氧化钛糊剂制造技术

本发明专利技术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。对于本发明专利技术的氧化钛糊剂而言，其是含有氧化钛微粒、(甲基)丙烯酸类树脂和有机溶剂的氧化钛糊剂，其中，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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术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。对于本专利技术的氧化钛糊剂而言，其是含有氧化钛微粒、（甲基）丙烯酸类树脂和有机溶剂的氧化钛糊剂，其中，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°C/分钟的升温速度从25°C加热到300°C后，(甲基）丙烯酸类树脂及有机溶剂的含量为1重量％以下。【专利说明】氧化钛糊剂
本专利技术涉及氧化钛糊剂、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。
技术介绍
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1?。 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°C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
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 本专利技术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 本专利技术为一种氧化钛糊剂，其含有氧化钛微粒、（甲基）丙烯酸类树脂和有机溶 齐U，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KTC /分钟的升温速度从25°C加热到300°C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，对本专利技术进行详细叙述。 本专利技术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，由此完成了本专利技术。 本专利技术的氧化钛糊剂含有氧化钛微粒。从带隙宽且资源也较为丰富的理由出发， 可以优选使用氧化钛。 作为上述氧化钛微粒，例如通常可以使用金红石型的氧化钛微粒、锐钛矿型的氧 化钛微粒、板钛矿型的氧化钛微粒以及对这些结晶性氧化钛进行修饰后的氧化钛微粒等。 上述氧化钛微粒的平均粒径的优选下限为Inm且优选的上限为50nm，更优选的下 限为5nm且更优选的上限为25nm。通过将该平均粒径设定为上述范围内，从而使所得的多 孔氧化钛层具有充足的比表面积。此外，还可以防止电子与空穴的再结合。此外，可以将粒 径分布不同的2种以上的微粒混合。 上述氧化钛微粒的添加量的优选下限相对于氧化钛糊剂为5重量％、优选的上限 为75重量％。若上述添加量低于5重量％，则有时无法得到足够厚的多孔氧化钛层，若上 述添加量超过75重量％，则有时糊剂的粘度上升而无法进行平滑地印刷。更优选的下限为 10重量％且更优选的上限为50重量％。进一步优选的下限为20重量％且进一步优选的上 限为35重量％。 本专利技术的氧化钛糊剂含有（甲基）丙烯酸类树脂。上述（甲基）丙烯酸类树脂的 低温分解性优异，因此即使在进行低温烧成时也能制成有机残渣量少的氧化钛糊剂。此外， (甲基）丙烯酸类树脂为低粘度特性，因此即使在操作环境中引起溶剂挥发，也能大幅地抑 制粘度特性的变化，从而能够进行稳定的印刷。 作为上述（甲基）丙烯酸类树脂，只要是能够在300°C左右的低温下分解的（甲 基）丙烯酸类树脂，则并无特别限定，例如优选使用包含选自（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基） 丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸丙酯、（甲基）丙烯酸正丁酯、（甲基）丙烯酸叔丁酯、（甲基） 丙烯酸异丁酯、（甲基）丙烯酸环己酯、（甲基）丙烯酸2-乙基己酯、（甲基）丙烯酸异冰 片酯、（甲基）丙烯酸正十八烷酯、（甲基）丙烯酸苄酯及具有聚氧化烯结构的（甲基）丙 烯酸类单体中的至少1种单体的聚合物。在此，例如所述（甲基）丙烯酸酯是指丙烯酸酯 或甲基丙烯酸酯。 作为上述（甲基）丙烯酸类树脂，优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化钛糊剂，其特征在于，是含有氧化钛微粒、(甲基)丙烯酸类树脂和有机溶剂的氧化钛糊剂，其中，所述氧化钛糊剂的粘度为15～50Pa·s，所述氧化钛糊剂的触变比为2以上，并且将所述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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木拓，堀木麻由美，羽根田聪，
申请(专利权)人：积水化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP