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JP2012243629A - Film forming method, film body, and dye-sensitized solar cell - Google Patents

Film forming method, film body, and dye-sensitized solar cell Download PDF

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JP2012243629A
JP2012243629A JP2011113625A JP2011113625A JP2012243629A JP 2012243629 A JP2012243629 A JP 2012243629A JP 2011113625 A JP2011113625 A JP 2011113625A JP 2011113625 A JP2011113625 A JP 2011113625A JP 2012243629 A JP2012243629 A JP 2012243629A
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JP
Japan
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film
particles
small
diameter
spraying
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2011113625A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Aketo
純 明渡
Shingo Hirose
伸吾 廣瀬
Yukitoshi EZUKA
幸敏 江塚
Setsuo Nakajima
節男 中嶋
Satoshi Yoguchi
聡 與口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】焼成工程が不要な、無機物質からなる多孔質膜の製膜方法、該製膜方法で製造された製膜体、及びその製膜体を備えた色素増感太陽電池の提供。
【解決手段】(1)無機物質の微粒子を基材に吹き付けて、基材24と微粒子22とを接合させると共に、微粒子22同士を接合させることによって、基材24上に無機物質の多孔質膜23を製膜する方法であって、前記微粒子として、平均粒子径r<1μmの小径粒子21、及び平均粒子径R≧1μmの大径粒子26を使用し、小径粒子21の平均粒子径rと大径粒子26の平均粒子径Rとの相対比(r/R)が、(1/1000)≦(r/R)≦(1/5)の関係を満たし、小径粒子21を吹き付ける操作と大径粒子26を吹き付ける操作とを、同時又は交互に行う製膜方法。
【選択図】図2
A method for forming a porous film made of an inorganic material that does not require a firing step, a film-forming body manufactured by the film-forming method, and a dye-sensitized solar cell provided with the film-forming body.
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] (1) A porous film of an inorganic substance is formed on a base material by spraying inorganic fine particles onto the base material to join the base material and the fine particles, and joining the fine particles to each other. 23, the small particles 21 having an average particle size r <1 μm and the large particles 26 having an average particle size R ≧ 1 μm are used as the fine particles, and the average particle size r of the small particles 21 is An operation in which the relative ratio (r / R) of the large particle 26 to the average particle size R satisfies the relationship of (1/1000) ≦ (r / R) ≦ (1/5), and the operation of spraying the small particle 21 is large. A film forming method in which the operation of spraying the diameter particles 26 is performed simultaneously or alternately.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、無機物質からなる多孔質膜を基材上に形成する製膜方法、該製膜方法によって得られる製膜体、該製膜体を備えた色素増感太陽電池に関する。   The present invention relates to a film forming method for forming a porous film made of an inorganic substance on a substrate, a film forming body obtained by the film forming method, and a dye-sensitized solar cell including the film forming body.

色素増感太陽電池(DSC)の光電極には、ルテニウム金属錯体等の光増感色素を吸着させた、酸化チタン等の酸化物半導体からなる多孔質膜が用いられる(特許文献1)。多孔質膜を形成する従来方法として、酸化物半導体の粒子を含むスラリー又はペーストを基材上に塗布して、これを酸化物半導体の融点以下の温度で焼成することによって、酸化物半導体の粒子同士が弱く接触した状態で成膜される。塗布前のスラリー又はペーストに、エチルセルロース等のバインダーを配合することによって、スラリー又はペーストの粘度を調整すると共に、成膜される膜の多孔度を高めて、光増感色素の吸着面積を増やした多孔質膜とすることが通常行われる。   For a photoelectrode of a dye-sensitized solar cell (DSC), a porous film made of an oxide semiconductor such as titanium oxide to which a photosensitizing dye such as a ruthenium metal complex is adsorbed is used (Patent Document 1). As a conventional method of forming a porous film, a slurry or paste containing oxide semiconductor particles is applied onto a base material, and this is fired at a temperature below the melting point of the oxide semiconductor, whereby oxide semiconductor particles The film is formed in a state where they are in weak contact with each other. By adding a binder such as ethyl cellulose to the slurry or paste before coating, the viscosity of the slurry or paste was adjusted, and the porosity of the film to be formed was increased to increase the adsorption area of the photosensitizing dye. Usually, a porous film is used.

色素増感太陽電池の光電変換効率を向上させるために、多孔質膜を構成する微粒子を表面処理する方法が知られている。代表例として、上記のように成膜した酸化チタンからなる多孔質膜を四塩化チタン水溶液に浸漬させて引き上げ、これを加熱処理することによって、多孔質膜に新たな酸化チタン膜を形成する方法が知られる(非特許文献1)。この酸化チタン膜が、多孔質膜に清浄な表面を与えると共に、多孔質膜を構成する酸化チタン粒子同士の接着力を高める役割を果たすと考えられている。   In order to improve the photoelectric conversion efficiency of a dye-sensitized solar cell, a method of surface-treating fine particles constituting a porous film is known. As a representative example, a method of forming a new titanium oxide film on a porous film by immersing the porous film made of titanium oxide formed as described above in a titanium tetrachloride aqueous solution and pulling it up, followed by heat treatment Is known (Non-Patent Document 1). This titanium oxide film is considered to play a role of enhancing the adhesion between titanium oxide particles constituting the porous film while providing a clean surface to the porous film.

特許第3435459号公報Japanese Patent No. 334559

技術教育出版社発行 色素増感太陽電池のモジュール化・材料開発・評価技術 P. 89〜93Published by Technical Education Publishing Company Modularization, material development and evaluation technology for dye-sensitized solar cells P. 89-93

しかし、500℃で1時間程度の焼成法によって成膜された多孔質膜では、酸化物半導体の粒子同士の接着力が弱く、電子伝導性が低く留まるという問題がある。これは、焼成温度が酸化物半導体の融点(酸化チタンの融点は1700〜1800℃)よりも格段に低いために、粒子表面が溶融せず、粒子同士の接触面積が小さいままで留まるからである。例えば粒子が球体に近い形状であれば、2つの粒子同士の界面(粒界)の接触面積は極めて小さくなってしまう。また、スラリー又はペースト中にバインダーを配合すると、粒子同士の接点が更に減ってしまい、成膜される多孔質膜の電子伝導度が低く留まるという問題がある。   However, a porous film formed by a baking method at 500 ° C. for about 1 hour has a problem that the adhesion between the oxide semiconductor particles is weak and the electron conductivity remains low. This is because the firing temperature is much lower than the melting point of the oxide semiconductor (the melting point of titanium oxide is 1700 to 1800 ° C.), so that the particle surface does not melt and the contact area between the particles remains small. . For example, if the particle has a shape close to a sphere, the contact area of the interface (grain boundary) between the two particles is extremely small. Moreover, when a binder is mix | blended in a slurry or a paste, the contact of particle | grains will reduce further and there exists a problem that the electronic conductivity of the porous film formed into a film remains low.

従来の多孔質膜を支持する基材は、焼成に耐える材料である必要があるため、プラスチックや樹脂フィルム等を基材として使用することが困難である。また、焼成工程に要する時間が、多孔質膜の製造工程全体の所要時間を押し上げてしまう問題がある。   Since the base material which supports the conventional porous membrane needs to be a material which can be baked, it is difficult to use a plastic or a resin film as a base material. In addition, there is a problem that the time required for the firing process increases the time required for the entire manufacturing process of the porous membrane.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、焼成工程が不要な、無機物質からなる多孔質膜の製膜方法、該製膜方法で製造された製膜体、及びその製膜体を備えた色素増感太陽電池の提供を課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a method for forming a porous film made of an inorganic substance, which does not require a firing step, a film formed body manufactured by the film forming method, and a film formed body thereof An object is to provide a dye-sensitized solar cell provided.

