染料敏化光电转换器件及其制造方法，以及金属氧化物浆料技术

提供能够实现优异的生产性的染料敏化光电转换器件的制造方法。染料敏化光电转换器件的制造方法包括以下步骤：通过将至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒、至少一种以上的散射颗粒以及粘结剂分散到分散剂中来制备金属氧化物浆料；以及使用金属氧化物浆料形成多孔半导体层。其中，至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒分别具有不同的粒径分布。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及染料敏化光电转换器件及其制造方法，以及金属氧化物浆料。具体涉及使用金属氧化物浆料形成多孔半导体层的染料敏化光电转换器件的制造方法。
技术介绍
太阳能资源极为丰富，是最具开发可能性的ー种资源。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应将光能直接转换为电能的装置。太阳能电池使用太阳光作为能源，因此对环境影响小，具有极大的前景。太阳能电池根据其使用的材料可以分类为硅太阳能电池，多元化合物薄膜太阳能电池，染料敏化光电转换器件，有机太阳能电池等。其中，染料敏化光电转换器件是近年最受瞩目的ー种电池。作为染料敏化光电转换器件，由瑞士洛桑理工大学的研究者提出的电池被广为人知(例如，參照非专利文献I)。该电池是将分子敏化的多孔半导体层(TiO2层、ZnO层等)作为光阳极的半导体太阳能电池，具有低成本、结构简单、容易制造、适合量产等种种优越性。作为多孔半导体层的制造方法，提出有使用金属氧化物浆料的技术(例如，參照专利文献1、非专利文献2、3)。在先技术文献专利文献专利文献1:日本专利文献特开2006-49311号公报非专利文献非专利文献1:B. O，Regan、M. GratzeK Nature,353,737 (1991)非专利文献2:S.1to et al'“Fabrication of Thin Film Dye Sensitized SolarCells with Solar to Electric Power Conversion Efficiency over 10*%，，、Thin SolidFilms 2008、516、4613-4619。非专利文献3 :Z. S. Wang et al、“Significant Influence of TiO2Photoelectrode Morphology on the Energy Conversion Efficiency of N719Dye-Sensitized Solar Cell、’’Coord. Chem. Rev. 2004、248、1381-1389。
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在上述专利文献1、非专利文献2、3中记载的技术中，将氧化钛浆料反复地涂敷、干燥、烘焙才能够得到期望的厚度和效果。为了这样地反复进行涂敷、干燥、烘焙，成膜处理需要大量的时间和能源，因此这些技术从エ业量产的观点来看是不现实的技木。因此，本技术的目的是提供能够实现优异的生产性的染料敏化光电转换器件及其制造方法，以及金属氧化物浆料。用于解决问题的手段为了解决上述问题，第一技术是ー种染料敏化光电转换器件的制造方法，包括以下步骤通过将至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒、至少ー种以上的散射颗粒以及粘结剂分散到分散剂中来制备金属氧化物浆料；以及使用金属氧化物浆料形成多孔半导体层；其中，至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒分别具有不同的粒径分布。第二技术是ー种染料敏化光电转换器件，包括光电极、对电极以及电解质层，其中，光电极包括导电层以及多孔半导体层，多孔半导体层包括至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒和至少ー种以上的散射颗粒，至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒分别具有不同的粒径分布。第三技术是ー种用于染料敏化光电转换器件的金属氧化物浆料，包含 至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒；至少ー种以上的散射颗粒；粘结剂；以及分散剂；其中，至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒分别具有不同的粒径分布。在本技术中，优选如下将具有不同粒径分布的至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒和至少ー种以上的散射颗粒均匀地分散到溶解了粘结剂的分散剂中，来制造具有预定流变学特性的金属氧化物浆料。在本技术中，优选如下在将高结晶性的氧化物纳米胶体涂敷到导电层或导电性基材上并进行烘焙形成粘附层之后，在粘附层的表面上涂敷一次金属氧化物浆料的分散体来形成金属氧化物电极。在本技术中，优选如下将具有使用上述金属氧化物浆料形成的多孔半导体层的光电极、包含TiO2(B)型纳米线的凝胶状电解质层以及具有多孔石墨烯层的对电极组合来使用。在本技术中，使用包含具有不同粒径分布的至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒和至少ー种以上的散射颗粒的金属氧化物浆料来形成了多孔半导体层。在使用这样的金属氧化物浆料而形成的多孔半导体层中，因为能够兼顾染料的吸附量与光散射效果这两个互相矛盾的功能，因此仅涂敷一次ー种浆料，就能够形成具有优异的转换效率的多孔半导体层。所以，能够简化多孔半导体层的形成步骤。专利技术效果如上所述，根据本技木，能够简化多孔半导体层的形成步骤，因此能够实现优异的生产性。并且还能够削减制造成本。