指在温度23℃在该溶剂中以1质量％的浓度搅拌24小时后也不溶解(目视能够确认到不溶成分)。
[0027]此外，在本专利技术的太阳能电池的制造方法中，优选上述碳纳米管分散液还含有增稠剂，该增稠剂在上述电解液包含的上述溶剂中为非溶解性。如果碳纳米管水分散液含有的增稠剂在构成电解液的溶剂中为非溶解性，则增稠剂在组装于太阳能电池内部的导电膜中发挥黏结能而抑制导电膜从基材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种碳纳米管水分散液，包含单壁碳纳米管、乙炔黑、分散剂和水，所述乙炔黑与所述单壁碳纳米管的含有比例以质量比(乙炔黑/单壁碳纳米管)计为1.4以下。2.根据权利要求1所述的碳纳米管水分散液，其还包含增稠剂。3.根据权利要求2所述的碳纳米管水分散液，其中，所述分散剂和所述增稠剂分别由非离子性聚合物形成。4.根据权利要求1～3中任一项所述的碳纳米管水分散液，其中，所述分散剂为苯乙烯与甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的共聚物。5.一种导电膜，使用权利要求1～4中任一项所述的碳纳米管水分散液而得到。6.一种电极，具有权利要求5所述的导电膜。7.根据权利要求6所述的电极，其为对电极。8.一种太阳能电池，具有权利要求6或7所述的电极。9.一种太阳能电池的制造方法，其是将第一电极、电解质层以及第二电极依次层叠配置而成的太阳能电...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田龙史，
申请(专利权)人：日本瑞翁株式会社，
类型：发明
国别省市：