本発明の請求項1に記載の製膜方法は、無機物質の微粒子を基材に吹き付けて、前記基材と前記微粒子とを接合させると共に、前記微粒子同士を接合させることによって、前記基材上に無機物質の多孔質膜を製膜する方法であって、前記微粒子として、平均粒子径r<1μmの小径粒子、及び平均粒子径R≧1μmの大径粒子を使用し、前記小径粒子の平均粒子径rと前記大径粒子の平均粒子径Rとの相対比(r/R)が、(1/1000)≦(r/R)≦(1/5)の関係を満たし、前記小径粒子を吹き付ける操作と前記大径粒子を吹き付ける操作とを、同時又は交互に行うことを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の製膜方法は、請求項1において、前記基材上に吹き付けられた前記小径粒子に対して、前記大径粒子を衝突させることによって、前記小径粒子同士を接合して製膜することを特徴とする
本発明の請求項3に記載の製膜方法は、請求項1又は2において、前記基材の表面から前記多孔質膜の膜厚40%に達するまでの前記大径粒子又は前記小径粒子の吹き付け速度を、前記多孔質膜の膜厚40%以降膜厚100%に達するまでの前記大径粒子又は前記小径粒子の吹き付け速度よりも速くすることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の製膜方法は、請求項1〜3のいずれか一項において、前記小径粒子の平均粒子径rが、1nm〜100nmであることを特徴とする。
本発明の請求項5に記載の製膜方法は、請求項1〜4のいずれか一項において、前記大径粒子の平均粒子径Rが、1μm〜100μmであることを特徴とする。
本発明の請求項6に記載の製膜方法は、請求項1〜5のいずれか一項において、前記無機物質が、酸化物半導体であることを特徴とする。
本発明の請求項7に記載の製膜方法は、請求項1〜6のいずれか一項において、前記無機物質が酸化物半導体であり、前記小径粒子及び前記大径粒子は、互いに異なる結晶系の酸化物半導体であることを特徴とする。
本発明の請求項8に記載の製膜方法は、請求項1〜7のいずれか一項において、前記基材が樹脂からなることを特徴とする。
本発明の請求項9に記載の製膜方法は、請求項1〜8のいずれか一項において、前記基材が樹脂からなるフィルムであることを特徴とする。
本発明の請求項10に記載の製膜体は、請求項1〜9のいずれか一項に記載の製膜方法によって得られたことを特徴とする。
本発明の請求項11に記載の製膜体は、請求項10において、前記多孔質膜中の前記大径粒子の含有率が、30体積%以下であることを特徴とする。
本発明の請求項12に記載の製膜体は、請求項10又は11のいずれか一項において、前記多孔質膜の空隙率が50%以上であることを特徴とする。
本発明の請求項13に記載の製膜体は、請求項10〜12のいずれか一項において、前記多孔質膜が、少なくとも表面に結晶性部位を有することを特徴とする。
本発明の請求項14に記載の製膜体は、請求項10〜13のいずれか一項において、前記多孔質膜の空隙率が、基材から離れる膜厚方向において高くなることを特徴とする。
本発明の請求項15に記載の色素増感太陽電池は、請求項10〜14のいずれか一項に記載の製膜体を備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for forming a film on a base material by spraying inorganic fine particles onto a base material to join the base material and the fine particles and joining the fine particles to each other. In the method of forming a porous film of an inorganic substance, small particles having an average particle diameter r <1 μm and large particles having an average particle diameter R ≧ 1 μm are used as the fine particles. The relative ratio (r / R) between the particle diameter r and the average particle diameter R of the large particles satisfies the relationship of (1/1000) ≦ (r / R) ≦ (1/5), and the small particle The operation of spraying and the operation of spraying the large-diameter particles are performed simultaneously or alternately.
The film forming method according to claim 2 of the present invention is the film forming method according to claim 1, wherein the small-diameter particles are bonded to each other by causing the large-diameter particles to collide with the small-diameter particles sprayed on the base material. The film forming method according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in claim 1 or 2, from the surface of the base material until the film thickness of the porous film reaches 40%. The spraying speed of the large-diameter particles or the small-diameter particles is made faster than the spraying speed of the large-diameter particles or the small-diameter particles until the film thickness reaches 100% after the porous film thickness of 40%. To do.
The film forming method according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects, an average particle diameter r of the small diameter particles is 1 nm to 100 nm.
The film forming method according to claim 5 of the present invention is characterized in that, in any one of claims 1 to 4, an average particle diameter R of the large particles is 1 μm to 100 μm.
The film forming method according to claim 6 of the present invention is characterized in that, in any one of claims 1 to 5, the inorganic substance is an oxide semiconductor.
The film forming method according to claim 7 of the present invention is the film forming method according to any one of claims 1 to 6, wherein the inorganic substance is an oxide semiconductor, and the small-diameter particles and the large-diameter particles are different from each other. It is characterized by being an oxide semiconductor.
The film forming method according to claim 8 of the present invention is characterized in that, in any one of claims 1 to 7, the base material is made of a resin.
The film forming method according to claim 9 of the present invention is characterized in that, in any one of claims 1 to 8, the substrate is a film made of a resin.
The film forming body according to claim 10 of the present invention is obtained by the film forming method according to any one of claims 1 to 9.
The film-forming body according to an eleventh aspect of the present invention is characterized in that, in the tenth aspect, the content of the large-diameter particles in the porous film is 30% by volume or less.
The film-forming body according to claim 12 of the present invention is characterized in that, in any one of claims 10 and 11, the porosity of the porous film is 50% or more.
The film-forming body according to claim 13 of the present invention is characterized in that, in any one of claims 10 to 12, the porous film has at least a crystalline part on the surface.
A film-forming body according to a fourteenth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the tenth to thirteenth aspects, the porosity of the porous film increases in the film thickness direction away from the substrate. .
A dye-sensitized solar cell according to claim 15 of the present invention includes the film-forming body according to any one of claims 10 to 14.

本発明の製膜方法によれば、従来行われていた焼成工程を必要としない。このため、比較的耐熱性の低いプラスチックや樹脂フィルム等を基材の材料として使用できる。更に、製造時に焼成工程が不要であり、製膜の所要時間を短縮できるため、製造特性に優れる。
また、本発明の製膜方法では小径粒子及び大径粒子からなる混合粒子を基材に吹き付けることによって、基材表面に積もった小径粒子の上に大径粒子が衝突して該小径粒子を基材表面又は隣接する別の小径粒子に確実に接合させることができる。この結果、従来よりも容易に多孔質膜を製膜できる。すなわち、従来よりも低速で微粒子の吹き付けを行った場合でも、確実に多孔質膜を製膜できる。
本発明の製膜体によれば、基材表面に多孔質膜が強固に接合しているため、該多孔質膜が基材から剥離する虞を低減できる。また、多孔質膜を構成する無機物質の粒子が互いに確実に接合しているため、強度が高く、電子伝導性に優れる。この接合によって、多孔質膜内に色素吸着サイトとなる空隙が形成されるため、色素吸着性に優れる。その空隙は電解液が拡散することにも適しているため、電解液の拡散性に優れる。
本発明の製膜体は、優れた特性を有する多孔質膜を基材の表面に配しているため、光電極の構成部品として有用である。
本発明の色素増感太陽電池は、前記製膜体を備えているため、光電変換効率に優れる。また、樹脂フィルム等の柔軟な基材を使用した製膜体を用いれば、変形可能な色素増感太陽電池とすることもできる。
According to the film forming method of the present invention, a conventional baking process is not required. For this reason, a plastic, a resin film, etc. with comparatively low heat resistance can be used as a base material. Furthermore, since a baking process is unnecessary at the time of manufacture and the required time for film formation can be shortened, it is excellent in manufacturing characteristics.
Further, in the film forming method of the present invention, mixed particles composed of small-sized particles and large-sized particles are sprayed onto the substrate, so that the large-sized particles collide with the small-sized particles accumulated on the surface of the substrate and the small-sized particles are used as the base. It can be reliably bonded to the material surface or another adjacent small particle. As a result, a porous film can be formed more easily than in the past. That is, even when fine particles are sprayed at a lower speed than in the past, a porous film can be reliably formed.
According to the film forming body of the present invention, since the porous film is firmly bonded to the surface of the base material, it is possible to reduce the possibility that the porous film is peeled off from the base material. In addition, since the inorganic particles constituting the porous film are reliably bonded to each other, the strength is high and the electron conductivity is excellent. By this bonding, voids serving as dye adsorption sites are formed in the porous film, so that the dye adsorption property is excellent. Since the voids are also suitable for diffusing the electrolyte, the diffusibility of the electrolyte is excellent.
The film-forming body of the present invention is useful as a component of a photoelectrode because a porous film having excellent characteristics is disposed on the surface of a substrate.
Since the dye-sensitized solar cell of the present invention includes the film forming body, it is excellent in photoelectric conversion efficiency. Moreover, if a film-forming body using a flexible substrate such as a resin film is used, a deformable dye-sensitized solar cell can be obtained.

本発明に使用できる製膜装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the film forming apparatus which can be used for this invention. 製膜過程の一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of a film forming process. 製膜過程の一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of a film forming process. 製膜過程の一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of a film forming process. 本発明にかかる製膜体の表面の電子顕微鏡写真(TEM写真)の一例である。It is an example of the electron micrograph (TEM photograph) of the surface of the film forming body concerning this invention. 本発明にかかる製膜体の表面の電子顕微鏡写真(TEM写真)の一例である。It is an example of the electron micrograph (TEM photograph) of the surface of the film forming body concerning this invention. 焼成によって形成された多孔質酸化チタン層の表面の電子顕微鏡写真(TEM写真)の一例である。It is an example of the electron micrograph (TEM photograph) of the surface of the porous titanium oxide layer formed by baking. 焼成によって形成された多孔質酸化チタン層の表面の電子顕微鏡写真(TEM写真)の一例である。It is an example of the electron micrograph (TEM photograph) of the surface of the porous titanium oxide layer formed by baking. 本発明にかかる製膜体の電子顕微鏡写真(SEM写真)の一例である。It is an example of the electron micrograph (SEM photograph) of the film forming body concerning this invention. 本発明にかかる製膜体の電子顕微鏡写真(SEM写真)の一例である。It is an example of the electron micrograph (SEM photograph) of the film forming body concerning this invention. 本発明の製膜体を構成する多孔質膜における空隙率の変化を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the change of the porosity in the porous film which comprises the film forming body of this invention. 本発明にかかる製膜体の電子顕微鏡写真(SEM写真)の一例である。It is an example of the electron micrograph (SEM photograph) of the film forming body concerning this invention.