附图说明图1是示出本技术的ー个实施方式涉及的染料敏化光电转换器件的一个构成例的剖面图；图2是放大示出多孔半导体层的一部分的剖面图；图3A和图3B是实施例1的多孔氧化钛层的表面SEM的照片；图4A和图4B是实施例1的光阳极的剖面SEM的照片；图4C是比较例5的光阳极的剖面SEM的照片。符号说明I光阳极2对电极3电解质层4密封件10 光11透明基材12透明导电层13粘附层14多孔半导体层 21相对基材22第一对电极层23第二对电极层31第一金属氧化物纳米颗粒32第二金属氧化物纳米颗粒33散射颗粒具体实施例方式对照附图，按照以下的顺序对本技术的实施方式进行说明。(I)染料敏化光电转换器件的构成(2)金属氧化物浆料(3)染料敏化光电转换器件的制造方法(I)染料敏化光电转换器件的构成图1是示出本技术的ー个实施方式涉及的染料敏化光电转换器件的一个构成例的剖面图。如图1所示，该染料敏化光电转换器件(例如，染料敏化太阳能电池)包括光阳极(光电极)1、电解质层3、对电极2、密封件4。光阳极I与对电极2相对配置，其间存在电解质3。由光阳极I和对电极2所夹区域的外周部例如被密封件4密封。在该染料敏化光电转换器件中，例如光阳极侧的面是接受如太阳光等光10的受光面。(光阳极)光阳极I包括基材11、在基材11的表面上形成的透明导电层12、以及在透明导电层12的表面上形成的多孔半导体层14。根据需要，光阳极I还可以在透明导电层12与多孔半导体层14之间包括粘附层13。通过形成粘附层13，能够有效地抑制暗电流的产生和电子的再结合，并且能够提高电池的光电转换效率。(对电极)对电极2包括基材21、在基材21的表面上形成的对电极层(第一对电极层)22、以及在对电极层22的表面上形成的对电极层(第二对电极层)23。(基材)作为用于光阳极的基材11具有透明性即可，不特别限定，能够使用各种基材，例如能够使用具有透明性的无机基材或者塑料基材。在这些基材当中，若考虑加工性、轻量性，则优选使用透明塑料基材。作为基板的形状，能够使用例如具有透明性的薄膜、薄板、基板等。作为该基材的材料，优选对从染料敏化光电转换器件外部侵入的水分或气体等具有良好的隔离性、耐溶剂性、耐气候性等的基材。作为无机基材的材料，例如可以例举出石英、蓝宝石、玻璃等。作为塑料基材的材料，例如能够使用公知的高分子材料。作为公知的高分子材料，具体地说，例如能够例举出三こ酰纤维素(TAC)、聚酯(TPEE)、聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)、聚萘ニ甲酸こニ醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、芳纶、聚こ烯(PE)、聚丙烯酸酷、聚醚砜、聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种染料敏化光电转换器件的制造方法，包括以下步骤：通过将至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒、至少一种以上的散射颗粒以及粘结剂分散到分散剂中来制备金属氧化物浆料；以及使用所述金属氧化物浆料形成多孔半导体层；其中，所述至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒分别具有不同的粒径分布。

【技术特征摘要】
1.一种染料敏化光电转换器件的制造方法，包括以下步骤 通过将至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒、至少一种以上的散射颗粒以及粘结剂分散到分散剂中来制备金属氧化物浆料；以及 使用所述金属氧化物浆料形成多孔半导体层； 其中，所述至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒分别具有不同的粒径分布。2.如权利要求1所述的染料敏化光电转换器件的制造方法，其中， 所述至少两种以上的金属氧化物纳米颗粒至少包括平均粒径在20nm以上且SOnm以下的范围内的第一金属氧化物纳米颗粒、以及平均粒径在7nm以上且20nm以下的范围内的第二金属氧化物纳米颗粒。3.如权利要求2所述的染料敏化光电转换器件的制造方法，其中， 金属氧化物纳米颗粒在所述金属氧化物浆料中的含量在1. O质量％以上且35. O质量％以下的范围内， 所述第一金属氧化物纳米颗粒与所述第二金属氧化物纳米颗粒的质量比(第一金属氧化物纳米颗粒/第二金属氧化物纳米颗粒)在O. 5以上且20. O以下的范围内， 所述散射颗粒在所述金属氧化物浆料中的含量在1. O质量％以上且20. O质量％以下的范围内， 所述金属氧化物纳米颗粒与散射颗粒的质量比(金属氧化物纳米颗粒/散射颗粒)在2. O以上且10. O以下的范围内， 所述金属氧化物纳米颗粒和所述散射颗粒在所述金属氧化物浆料中的总含量在5. O质量％以上且40. O质量％以下。4.如权利要求1所述的染料敏化光电转换器件的制造方法，其中， 所述至少一种以上的散射颗粒是平均粒径是亚微米级或微米级的至少一种以上的散射颗粒。5.如权利要求4所述的染料敏化光电转换器件的制造方法，其中， 所述散射颗粒的平均粒径在IOOnm以上且3000nm以下。6.如权利要求1所述的染料敏化光电转换器件的制造方法，其中， 在所述多孔半导体层的形成步骤中，通过涂敷、烘焙所述金属氧化物浆料来形成所述多孔半导体层。7.如权利要求1所述的染料敏化光电转换器件的制造方法，其中， 所述分散剂包含松油醇， 所述粘结剂包含不同粘度的两种乙基纤维素或者一种乙基纤维素， 所述粘结剂在所述金属氧化物浆料中的含量在1. O质量％以上且40. O质量％以下的范围内。8.如权利要求7所述的染料敏化光电转换器件的制造方法，其中， 所述两种乙基纤维素是粘度在30cp以上且70cp以下的高粘度乙基纤维素和粘度在5cp以上且15cp以下的低粘度乙基纤维素， 所述高粘度乙基纤维素与所述低粘度乙基纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇明，高濂，杨松旺，
申请(专利权)人：索尼公司，中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：