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OXIDE SEMICONDUCTOR ELECTRODE AND ITS MANUFACTURING METHOD

Patent code P06P003311
File No. NI0400026
Posted date Apr 14, 2006
Application number P2004-247249
Publication number P2006-066215A
Patent number P3959471
Date of filing Aug 26, 2004
Date of publication of application Mar 9, 2006
Date of registration May 25, 2007
Inventor
  • (In Japanese)鈴木 栄二
  • (In Japanese)仲佐 昭彦
  • (In Japanese)宇佐美 久尚
  • (In Japanese)村上 泰
  • (In Japanese)佐畠 健一
  • (In Japanese)本庄 正之
  • (In Japanese)角倉 誠一
  • (In Japanese)長谷川 智
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title OXIDE SEMICONDUCTOR ELECTRODE AND ITS MANUFACTURING METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxide semiconductor electrode manufacturing method of manufacturing an oxide semiconductor electrode improved in device properties, and easily manufactured.
SOLUTION: A liquid mixture A (H2O,7.5 ml+PEG20000,593.0 mg+NH4HCO3,593.0 mg) and a liquid mixture B (H2O,7.5 ml+CoCl2,356.8 mg) are mixed to make a liquid mixture C. The liquid mixture C is applied to a substrate, dried and baked to form the oxide semiconductor electrode made of a p-type inorganic oxide semiconductor. The oxide semiconductor electrode made of such p-type inorganic oxide semiconductor is combined with an oxide semiconductor electrode made of an n-type inorganic oxide semiconductor, and used for a pn tandem type dye-sensitized solar cell and the like.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


酸化物半導体電極は、光電変換機能を有する各種デバイスへの適用が検討されており、その代表的なデバイスとしては、色素増感太陽電池がある。この色素増感太陽電池は、酸化物半導体電極を色素で増感する構造を有しており、従来、酸化物半導体電極としてはn型無機酸化物半導体であるTiO2などが用いられ、色素としてはRu錯体などが用いられている。また、酸化物半導体電極や色素については様々な材料が検討されており、酸化物半導体電極としてNb2O5電極を用いることが提案されている(例えば特許文献1参照)。



しかしながら、従来の酸化物半導体電極を色素増感太陽電池に用いたn型色素増感太陽電池の場合、世界各国の研究者が盛んに研究しているが、発電効率がまだ十分でないという問題点がある。さらに色素増感太陽電池の特性向上の為、近年、タンデム化が注目を集めている。その一つとして、nnタンデム型色素増感太陽電池の報告があるが(例えば非特許文献1参照)、pnタンデム型色素増感太陽電池もまた注目を集めている。このpnタンデム型色素増感太陽電池は、n型色素増感太陽電池よりも、開放電圧(VOC)を稼ぐことでき、従来の色素増感太陽電池よりも特性向上が期待される。しかし、このpnタンデム型色素増感太陽電池に用いられるp型色素増感太陽電池の特性が悪く、n型色素増感太陽電池と組み合わせても期待される特性は得られていない。(例えば非特許文献2、3参照)。



また、CuSCNなどのp型無機酸化物半導体を用いた全固体化を目指した報告例もあるが(例えば非特許文献4、5参照)、上記の課題をクリアーできるp型無機酸化物半導体電極は作製できていない。



また、かかる酸化物半導体電極は、キャパシタやガスセンサなどへの適用も検討されているが、従来の酸化物半導体電極では所望の特性が得られていないという問題点がある。
【特許文献1】
特開平9-237641号公報
【非特許文献1】
Applied Physics Letters,84,3397(2004)
【非特許文献2】
Solar Energy Materials & Solar Cells,62,265(2000)
【非特許文献3】
Journal of Physical Chemistry B,103,8940(1999)
【非特許文献4】
Journal of Physical Chemistry B,107,13758(2003)
【非特許文献5】
Chemistry of Materials,7,1349(1995)

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、色素増感太陽電池などに使用可能な酸化物半導体電極、およびその製造方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
粒子径が0.1nm~1000nmであって、Cu、Al、Ag、Ni、Co、In、Fe、Zn、Rh、Ga、Sr、Li、Nのいずれかを含むp型無機酸化物半導体からなり、
前記p型無機酸化物半導体の一部がファイバー構造を有することを特徴とする酸化物半導体電極。

【請求項2】
 
請求項1において、前記p型無機酸化物半導体の粒子径は、10nm~100nmであることを特徴とする酸化物半導体電極。

【請求項3】
 
請求項1において、前記p型無機酸化物半導体は、CuO、Cu2O、CuGaO2、ZnRh2O4、NiO、CoO、CuAlO2、SrCu2O2、NiO:Li、CuO:Li、Cu2O:Li、CuO:Li、ZnO:In:N、ZnO:Be:Nのいずれかを含んでいることを特徴とする酸化物半導体電極。

【請求項4】
 
請求項1において、前記p型無機酸化物半導体の表面積は、0.5m2・g-1以上であることを特徴とする酸化物半導体電極。

【請求項5】
 
請求項1において、前記p型無機酸化物半導体のバンドギャップは、1eV以上であることを特徴とする酸化物半導体電極。

【請求項6】
 
請求項1において、前記p型無機酸化物半導体の仕事関数は、4.0eV以上であることを特徴とする酸化物半導体電極。

【請求項7】
 
粒子径が0.1nm~1000nmであって、Cu、Al、Ag、Ni、Co、In、Fe、Zn、Rh、Ga、Sr、Li、Nのいずれかを含むp型無機酸化物半導体からなる酸化物半導体電極の製造方法であって、
前記p型無機酸化物半導体を沈殿法により作製することを特徴とする酸化物半導体電極の製造方法。

【請求項8】
 
請求項7において、前記p型無機酸化物半導体を沈殿法により作製する際、当該p型無機酸化物半導体の液状前駆体に炭酸水素アンモニウムを添加しておくことを特徴とする酸化物半導体電極の製造方法。

【請求項9】
 
請求項7または8において、エチレンオキサイドをEOとし、プロピレンオキサイドをPOとしたとき、前記p型無機酸化物半導体をゾルゲル法により作製する際、当該p型無機酸化物半導体の液状前駆体に、EO20-PO70-EO20型の構造をもつブロックコポリマーからなる非イオン界面活性剤を添加しておくことを特徴とする酸化物半導体電極の製造方法。

【請求項10】
 
請求項9に記載の方法で製造したp型無機酸化物半導体とpnタンデム型色素増感太陽電池を構成するn型無機酸化物半導体を製造するための酸化物半導体電極の製造方法において、
前記n型無機酸化物半導体をゾルゲル法で作成する際、当該n型無機酸化物半導体の液状前駆体に、EO20-PO70-EO20型の構造をもつブロックコポリマーからなる非イオン界面活性剤を添加しておくことを特徴とする酸化物半導体電極の製造方法。

【請求項11】
 
請求項10に記載されるpnタンデム型色素増感太陽電池の開放電圧は0.5V以上、2.0V以下であることを特徴とする酸化物半導体電極の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004247249thum.jpg
State of application right Registered
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