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酸化銅電極の製造方法、酸化銅電極、および湿式太陽電池

国内特許コード P190015994
整理番号 S2017-1034-N0
掲載日 2019年4月25日
出願番号 特願2017-169674
公開番号 特開2019-046999
出願日 平成29年9月4日(2017.9.4)
公開日 平成31年3月22日(2019.3.22)
発明者
  • 盛 田 元 彰
  • 元 田 慎 一
出願人
  • 国立大学法人東京海洋大学
発明の名称 酸化銅電極の製造方法、酸化銅電極、および湿式太陽電池
発明の概要 【課題】光腐食を防止するとともに、優れた特性を有する酸化銅電極を提供する。
【解決手段】実施形態による酸化銅電極の製造方法は、ステンレス鋼基材11を準備する工程と、ステンレス鋼基材11の表面に銅膜を形成する工程と、銅膜が形成されたステンレス鋼基材11を加熱することにより、銅膜を酸化してp型の酸化物半導体(酸化銅膜12)を形成するとともに、ステンレス鋼基材11と銅膜との界面におけるステンレス鋼基材11を酸化してn型の酸化物半導体(酸化物11a)を形成する工程と、を備える。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要

従来、電解質溶液、二酸化チタン電極および白金電極を備える湿式太陽電池が知られている。この湿式太陽電池では、光が照射されると、光触媒効果により発電が行われる。白金は高価であるため、湿式太陽電池の低コスト化を図るべく、白金に代わる電極材料が研究されている。

特許文献1には、銅イオンと硝酸イオンが共存する溶液に、少なくともその表面が電気伝導性である基板を浸漬し、カソード反応により酸化第一銅(CuO)を堆積する方法およびこの酸化銅を利用して太陽電池や整流器などの大面積半導体素子を作る方法が記載されている。

特許文献2には、酸化銅電極の製造方法が記載されている。この製造方法では、銅の二価化合物とアルミニウム塩とを混合し、その混合物を熱分解してアルミニウムイオンを固溶した酸化第二銅(CuO)を得る。

産業上の利用分野

本発明は、酸化銅電極の製造方法、酸化銅電極、および湿式太陽電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ステンレス鋼基材を準備する準備工程と、
前記ステンレス鋼基材の表面に銅膜を形成する銅膜形成工程と、
前記銅膜が形成されたステンレス鋼基材を加熱することにより、前記銅膜を酸化してp型の酸化物半導体を形成するとともに、前記ステンレス鋼基材と前記銅膜との界面における前記ステンレス鋼基材を酸化してn型の酸化物半導体を形成する熱処理工程と、
を備えることを特徴とする酸化銅電極の製造方法。

【請求項2】
前記熱処理工程において、200℃以上、400℃以下の温度で、前記ステンレス鋼基材と前記銅膜を加熱することを特徴とする請求項1に記載の酸化銅電極の製造方法。

【請求項3】
前記準備工程において、オーステナイト系、二相系または析出硬化系のステンレス鋼からなるステンレス鋼基材を準備することを特徴とする請求項1または2に記載の酸化銅電極の製造方法。

【請求項4】
前記銅膜形成工程において、前記ステンレス鋼基材の表面に銅を蒸着させることにより前記銅膜を形成することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の酸化銅電極の製造方法。

【請求項5】
前記準備工程の後、前記銅膜形成工程の前において、前記ステンレス鋼基材を研磨し、洗浄を行う工程をさらに備えることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の酸化銅電極の製造方法。

【請求項6】
前記熱処理工程の後に、
前記酸化された銅膜の反応面を除き、前記酸化された銅膜の表面および前記ステンレス鋼基材を被覆するように絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程をさらに備えることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の酸化銅電極の製造方法。

【請求項7】
ステンレス鋼基材と、
前記ステンレス鋼基材の表面に形成され、p型の酸化物半導体である酸化銅膜と、を備え、
前記ステンレス鋼基材と前記酸化銅膜との界面に前記ステンレス鋼基材の酸化物が形成されており、前記酸化物はn型の酸化物半導体であることを特徴とする酸化銅電極。

【請求項8】
前記ステンレス鋼基材は、オーステナイト系、二相系または析出硬化系のステンレス鋼からなることを特徴とする請求項7に記載の酸化銅電極。

【請求項9】
前記n型の酸化物半導体は、Fe系酸化物であることを特徴とする請求項7または8に記載の酸化銅電極。

【請求項10】
電解質溶液と、
請求項7~9のいずれかに記載の酸化銅電極により構成され、前記電解質溶液に浸されたカソード電極と、
前記電解質溶液に浸されたアノード電極と、
を備えることを特徴とする湿式太陽電池。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2017169674thum.jpg
出願権利状態 公開


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