以下、本発明について詳しく説明する。
<<製膜方法>>
本発明の製膜方法は、無機物質の微粒子を基材に吹き付けて、前記基材と前記微粒子とを接合させると共に、前記微粒子同士を接合させることによって、前記基材上に無機物質の多孔質膜を製膜する方法である。
The present invention will be described in detail below.
<< Film Formation Method >>
In the film forming method of the present invention, inorganic fine particles are sprayed onto a base material to join the base material and the fine particles, and the fine particles are joined to each other, whereby the porous inorganic material is formed on the base material. This is a method of forming a film.

前記無機物質としては、例えばPt、Ag、Auなどの金属粒子、Si、 CdS、CdSe、CdTe、PbS、PbSe、ZnO、TiO、In, SnO、BaTiOなどの半導体粒子、及び公知の複合無機粒子等が挙げられる。
前記無機物質としては、電子伝導性及び色素の担持性により優れた酸化物半導体が好ましい。前記酸化物半導体としては、酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)等が挙げられる。これらの中でも、多孔質膜を形成した時に電子伝導性に優れる酸化チタンが好ましい。
Examples of the inorganic substance include metal particles such as Pt, Ag, and Au, semiconductor particles such as Si, CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbSe, ZnO, TiO 2 , In 2 O 3 , SnO 2 , and BaTiO 3 , and Well-known composite inorganic particle etc. are mentioned.
As the inorganic substance, an oxide semiconductor excellent in electron conductivity and dye supporting property is preferable. Examples of the oxide semiconductor include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and strontium titanate (SrTiO 3 ). Among these, titanium oxide that is excellent in electron conductivity when a porous film is formed is preferable.

一般に、産業上利用される酸化チタンはアナターゼ型とルチル型とに大別され、その他にブルッカイト型や非晶質(アモルファス)の酸化チタンが知られる。本発明において、前記多孔質膜を構成する無機物質として酸化チタンを使用する場合、前記小径粒子としてはアナターゼ型酸化チタンが好ましく、前記大径粒子としてはルチル型酸化チタンが好ましい。この組み合わせで形成した多孔質膜は、色素増感太陽電池の光電極に適した強度を有するものとなりやすい。このように、前記小径粒子及び前記大径粒子は、互いに異なる結晶系の酸化物半導体であることが好ましい。
本発明にかかる製膜体を構成する多孔質膜は、いわゆる圧粉体とは異なり、圧粉体よりも強度が強く、圧粉体よりも基材から剥離し難いものである。
In general, titanium oxides used industrially are roughly classified into anatase type and rutile type, and brookite type and amorphous titanium oxide are also known. In the present invention, when titanium oxide is used as the inorganic substance constituting the porous membrane, the small-diameter particles are preferably anatase-type titanium oxide, and the large-diameter particles are preferably rutile-type titanium oxide. A porous film formed by this combination tends to have a strength suitable for a photoelectrode of a dye-sensitized solar cell. Thus, it is preferable that the small particle and the large particle are different oxide semiconductors.
Unlike the so-called green compact, the porous film constituting the film-forming body according to the present invention is stronger than the green compact and is more difficult to peel from the substrate than the green compact.

前記小径粒子として、アナターゼ型酸化チタンの他に、ルチル型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン又は非晶質の酸化チタンを用いても良い。また、前記大径粒子として、ルチル型酸化チタンの他に、アナターゼ型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン又は非晶質の酸化チタンを用いても良い。   In addition to anatase-type titanium oxide, rutile-type titanium oxide, brookite-type titanium oxide, or amorphous titanium oxide may be used as the small-diameter particles. In addition to the rutile type titanium oxide, anatase type titanium oxide, brookite type titanium oxide or amorphous titanium oxide may be used as the large particle.

前記小径粒子の平均粒子径rは1μm未満(r<1μm)であり、前記大径粒子の平均粒子径Rは1μm以上(R≧1μm)であり、且つ、前記小径粒子の平均粒子径rと前記大径粒子の平均粒子径Rとの相対比(r/R)が、
(1/1000)≦(r/R)≦(1/5)の関係を満たす。
The average particle size r of the small particles is less than 1 μm (r <1 μm), the average particle size R of the large particles is 1 μm or more (R ≧ 1 μm), and the average particle size r of the small particles is The relative ratio (r / R) to the average particle size R of the large particles is
The relationship of (1/1000) ≦ (r / R) ≦ (1/5) is satisfied.

前記小径粒子の平均粒子径rは1μm未満であり、且つ上記関係を満たせば特に制限されない。例えば1.0nm以上1000nm(1μm)未満が好ましく、1.0nm以上500nm以下がより好ましく、1.0nm以上100nm以下が更に好ましい。前記アナターゼ型酸化チタンを前記小径微粒子として使用する場合の好適な平均粒子径rも上記範囲と同様である。
上記範囲の下限値以上であることにより、色素(増感色素)をより多く担持でき、電解液がより拡散しやすい空隙が前記多孔質膜に形成されやすい。
上記範囲の上限が好ましくは1μm未満、より好ましくは500nm以下、更に好ましくは100nm以下であることにより、前記小径粒子同士で接合した状態となりやすい。この結果、当該多孔質膜の電子伝導性及び強度が一層向上しうる。
The average particle diameter r of the small diameter particles is less than 1 μm and is not particularly limited as long as the above relationship is satisfied. For example, it is preferably 1.0 nm or more and less than 1000 nm (1 μm), more preferably 1.0 nm or more and 500 nm or less, and further preferably 1.0 nm or more and 100 nm or less. A suitable average particle diameter r when the anatase-type titanium oxide is used as the small-diameter fine particles is the same as the above range.
By being at least the lower limit of the above range, a larger amount of dye (sensitizing dye) can be supported, and voids in which the electrolyte solution can more easily diffuse are easily formed in the porous film.
When the upper limit of the above range is preferably less than 1 μm, more preferably 500 nm or less, and still more preferably 100 nm or less, the small diameter particles tend to be joined. As a result, the electronic conductivity and strength of the porous film can be further improved.

前記大径粒子の平均粒子径Rは1μm以上であり、且つ上記関係を満たせば特に制限されない。例えば1.0μm以上100μm以下が好ましく、1.0μm以上50μm以下がより好ましく、1.0μm以上10μm以下が更に好ましく、1.0μm以上5.0μm以下が特に好ましい。。前記ルチル型酸化チタンを前記大径微粒子として使用する場合の好適な平均粒子径Rも上記範囲と同様である。
上記範囲の下限値以上であることにより、前記混合粒子を基材に吹き付ける際の、大径粒子が小径粒子に衝突するエネルギーをより大きくすることができる。この結果、前記吹き付けによる製膜において、小径粒子同士の接合、小径粒子と基材との接合、又は小径粒子と大径粒子との接合をより確実に行える。この結果、当該多孔質膜の電子伝導性及び強度が一層向上しうる。
上記範囲の上限値以下であることにより、製膜時に前記基材上に形成されつつある多孔質膜を、大径粒子が削り取ってしまうことを防止できる。これにより、前記吹き付けによって着実に製膜を進行させられるので、製膜スピードを速めることができる。また、前記小径粒子同士で接合した状態となりやすい。
The average particle diameter R of the large particles is 1 μm or more, and is not particularly limited as long as the above relationship is satisfied. For example, it is preferably 1.0 μm or more and 100 μm or less, more preferably 1.0 μm or more and 50 μm or less, further preferably 1.0 μm or more and 10 μm or less, and particularly preferably 1.0 μm or more and 5.0 μm or less. . A suitable average particle diameter R when the rutile titanium oxide is used as the large-sized fine particles is also the same as the above range.
By being above the lower limit of the above range, the energy with which the large particles collide with the small particles can be increased when the mixed particles are sprayed onto the substrate. As a result, in the film formation by spraying, the bonding between the small diameter particles, the bonding between the small diameter particles and the base material, or the bonding between the small diameter particles and the large diameter particles can be performed more reliably. As a result, the electronic conductivity and strength of the porous film can be further improved.
By being below the upper limit of the said range, it can prevent that a large diameter particle scrapes off the porous membrane currently formed on the said base material at the time of film forming. Thereby, since the film formation can be steadily advanced by the spraying, the film formation speed can be increased. Moreover, it is easy to be in the state joined by the said small diameter particle | grains.

前記小径粒子の平均粒子径rは、複数の小径粒子を電子顕微鏡で観察して測定した粒子径の平均値として求められる。この場合、測定する小径粒子の個数は多いほど好ましいが、例えば10〜50個を測定して、その平均を求めれば良い。或いは、レーザー回折式粒度分布測定装置の測定により得られた粒子径(体積平均径)分布のピーク値として決定する方法も挙げられる。
前記大径粒子の平均粒子径Rは、前記小径粒子の平均粒子径rと同じ測定方法で求められる。
The average particle diameter r of the small particle is obtained as an average value of the particle diameters measured by observing a plurality of small particles with an electron microscope. In this case, the larger the number of small-diameter particles to be measured, the better. However, for example, 10 to 50 particles may be measured and the average may be obtained. Or the method of determining as a peak value of the particle diameter (volume average diameter) distribution obtained by the measurement of the laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus is also mentioned.
The average particle size R of the large particles is obtained by the same measuring method as the average particle size r of the small particles.

