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色素増感型太陽電池およびそれに用いる二酸化チタンナノ粒子の製法 新技術説明会

国内特許コード P100000796
整理番号 506-960
掲載日 2010年7月2日
出願番号 特願2009-021108
公開番号 特開2010-177146
登録番号 特許第5360549号
出願日 平成21年2月2日(2009.2.2)
公開日 平成22年8月12日(2010.8.12)
登録日 平成25年9月13日(2013.9.13)
発明者
  • 馮 旗
  • 石川 善恵
  • 伊藤 寛
出願人
  • 国立大学法人 香川大学
発明の名称 色素増感型太陽電池およびそれに用いる二酸化チタンナノ粒子の製法 新技術説明会
発明の概要 【課題】高い電圧を取り出すことができる色素増感型太陽電池およびそれに用いる二酸化チタンナノ粒子の製法を提供する。
【解決手段】透明電極1と、透明電極1に積層され、増感色素5を吸着している二酸化チタン膜4と、透明電極1に対向して設けられる対向電極2と、透明電極1および対向電極2の間に封止されている電解液3とを備える色素増感型太陽電池Aであって、二酸化チタン膜4が、(010)結晶面が粒子表面積の50%以上であって、多く露出するアナターゼ型二酸化チタンナノ粒子からなる。チタン酸アルカリ金属塩を出発物質とし、アルカリ金属イオンを水素イオンでイオン交換してHTinO2n+1[式中、nは2~5]を合成する第1工程と、HTinO2n+1を有機アミン溶液で処理してHTinO2n+1ナノシート溶液[式中、nは2~5]を得る第2工程と、HTinO2n+1ナノシート溶液を水熱処理して二酸化チタンナノ粒子を得る第3工程とからなる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


色素増感型太陽電池は、透明電極と、その表面に積層された増感色素を吸着している半導体層と、対向電極と、透明電極と対向電極との間に封止されている電解質とを基本的な構成要素とする。
色素増感型太陽電池に太陽光が照射されると、増感色素中の電子が励起され、励起された電子は半導体層から透明電極へ注入され、外部負荷を経由して対向電極へ移動する。このサイクルが繰り返されることにより発電が行われる。



従来より太陽電池の光電変換効率を高める開発が種々行われており、その代表的なものに特許文献1~7がある。これらは、電極として用いる酸化チタン粉末の粒径を小さくしたり、その結晶構造を工夫するものである。また、特許文献8も酸化チタンの粒径とモルフォロジ-を変化させるものである。
しかし、これら特許文献1~8の従来技術は、光電変換効率の向上には、それなりの効果があったものの、高い電圧を取り出すことには成功していない。

産業上の利用分野


本発明は、色素増感型太陽電池およびそれに用いる二酸化チタンナノ粒子の製法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
透明電極と、前記透明電極に積層され、増感色素を吸着している二酸化チタン膜と、前記透明電極に対向して設けられる対向電極と、前記透明電極および前記対向電極の間に封止されている電解液とを備える色素増感型太陽電池であって、
前記二酸化チタン膜が、(010)結晶面を有するアナターゼ型二酸化チタンナノ粒子であって、前記(010)結晶面の総面積が粒子表面積の50%以上である
ことを特徴とする色素増感型太陽電池。

【請求項2】
チタン酸アルカリ金属塩を出発物質とし、アルカリ金属イオンを水素イオンでイオン交換してHTinO2n+1[式中、nは2~5]を合成する第1工程と、
前記HTinO2n+1を有機アミン溶液で処理してHTinO2n+1ナノシート溶液[式中、nは2~5]を得る第2工程と、
前記HTinO2n+1ナノシート溶液を水熱処理して二酸化チタンナノ粒子を得る第3工程とからなる
ことを特徴とする二酸化チタンナノ粒子の製法。

【請求項3】
KTiOを出発物質とし、KイオンをHイオンでイオン交換してHTiOを合成する第1工程と、
HTiOを有機アミン溶液で処理してHTiOナノシート溶液を得る第2工程と、
HTiOナノシート溶液を水熱処理して二酸化チタンナノ粒子を得る第3工程とからなる
ことを特徴とする請求項2記載の二酸化チタンナノ粒子の製法。

【請求項4】
NaTiOを出発物質とし、NaイオンをHイオンでイオン交換してHTiOを合成する第1工程と、
HTiOを有機アミン溶液で処理してHTiOナノシート溶液を得る第2工程と、
HTiOナノシート溶液を水熱処理して二酸化チタンナノ粒子を得る第3工程とからなる
ことを特徴とする請求項2記載の二酸化チタンナノ粒子の製法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009021108thum.jpg
出願権利状態 登録
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