小径粒子の平均粒子径rを粒度分布測定装置で測定して、小径粒子の粒径分布曲線を描く場合、平均粒子径1μm未満の範囲におけるピークの数は1つであるとして、フィッティングすることが、好ましい。
一方、当該ピークの数を複数(例えば2つ〜5つ)であるとしてフィッティングした方が、数学的若しくは論理的に妥当である場合は、当該ピークの数を複数として、フィッティングした粒径分布曲線を描いてもよい。この場合、当該ピーク数に応じて複数の平均粒子径r1、r2、r3・・・をもった第一小径粒子、第二小径粒子、第三小径粒子・・・が存在することになる。これらの複数の小径粒子をまとめて小径粒子群と呼ぶ。小径粒子群に属する各小径粒子の平均粒子径について、各小径粒子の存在比によって重み付けをして平均して得られた平均粒子径が、本発明の「小径粒子の平均粒子径r」に相当する。
When the average particle diameter r of the small particle is measured by a particle size distribution measuring device and a particle size distribution curve of the small particle is drawn, fitting is performed assuming that the number of peaks in the range of the average particle diameter of less than 1 μm is one. ,preferable.
On the other hand, when it is more mathematically or logically appropriate to fit the number of the peaks as a plurality (for example, 2 to 5), the fitted particle size distribution curve with the number of the peaks as a plurality. May be drawn. In this case, there are first small diameter particles, second small diameter particles, third small diameter particles,... Having a plurality of average particle diameters r1, r2, r3. The plurality of small diameter particles are collectively referred to as a small diameter particle group. About the average particle diameter of each small diameter particle belonging to the small diameter particle group, the average particle diameter obtained by weighting by the abundance ratio of each small diameter particle corresponds to the “average particle diameter r of the small diameter particle” of the present invention. To do.

小径粒子の前記粒子径分布曲線におけるピークの半値幅(半値全幅)としては、1.0nm以上1000nm(1μm)未満が好ましく、1.0nm以上500nm以下がより好ましく、1.0nm以上100nm以下が更に好ましい。半値幅が狭いピークを示す小径粒子を用いると、前記吹き付け時の速度と、該速度に関連する前記衝突のエネルギーを見積もることが容易となり、吹き付け条件の制御がより容易となるため好ましい。   The half width (full width at half maximum) of the peak in the particle size distribution curve of the small particle is preferably 1.0 nm or more and less than 1000 nm (1 μm), more preferably 1.0 nm or more and 500 nm or less, and further preferably 1.0 nm or more and 100 nm or less. preferable. It is preferable to use small-diameter particles having a peak with a narrow half-value width because it is easy to estimate the speed at the time of the spraying and the energy of the collision related to the speed, and the control of the spraying conditions becomes easier.

前記小径粒子の粒径分布曲線におけるピークの半値幅は、平均粒子径1μm未満の範囲において当該ピークの数が1つであるとして、フィッティングした分布曲線に基づいて決定することが好ましい。一方、当該ピークの数を複数(例えば2つ〜5つ)であるとしてフィッティングした方が、数学的若しくは論理的に妥当である場合は、当該ピークの数を複数にして、各ピークについて前記半値幅を求めてもよい。この場合も、各ピークの半値幅は、上記範囲であることが好ましい。   The half width of the peak in the particle size distribution curve of the small particle is preferably determined based on the fitted distribution curve assuming that the number of the peak is one in the range of the average particle size of less than 1 μm. On the other hand, if it is more mathematically or logically appropriate to fit the number of the peaks as a plurality (for example, 2 to 5), the number of the peaks is set to a plurality, and the above-mentioned half for each peak. The price range may be obtained. Also in this case, the half width of each peak is preferably in the above range.

大径粒子の平均粒子径Rを粒度分布測定装置で測定して、大径粒子の粒径分布曲線を描く場合、平均粒子径1μm以上の範囲におけるピークの数は1つであるとして、フィッティングすることが、好ましい。
一方、当該ピークの数を複数(例えば2つ〜5つ)であるとしてフィッティングした方が、数学的若しくは論理的に妥当である場合は、当該ピークの数を複数として、フィッティングした粒径分布曲線を描いてもよい。この場合、当該ピーク数に応じて複数の平均粒子径R1、R2、R3・・・をもった第一大径粒子、第二大径粒子、第三大径粒子・・・が存在することになる。これらの複数の大径粒子をまとめて大径粒子群と呼ぶ。大径粒子群に属する各大径粒子の平均粒子径について、各大径粒子の存在比によって重み付けをして平均して得られた平均粒子径が、本発明の「大径粒子の平均粒子径r」に相当する。
When measuring the average particle size R of the large particles with a particle size distribution measuring device and drawing a particle size distribution curve of the large particles, fitting is performed assuming that the number of peaks in the range of the average particle size of 1 μm or more is one. It is preferable.
On the other hand, when it is more mathematically or logically appropriate to fit the number of the peaks as a plurality (for example, 2 to 5), the fitted particle size distribution curve with the number of the peaks as a plurality. May be drawn. In this case, the first large particle, the second large particle, the third large particle, etc. having a plurality of average particle diameters R1, R2, R3,. Become. These multiple large particles are collectively referred to as a large particle group. For the average particle size of each large particle belonging to the large particle group, the average particle size obtained by averaging the weighted ratios of the abundance ratio of each large particle is the “average particle size of large particles” of the present invention. r ”.

大径粒子の前記粒子径分布曲線におけるピークの半値幅(半値全幅)としては、1.0μm以上100μm以下が好ましく、1.0μm以上50μm以下がより好ましく、1.0μm以上10μm以下が更に好ましい。半値幅が狭いピークを示す大径粒子を用いると、前記吹き付け時の速度と、該速度に関連する前記衝突のエネルギーを見積もることが容易となり、吹き付け条件の制御がより容易となるため好ましい。   The full width at half maximum (full width at half maximum) of the large particle in the particle size distribution curve is preferably 1.0 μm to 100 μm, more preferably 1.0 μm to 50 μm, and still more preferably 1.0 μm to 10 μm. It is preferable to use large-diameter particles having a peak with a narrow half-value width, because it becomes easy to estimate the speed at the time of spraying and the energy of the collision related to the speed, and control of the spraying conditions becomes easier.

大径粒子の前記粒径分布曲線におけるピークの半値幅は、平均粒子径1μm以上の範囲において当該ピークの数が1つであるとして、フィッティングした分布曲線に基づいて決定することが好ましい。一方、当該ピークの数を複数(例えば2つ〜5つ)であるとしてフィッティングした方が、数学的若しくは論理的に妥当である場合は、当該ピークの数を複数にして、各ピークについて前記半値幅を求めてもよい。この場合も、各ピークの半値幅は、上記範囲であることが好ましい。   The full width at half maximum of the peak in the particle size distribution curve of the large particle is preferably determined based on the fitted distribution curve assuming that the number of the peak is one in the range of the average particle size of 1 μm or more. On the other hand, if it is more mathematically or logically appropriate to fit the number of the peaks as a plurality (for example, 2 to 5), the number of the peaks is set to a plurality, and the above-mentioned half for each peak. The price range may be obtained. Also in this case, the half width of each peak is preferably in the above range.

前記小径粒子の平均粒子径rと前記大径粒子の平均粒子径Rとの相対比(r/R)は、(1/1000)≦(r/R)≦(1/5)の関係を満たす。前記相対比は、(1/750)≦(r/R)≦(1/10)の関係を満たすことが好ましく、(1/500)≦(r/R)≦(1/20)の関係を満たすことがより好ましく、(1/250)≦(r/R)≦(1/30)の関係を満たすことが更に好ましい。   The relative ratio (r / R) of the average particle size r of the small particles and the average particle size R of the large particles satisfies the relationship of (1/1000) ≦ (r / R) ≦ (1/5). . The relative ratio preferably satisfies the relationship of (1/750) ≦ (r / R) ≦ (1/10), and the relationship of (1/500) ≦ (r / R) ≦ (1/20) is satisfied. It is more preferable to satisfy | fill, and it is still more preferable to satisfy | fill the relationship of (1/250) <= (r / R) <= (1/30).

前記相対比が前記関係を満たすことによって、小径粒子の平均粒子径rと大径粒子の平均粒子径Rとの差がより明確となる。小径粒子と大径粒子とが同じ無機物質(例えば酸化チタン)からなる場合、平均粒子径の差がより明確になることは、小径粒子の個々の粒子と大径粒子の個々の粒子との重量の差がより明確になることを意味する。
本発明において、前記重量の差をより明確にすることによって、前記重量の差を考慮した吹き付け条件の設定をより容易に行えるので好ましい。例えば、前記重量の差が比較的大きい場合であると、前記混合粒子を基材に吹き付けて製膜する際、小径粒子同士の衝突エネルギーよりも、大径粒子が小径粒子へ与える衝突エネルギーを格段に大きくすることができる。すなわち、製膜過程において、前記基材又は隣接する別の粒子の上に到達した小径粒子に対して、吹き付けられた大径粒子が衝突することによって、衝突された前記小径粒子が前記基材又は前記隣接する別の粒子に押し付けられて若しくは擦り付けられて、前記小径粒子と前記基材、又は前記小径粒子と前記隣接する別の粒子へ、より確実に接合できる。
When the relative ratio satisfies the relationship, the difference between the average particle diameter r of the small particle and the average particle diameter R of the large particle becomes clearer. When the small particle and the large particle are made of the same inorganic substance (for example, titanium oxide), the difference in the average particle size becomes clearer because the weight of the individual particles of the small particle and the individual particles of the large particle This means that the difference becomes clearer.
In the present invention, it is preferable to clarify the difference in weight, because it is possible to more easily set spraying conditions considering the difference in weight. For example, when the difference in weight is relatively large, when the mixed particles are sprayed onto the base material to form a film, the collision energy given by the large particles to the small particles is significantly higher than the collision energy between the small particles. Can be large. That is, in the film formation process, the sprayed large-diameter particles collide with the small-diameter particles that have reached the base material or another adjacent particle, so that the collided small-diameter particles become the base material or By pressing or rubbing against another adjacent particle, the small diameter particle and the base material, or the small diameter particle and the adjacent another particle can be more reliably joined.

しかし、前記重量の差が極端に大きいと、衝突された小径粒子が粉々に砕けてしまい、多孔質膜を形成することが困難になる場合がある。また、前記重量の差が極端に小さいと、小径粒子が前記基材又は前記隣接する別の粒子に接合する際の、大径粒子が前記小径粒子に衝突して与えるエネルギーが寄与する程度は、相対的に小さくなってしまう。この場合、吹き付けられた小径粒子が本来有する運動エネルギーによって、前記基材又は隣接する別の粒子に衝突して接合するメカニズムが優勢に働く。
前記相対比(r/R)が前記関係を満たすものとすることによって、前記重量の差を適切な範囲とすることができ、強度及び電子伝導性が一層優れた多孔質膜を前記基材上に製膜できる。
However, if the difference in weight is extremely large, the collided small-diameter particles may be shattered and it may be difficult to form a porous film. Further, when the difference in weight is extremely small, the degree to which the energy given by the large particle colliding with the small particle when the small particle is bonded to the base material or the adjacent another particle contributes, It becomes relatively small. In this case, the mechanism that collides with and joins the base material or other adjacent particles by the kinetic energy inherent to the sprayed small-diameter particles prevails.
By setting the relative ratio (r / R) to satisfy the above relationship, the difference in weight can be within an appropriate range, and a porous film having further improved strength and electronic conductivity can be formed on the substrate. Can be formed into a film.

本発明の製膜方法においては、前記小径粒子を吹き付ける操作と前記大径粒子を吹き付ける操作とを、同時又は交互に行う。   In the film forming method of the present invention, the operation of spraying the small particle and the operation of spraying the large particle are performed simultaneously or alternately.

前記同時に行う場合は、小径粒子を吹き付けるノズルと大径粒子を吹き付けるノズルとを近づけて、各ノズルから吹き出る噴流を少なくとも一部が重なるように吹き付けることが好ましい。これにより、前記基材上において、小径粒子に対して大径粒子をより確実に衝突させることができる。この結果、基材上に製膜される多孔質膜の強度及び電子伝導性を一層高められる。   When carrying out simultaneously, it is preferable that the nozzle for spraying the small-diameter particles and the nozzle for spraying the large-diameter particles are brought close to each other and the jets blown from the nozzles are sprayed so as to at least partially overlap each other. Thereby, on the said base material, a large diameter particle can be made to collide more reliably with respect to a small diameter particle. As a result, the strength and electronic conductivity of the porous film formed on the substrate can be further enhanced.

前記同時に行う場合の別の方法として、小径粒子と大径粒子とを予め混合した混合粒子を準備し、この混合粒子を基材へ吹き付けてもよい。この方法によっても、前記基材上において、小径粒子に対して大径粒子をより確実に衝突させることができ、前記多孔質膜の強度及び電子伝導性を一層高められる場合がある。   As another method in the case of carrying out at the same time, mixed particles in which small particles and large particles are mixed in advance may be prepared, and the mixed particles may be sprayed onto the substrate. Also by this method, the large-diameter particles can be more reliably collided with the small-diameter particles on the base material, and the strength and electronic conductivity of the porous film may be further enhanced.

前記混合粒子において、小径粒子:大径粒子の混合比が、0.1重量部:99.9重量部〜50重量部:50重量部であることが好ましく、0.5重量部:99.5重量部〜25重量部:75重量部であることがより好ましく、1重量部:99重量部〜20重量部:80重量部であることが更に好ましい。
上記範囲であると、基材上において、小径粒子に対して大径粒子をより確実に衝突させることができる。この結果、基材上に製膜される多孔質膜の強度及び電子伝導性を一層高められる。
In the mixed particles, the mixing ratio of small particles: large particles is preferably 0.1 parts by weight: 99.9 parts by weight to 50 parts by weight: 50 parts by weight, and 0.5 parts by weight: 99.5 parts. More preferably, it is more preferably from 25 parts by weight: 75 parts by weight, more preferably from 99 parts by weight to 20 parts by weight: 80 parts by weight.
When it is in the above range, the large-diameter particles can be more reliably collided with the small-diameter particles on the substrate. As a result, the strength and electronic conductivity of the porous film formed on the substrate can be further enhanced.

前記交互に行う場合は、まず小径粒子を基材へ吹き付けて、次に大径粒子を吹き付けて、再度小径粒子を吹き付けた後、大径粒子を再び吹き付ける、というように行えばよい。
小径粒子を吹き付ける操作と大径粒子を吹き付ける操作とを交互に繰り返す回数は特に制限されず、製膜する多孔質膜の膜厚に応じて、適宜繰り返せばよい。
In the case of alternately carrying out, the small diameter particles are first sprayed onto the substrate, then the large diameter particles are sprayed, the small diameter particles are sprayed again, and then the large diameter particles are sprayed again.
The number of times of alternately repeating the operation of spraying the small particle and the operation of spraying the large particle is not particularly limited, and may be appropriately repeated according to the film thickness of the porous film to be formed.

通常、前記繰り返し回数を多くするほど、当該多孔質膜の空隙率を低くして製膜できる。これは、繰り返し回数を多くするほど、大径粒子が小径粒子を破砕する確率が高くなるためである。
各回の吹き付け時間や吹き付け速度は、同じであっても異なっていてもよい。小径粒子を吹き付ける時間を長くするほど、その回に多孔質膜が厚くなる量を増やすことができる。大径粒子を吹き付ける時間を長くするほど、その回までに形成されていた多孔質膜の空隙率を下げてより緻密な膜とすることができる。
In general, the larger the number of repetitions, the lower the porosity of the porous film can be made. This is because the larger the number of repetitions, the higher the probability that the large particle breaks the small particle.
Each spraying time and spraying speed may be the same or different. The longer the time for spraying the small-diameter particles, the larger the amount that the porous film becomes thicker at that time. The longer the time for spraying the large-diameter particles, the lower the porosity of the porous film that has been formed so far, so that a denser film can be obtained.

小径粒子を吹き付ける操作において、吹き付け時間t、吹き付け速度s、吹き付け角度、吹き付け距離、及び吹き付ける噴流の太さ等は、使用する小径粒子の平均粒子径rや基材の種類に応じて適宜設定される。通常、吹き付け時間tを長くするほど、製膜スピードを速められ、吹き付け速度sを大きくするほど、形成する多孔質膜の空隙率を低くできる(緻密さを高められる)。
大径粒子を吹き付ける操作において、吹き付け時間T、吹き付け速度S、吹き付け角度、吹き付け距離、及び吹き付ける噴流の太さ等は、使用する大径粒子の平均粒子径Rや基材の種類に応じて適宜設定される。通常、吹き付け時間Tを長くするほど、又は吹き付け速度Sを大きくするほど、形成する多孔質膜の空隙率を低くできる(緻密さを高められる)。
前記噴流とは、小径粒子及び/又は大径粒子を搬送ガス中に分散したエアロゾルをいう。
In the operation of spraying small-diameter particles, the spraying time t, spraying speed s, spraying angle, spraying distance, jet stream thickness, and the like are appropriately set according to the average particle diameter r of the small-diameter particles used and the type of substrate. The Usually, the longer the spraying time t, the faster the film forming speed, and the higher the spraying speed s, the lower the porosity of the porous film to be formed (the higher the density).
In the operation of spraying large-diameter particles, the spraying time T, spraying speed S, spray angle, spraying distance, thickness of the sprayed spray, and the like are appropriately determined according to the average particle diameter R of the large-diameter particles used and the type of the substrate. Is set. Usually, the longer the spraying time T or the larger the spraying speed S, the lower the porosity of the porous film to be formed (the higher the density).
The jet refers to an aerosol in which small diameter particles and / or large diameter particles are dispersed in a carrier gas.

小径粒子の吹き付け時間tと大径粒子の吹き付け時間Tとの相対関係は、互いの平均粒子径r,Rの差の大小に影響を受けるため一概には言えないが、より確実に製膜する観点から、t≦Tとすることが好ましい。
小径粒子の吹き付け速度sと大径粒子の吹き付け速度Sとの相対関係は、互いの平均粒子径r,Rの差の大小に影響を受けるため一概には言えないが、より確実に製膜する観点から、s≧Sとすることが好ましい。また、この相対関係(s≧S)であると、大径粒子が砕けて多孔質膜中に取り込まれることを低減する効果も奏され得る。
The relative relationship between the spraying time t of the small particle and the spraying time T of the large particle is influenced by the difference between the average particle diameters r and R, but it cannot be generally stated, but the film is formed more reliably. From the viewpoint, it is preferable to satisfy t ≦ T.
The relative relationship between the spraying speed s for small-diameter particles and the spraying speed S for large-diameter particles is influenced by the difference between the average particle diameters r and R of each other. From the viewpoint, it is preferable that s ≧ S. Moreover, when it is this relative relationship (s> = S), the effect which reduces that a large-diameter particle | grain breaks up and is taken in in a porous membrane can also be show | played.

本発明の製膜方法において、前記基材上に吹き付けられた前記小径粒子に対して、前記大径粒子を衝突させることによって、前記小径粒子同士を接合して製膜することが好ましい。
前記大径粒子を前記小径粒子に衝突させることによって、小径粒子同士をより確実に接合させることができる。この結果、前記多孔質の強度及び電子伝導性を一層高められる。
In the film forming method of the present invention, it is preferable to form the film by joining the small-diameter particles to the small-diameter particles sprayed on the base material so that the large-diameter particles collide with each other.
By causing the large-diameter particles to collide with the small-diameter particles, the small-diameter particles can be bonded more reliably. As a result, the strength and electronic conductivity of the porous material can be further enhanced.

小径粒子同士をより確実に接合させる方法としては、小径粒子の吹き付け速度sを大きくする、及び/又は大径粒子の吹き付け速度Sを大きくする若しくは大径粒子の吹き付け時間Tを長くする方法が挙げられる。   As a method of joining the small-diameter particles more reliably, there is a method of increasing the spraying speed s of small-diameter particles and / or increasing the spraying speed S of large-diameter particles or increasing the spraying time T of large-diameter particles. It is done.

小径粒子同士を優先的に接合させ、小径粒子が過度に砕けることを防止し、小径粒子が基材から離脱することを防ぐ観点から、小径粒子の吹き付け速度sとしては、使用する小径粒子の平均粒子径rにもよるが、10〜650m/sが好ましく、10〜250m/sがより好ましく、10〜150m/sが更に好ましい。
小径粒子同士を優先的に接合させ、小径粒子が過度に砕けることを防止し、小径粒子が基材から離脱することを防ぐ観点から、大径粒子の吹き付け速度Sとしては、使用する大径粒子の平均粒子径Rにもよるが、10〜650m/sが好ましく、10〜250m/sがより好ましく、10〜150m/sが更に好ましい。
From the viewpoint of preferentially joining the small-diameter particles, preventing the small-diameter particles from being excessively crushed, and preventing the small-diameter particles from detaching from the base material, the spraying speed s of the small-diameter particles is the average of the small-diameter particles used. Although depending on the particle diameter r, 10 to 650 m / s is preferable, 10 to 250 m / s is more preferable, and 10 to 150 m / s is still more preferable.
From the viewpoint of preferentially joining the small-diameter particles, preventing the small-diameter particles from being excessively crushed, and preventing the small-diameter particles from detaching from the base material, the large-diameter particles to be used are used as the spraying speed S of the large-diameter particles. 10 to 650 m / s is preferable, 10 to 250 m / s is more preferable, and 10 to 150 m / s is still more preferable.

前記多孔質膜を製膜する過程において、前記基材の表面から前記多孔質膜の膜厚40%に達するまでの前記大径粒子又は前記小径粒子の吹き付け速度を、前記多孔質膜の膜厚40%以降膜厚100%に達するまでの前記大径粒子又は前記小径粒子の吹き付け速度よりも速くすることによって、前記基材の表面から前記多孔質膜の膜厚40%の領域(領域A)の空隙率を、前記多孔質膜の膜厚40%以降膜厚100%の領域(領域B)の空隙率よりも、低くすることができる。つまり、領域Aを領域Bよりも緻密な状態にした多孔質膜を形成できる。これは、大径粒子又は小径粒子の吹き付け速度を速めるほど、基材上の小径粒子が破砕する確率又は破砕する程度が大きくなるからである。なお、膜厚100%の位置は、製膜が完了した前記多孔質膜の表面を指す。   In the process of forming the porous film, the spraying speed of the large-diameter particles or the small-diameter particles until the film thickness of the porous film reaches 40% from the surface of the substrate is determined by the film thickness of the porous film. A region of 40% thickness of the porous membrane from the surface of the base material (region A) by making it faster than the spraying speed of the large diameter particles or the small diameter particles until the film thickness reaches 100% after 40%. Can be made lower than the porosity of a region (region B) having a thickness of 40% or more and a thickness of 100% after the porous membrane. That is, a porous film in which the region A is more dense than the region B can be formed. This is because the probability of crushing or crushing small-diameter particles on the substrate increases as the spraying speed of large-diameter particles or small-diameter particles increases. In addition, the position where the film thickness is 100% indicates the surface of the porous film where the film formation is completed.

ここでは、「前記基材の表面から前記多孔質膜の膜厚40%に達するまでの前記大径粒子又は前記小径粒子の吹き付け速度」(前者)と「前記多孔質膜の膜厚40%以降膜厚100%に達するまでの前記大径粒子又は前記小径粒子の吹き付け速度」(後者)とを比較している。このとき、前者が大径粒子の吹き付け速度である場合、後者も大径粒子の吹き付け速度であり、前者が小径粒子の吹き付け速度である場合、後者も小径粒子の吹き付け速度であるものとする。すなわち、前者と後者とでは、同じ種類の微粒子の吹き付け速度について比較するものとする。   Here, “the spraying speed of the large-diameter particles or the small-diameter particles from the surface of the base material until the film thickness of the porous film reaches 40%” (the former) and “the film thickness of the porous film after 40% “Large particle or small particle spraying speed until reaching a film thickness of 100%” (the latter) is compared. At this time, when the former is the spraying speed of the large diameter particles, the latter is also the spraying speed of the large diameter particles, and when the former is the spraying speed of the small diameter particles, the latter is also the spraying speed of the small diameter particles. That is, the former and the latter are compared with respect to the spraying speed of the same kind of fine particles.

また、前記(前者)における「吹き付け速度」とは、前記基材の表面から前記多孔質膜の膜厚40%に達するまでの平均の吹き付け速度を意味する。すなわち、前記領域Aの成膜過程において、吹き付け速度a1(m/秒)且つ吹き付け時間t1(秒)の条件で吹き付けた後、吹き付け速度a2(m/秒)且つ吹き付け時間t2(秒)の条件で吹き付けて製膜した場合、その平均の吹き付け速度は、[{a1×t1÷(t1+t2)}+{a2×t2÷(t1+t2)}](m/秒)、である。
同様に、前記(後者)における「吹き付け速度」とは、前記多孔質膜の膜厚40%以降膜厚100%に達するまでの平均の吹き付け速度を意味する。すなわち、前記領域Bの成膜過程において、吹き付け速度b1(m/秒)且つ吹き付け時間t3(秒)の条件で吹き付けた後、吹き付け速度b2(m/秒)且つ吹き付け時間t4(秒)の条件で吹き付けて製膜した場合、その平均の吹き付け速度は、[{b1×t3÷(t3+t4)}+{b2×t4÷(t3+t4)}](m/秒)、である。
In addition, “the spraying speed” in the above (the former) means an average spraying speed from the surface of the base material to the film thickness of 40% of the porous film. That is, in the film forming process of the region A, after spraying under the condition of the spraying speed a1 (m / second) and the spraying time t1 (second), the condition of the spraying speed a2 (m / second) and the spraying time t2 (second) When the film is formed by spraying, the average spraying speed is [{a1 × t1 ÷ (t1 + t2)} + {a2 × t2 ÷ (t1 + t2)}] (m / sec).
Similarly, the “spraying speed” in the above (the latter) means an average spraying speed from 40% of the porous film to 100% of the film thickness. That is, in the film forming process of the region B, after spraying under the condition of spraying speed b1 (m / second) and spraying time t3 (second), the condition of spraying speed b2 (m / second) and spraying time t4 (second) When the film is formed by spraying, the average spraying speed is [{b1 × t3 ÷ (t3 + t4)} + {b2 × t4 ÷ (t3 + t4)}] (m / sec).

製膜過程の初期における吹き付け速度を製膜過程の後期における吹き付け速度よりも速くする前述の方法の他に、製膜過程の初期における大径粒子の吹き付け時間を製膜過程の後期における大径粒子の吹き付け時間よりも長くする方法によっても、同様な効果が得られる場合がある。
すなわち、前記多孔質膜を製膜する過程において、前記基材の表面から前記多孔質膜の膜厚40%に達するまでの前記大径粒子の吹き付け時間を、前記多孔質膜の膜厚40%以降膜厚100%に達するまでの前記大径粒子の吹き付け時間よりも長くすることによって、前記領域Aの空隙率を、前記領域Bの空隙率よりも、低くすることができる。つまり、領域Aを領域Bよりも緻密な状態にした多孔質膜を形成できる。これは、大径粒子の吹き付け時間を長くするほど、基材上で吹き付けられた微粒子が破砕する確率又は破砕する程度が大きくなるからである。
In addition to the method described above in which the spraying speed at the initial stage of the film forming process is higher than the spraying speed at the later stage of the film forming process, the spraying time of the large diameter particles at the initial stage of the film forming process can be The same effect may be obtained by a method of making the spraying time longer than the above.
That is, in the process of forming the porous film, the time for spraying the large-diameter particles from the surface of the base material until the film thickness of the porous film reaches 40% is defined as the film thickness of the porous film of 40%. Thereafter, the porosity of the region A can be made lower than the porosity of the region B by making it longer than the spraying time of the large diameter particles until the film thickness reaches 100%. That is, a porous film in which the region A is more dense than the region B can be formed. This is because the probability that the fine particles sprayed on the base material are crushed or the degree of pulverization increases as the spraying time of the large-diameter particles is increased.

ここでは、領域Aおよび領域Bに区切って説明したが、必ずしもこれら2つの領域で区切る必要はない。例えば、前記基材の表面から前記多孔質膜の膜厚100%までの領域を、膜厚方向に10%刻みで区切った領域C1〜C10を設定して、領域C1から領域C10まで順に製膜していく過程において、前述のように、前記大径粒子又は前記小径粒子の吹き付け速度を段階的に遅くしていくことによって、領域C1から領域C10まで段階的に空隙率を増加させた多孔質膜を形成できる。
同様に、前記領域C1から領域C10まで順に製膜していく過程において、前述のように、前記大径粒子の吹き付け時間を段階的に短くしていくことによって、領域C1から領域C10まで段階的に空隙率を増加させた多孔質膜を形成できる。
言うまでもないが、膜厚方向に更に細かく区切ることによって、例えば膜厚方向に1〜10%刻みで区切った領域を設定することによって、前記基材表面から膜厚100%に向けて、より連続的に空隙率を増加させた多孔質膜を形成できる。
Here, the area A and the area B are described as being divided, but it is not always necessary to divide these two areas. For example, regions C1 to C10 obtained by dividing a region from the surface of the base material to the film thickness of the porous film 100% in 10% increments in the film thickness direction are sequentially formed from the region C1 to the region C10. In the process of performing the process, as described above, the porosity in which the porosity is gradually increased from the region C1 to the region C10 by gradually decreasing the spraying speed of the large diameter particles or the small diameter particles. A film can be formed.
Similarly, in the process of sequentially forming the film from the region C1 to the region C10, as described above, by gradually reducing the spraying time of the large-diameter particles, the region C1 to the region C10 are stepped. A porous film with an increased porosity can be formed.
Needless to say, by further finely dividing the film in the film thickness direction, for example, by setting a region divided in 1 to 10% increments in the film thickness direction, it is more continuous from the substrate surface toward the film thickness of 100%. A porous film with an increased porosity can be formed.

本発明の製膜方法においては、前述のように吹き付け速度又は吹き付け時間を段階的に変更しなくても、前記基材表面から膜厚100%に向けて、空隙率が段階的又は連続的に増加した多孔質膜を形成できる場合がある。言い換えると、吹き付け速度又は吹き付け時間を一定として製膜した場合でも、前記基材表面から膜厚100%に向けて、空隙率が段階的又は連続的に増加した多孔質膜を形成できる場合がある。これは、製膜過程が進行していくにつれて、製膜過程の初期に形成された領域が受ける衝撃エネルギーの積算値が、製膜過程の後期に形成された領域が受ける衝撃エネルギーの積算値よりも大きくなるからであると考えられる。通常、前記積算値が大きい領域ほど、当該領域を構成する微粒子の破砕の程度は大きくなる。
ただし、前述のように吹き付け速度又は吹き付け時間を段階的に変更して製膜する方が、基材表面から多孔質膜の表面の方向へ、空隙率をより確実に増加させることができるので、好ましい。
In the film forming method of the present invention, the porosity is stepwise or continuously from the substrate surface toward the film thickness of 100% without changing the spraying speed or spraying time stepwise as described above. An increased porous membrane may be formed. In other words, even when a film is formed with a constant spraying speed or spraying time, a porous film with a porosity increasing stepwise or continuously may be formed from the surface of the substrate toward a film thickness of 100%. . This is because, as the film forming process proceeds, the integrated value of the impact energy received by the region formed in the early stage of the film forming process is larger than the integrated value of the impact energy received by the region formed in the latter part of the film forming process. This is thought to be due to the increase in the size. In general, the region where the integrated value is large increases the degree of crushing of the fine particles constituting the region.
However, it is possible to increase the porosity more reliably in the direction from the substrate surface to the surface of the porous film, by changing the spraying speed or spraying time stepwise as described above, preferable.

本発明の製膜方法は、小径粒子と大径粒子とを、同時又は交互に基材へ吹き付けることによって、微粒子同士が接合した多孔質膜を基材上に製膜する方法である。
前記微粒子は、小径粒子及び小径粒子が砕けた粒子、並びに大径粒子及び大径粒子が砕けた粒子が含まれ得る。
The film forming method of the present invention is a method for forming a porous film in which fine particles are bonded onto a base material by spraying small diameter particles and large diameter particles simultaneously or alternately onto the base material.
The fine particles may include small-sized particles and particles obtained by pulverizing small-sized particles, and large-sized particles and particles obtained by pulverizing large-sized particles.

本発明の製膜方法によれば、前記相対比が(1/1000)≦(r/R)≦(1/5)の関係を満たすことによって、前記多孔質膜を構成する微粒子のうち、小径粒子及び/又は小径粒子が砕けた粒子の占める割合を、50体積%以上にすることができる。前記相対比の範囲を好適な範囲に設定し、又は小径粒子の吹き付け速度s、小径粒子の吹き付け時間t、大径粒子の吹き付け速度S若しくは大径粒子の吹き付け時間T等を好適な範囲に調整することによって、前記割合をさらに高められる。言い換えると、基材上に製膜する多孔質膜中の大径粒子及び/又は大径粒子が砕けた粒子の含有率を、50体積%以下にすることができ、好ましくは40体積%以下にすることができ、より好ましくは30体積%以下にすることができる。これは、製膜時に基材へ吹き付けられた大径粒子が多孔質膜を形成せずに、前記衝突後に外へ弾かれるためだと考えられる。
前記多孔質膜中の大径粒子及び大径粒子が砕けた粒子の含有率を少なくするほど、当該多孔質膜を構成する微粒子の粒径を揃えることができ、当該多孔質膜の強度及び電子伝導性を高められるので、好ましい。
According to the film forming method of the present invention, the relative ratio satisfies the relationship of (1/1000) ≦ (r / R) ≦ (1/5), so that among the fine particles constituting the porous film, the small diameter The ratio of particles broken by particles and / or small-diameter particles can be 50% by volume or more. The range of the relative ratio is set to a suitable range, or the spraying speed s for small-sized particles, the spraying time t for small-sized particles, the spraying speed S for large-sized particles, or the spraying time T for large-sized particles are adjusted to suitable ranges. By doing so, the ratio can be further increased. In other words, the content ratio of the large-diameter particles and / or the particles obtained by breaking the large-diameter particles in the porous film formed on the substrate can be 50% by volume or less, preferably 40% by volume or less. More preferably 30% by volume or less. This is thought to be because the large-sized particles sprayed onto the substrate during film formation are repelled outside after the collision without forming a porous film.
The smaller the content ratio of the large-sized particles in the porous film and the particles in which the large-sized particles are crushed, the more the particle diameters of the fine particles constituting the porous film can be made uniform. This is preferable because conductivity can be increased.

前記多孔質膜中の大径粒子又は大径粒子が砕けた粒子の含有率は、当該多孔質膜の膜厚方向の断面を電子顕微鏡で観察することによって、吹き付け前の小径粒子よりも大きい微粒子が大径粒子又は大径粒子が砕けた粒子であると判断して、含有率を求めればよい。前記含有率を求める場合、前記断面の単位面積中に含まれる大径粒子又は大径粒子が砕けた粒子が占める面積の百分率として求められる。前記単位体積は、広いほど当該多孔質膜の前記含有率を正確に反映したものとなり、例えば100μmとすればよい。 Fine particles larger than the small-sized particles before spraying are obtained by observing a cross section in the film thickness direction of the porous film with an electron microscope. Is determined to be a large particle or a particle in which the large particle is broken, and the content rate may be obtained. When calculating | requiring the said content rate, it calculates | requires as a percentage of the area which the particle | grains which the large diameter particle contained in the unit area of the said cross section or the large diameter particle crushed accounted for. The larger the unit volume, the more accurately reflects the content of the porous film, and it may be, for example, 100 μm 2 .

前記基材は特に制限されず、例えば色素増感太陽電池の光電極に使用される透明基材が挙げられる。
前記透明基材としては、例えばガラス若しくはプラスチックからなる基板及び樹脂製フィルム等が挙げられる。
The said base material in particular is not restrict | limited, For example, the transparent base material used for the photoelectrode of a dye-sensitized solar cell is mentioned.
Examples of the transparent substrate include a substrate made of glass or plastic, a resin film, and the like.

前記基材の材料であるガラスとしては、ソーダライムガラス、硼珪酸ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、バイコールガラス、無アルカリガラス、青板ガラス及び白板ガラスなどの一般的なガラスが例示できる。   Examples of the glass that is the material of the substrate include soda lime glass, borosilicate glass, quartz glass, borosilicate glass, Vycor glass, non-alkali glass, blue plate glass, and white plate glass.

前記基材の材料であるプラスチックとしては、ポリアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂及びポリアミド樹脂等が例示できる。これらの中でも、ポリエステル樹脂、特にポリエチレンテレフタレート(PET)は、透明耐熱フィルムとして大量に生産及び使用されている。薄く、軽く、かつフレキシブルな色素増感太陽電池を製造する観点からは、前記基材はPETフィルムであることが好ましい。   Examples of the plastic as the material of the base material include polyacrylic resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyimide resin, polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, and polyamide resin. Among these, polyester resins, particularly polyethylene terephthalate (PET), are produced and used in large quantities as transparent heat-resistant films. From the viewpoint of producing a thin, light and flexible dye-sensitized solar cell, the substrate is preferably a PET film.

前記基材の表面には、公知の色素増感太陽電池の透明導電性基板に用いられる金属酸化物がコーティングされていることが好ましい。例えば、酸化インジウム/酸化スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、酸化亜鉛、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、酸化インジウム/酸化亜鉛(IZO)、酸化ガリウム/酸化亜鉛(GZO)等が、前記基材の表面に予め形成されていてもよい。これらの金属酸化物からなる層が基材表面に形成されている場合、前記多孔質膜は、この金属酸化物層の上に積層されて製膜されることが好ましい。前記金属酸化物からなる層は、1層であっても複数層であってもよい。   The surface of the base material is preferably coated with a metal oxide used for a transparent conductive substrate of a known dye-sensitized solar cell. For example, indium oxide / tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide, tin oxide, antimony-doped tin oxide (ATO), indium oxide / zinc oxide (IZO), gallium oxide / zinc oxide (GZO) Etc. may be formed in advance on the surface of the substrate. When the layer made of these metal oxides is formed on the surface of the substrate, the porous film is preferably formed by being laminated on the metal oxide layer. The metal oxide layer may be a single layer or a plurality of layers.

前記小径粒子及び大径粒子を基材に吹き付ける方法としては、搬送ガスを用いるエアロゾルデポジション法(AD法)、静電力により微粒子を加速する静電微粒子コーティング法、コールドスプレー法等が挙げられる。これらの方法のうち、吹き付けの速度を調整することが容易であり、形成する多孔質膜の強度や膜厚を調整することが容易であることから、AD法が好ましい。
小径粒子と大径粒子とは、同一のノズルから吹き付けてもよいし、異なるノズルから吹き付けてもよい。小径粒子と大径粒子とを吹き付けるタイミングは、同時に行ってもよいし、交互に行ってもよい。
Examples of the method for spraying the small-sized particles and the large-sized particles on the substrate include an aerosol deposition method (AD method) using a carrier gas, an electrostatic fine particle coating method in which fine particles are accelerated by electrostatic force, a cold spray method, and the like. Among these methods, the AD method is preferred because it is easy to adjust the spraying speed and it is easy to adjust the strength and film thickness of the porous film to be formed.
The small diameter particles and the large diameter particles may be sprayed from the same nozzle or from different nozzles. The timing of spraying the small diameter particles and the large diameter particles may be performed simultaneously or alternately.

前記AD法は、ヘリウム等の搬送ガスによって微粒子を亜音速〜超音速程度まで加速して、基材に吹き付ける方法である。基材表面に衝突した微粒子は、少なくともその一部が基材表面に食い込んで、容易には剥離しない状態となる。また、この衝突により、基材表面と微粒子表面に新生面が形成されて、主にこの新生面において、基材と微粒子とが接合する。つづいて、さらに吹き付けを継続することにより、基材表面に食い込んだ微粒子に対して、別の微粒子が衝突する。微粒子同士の衝突によって、互いの微粒子表面に新生面が形成されて、主にこの新生面において微粒子同士が接合する。この際、吹き付けの速度を適宜調整することによって、小径粒子及び大径粒子の砕ける程度を調整することができる。通常、高速で吹き付けるほど、小径粒子及び大径粒子の砕ける程度は大きくなる。
前記微粒子同士の衝突においては、微粒子が溶融するような温度上昇は発生し難いため、微粒子同士が接合した界面には、ガラス質からなる粒界層は実質的に存在しない。前記微粒子の吹き付けを継続することによって、次第に、基材表面に多数の微粒子が接合してなる多孔質膜が形成される。形成された多孔質膜は、色素増感太陽電池の光電極として充分な強度及び電子伝導性を有するので、焼成による焼き締めを必要としない。
前記吹き付けの速度を調整する方法としては、例えば吹き付けノズルの開口径(開口部の直径又は開口部の一辺の長さ)を調整することによって行うことができる。前記開口径を広げるほど、吹き付け速度を遅くすることができ、前記開口径を狭めるほど、吹き付け速度を速めることができる。例えば、ガス搬送された微粒子(小径微粒子又は大径微粒子)を1mm以下の開口径のノズル口を通して吹きつけることによって、数百m/s程度まで容易に加速できる。
The AD method is a method in which fine particles are accelerated from a subsonic speed to a supersonic speed by a carrier gas such as helium and sprayed onto a substrate. At least a part of the fine particles colliding with the surface of the base material bites into the surface of the base material and is not easily peeled off. Further, due to this collision, a new surface is formed on the surface of the base material and the surface of the fine particles, and the base material and the fine particles are joined mainly on the new surface. Subsequently, by continuing the spraying, another fine particle collides with the fine particle that has digged into the surface of the substrate. Due to the collision of the fine particles, a new surface is formed on the surface of the fine particles, and the fine particles are joined mainly on the new surface. At this time, by appropriately adjusting the speed of spraying, it is possible to adjust the degree of crushing of the small diameter particles and the large diameter particles. Usually, the higher the speed of spraying, the greater the degree of breakage of small and large particles.
In the collision between the fine particles, a temperature rise that causes the fine particles to melt hardly occurs. Therefore, a grain boundary layer made of vitreous substantially does not exist at the interface where the fine particles are joined. By continuing the spraying of the fine particles, a porous film is formed in which a large number of fine particles are gradually bonded to the substrate surface. Since the formed porous film has sufficient strength and electronic conductivity as a photoelectrode of a dye-sensitized solar cell, baking by baking is not required.
As a method of adjusting the spraying speed, for example, the opening diameter of the spray nozzle (the diameter of the opening or the length of one side of the opening) can be adjusted. As the opening diameter is increased, the spraying speed can be decreased. As the opening diameter is decreased, the spraying speed can be increased. For example, it is possible to easily accelerate to about several hundreds m / s by blowing fine particles (small particle or large particle) conveyed through a gas through a nozzle opening having an opening diameter of 1 mm or less.

本発明において、「微粒子同士が接合している」とは、隣り合う微粒子同士の表面に新生面が形成されて互いに密着している状態をいう。この密着状態は、互いに融合して接着している(融着している)状態とも表現できる。多くの場合、粒子同士が接合した面においては、粒子表面が溶融してできるガラス質からなる粒界層は実質的には無い。
通常、電子顕微鏡で観察した場合に、「接合状態」と単に「接触している状態」とは明らかに異なることが見て取れる。微粒子全体が観察できる(観察視野に微粒子全体が入る)程度の倍率(例えば5万〜20万倍)のSEM写真を撮った場合、接合状態にある微粒子同士の境界には、隙間が形成されておらず密着している様子が観察される。
In the present invention, “fine particles are bonded” means a state in which new surfaces are formed on the surfaces of adjacent fine particles and are in close contact with each other. This close contact state can also be expressed as a state of being fused and bonded (fused). In many cases, there is substantially no grain boundary layer made of vitreous formed by melting the particle surface on the surface where the particles are bonded to each other.
Usually, when observed with an electron microscope, it can be seen that the “joined state” and the “contact state” are clearly different. When a SEM photograph is taken at a magnification (for example, 50,000 to 200,000 times) that allows observation of the entire fine particles (the entire fine particles enter the observation field of view), a gap is formed at the boundary between the fine particles in the bonded state. A state of close contact is observed.

図2は、本発明にかかる製膜方法によって製膜する過程の一例を示した、模式的な断面図である。基材24の表面に、小径粒子21を吹き付ける操作と大径粒子26を吹き付ける操作とを、同時又は交互に行って、微粒子22同士が接合して多孔質膜23が製膜される様子を示している。ただし、図2における小径粒子21、大径粒子26、及び微粒子22の相対的な大きさは単なる一例であって、これに限定されるものではない。多孔質膜23は、小径粒子21よりも小さい微粒子22から構成されているように描いてあるが、必ずしも微粒子22が小径粒子21よりも小さいとは限らず、小径粒子22及び/又は大径粒子26が砕けずに原形を保った状態で多孔質膜23を形成する場合もあり得る。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process for forming a film by the film forming method according to the present invention. The operation of spraying the small-diameter particles 21 and the operation of spraying the large-diameter particles 26 on the surface of the base material 24 is performed simultaneously or alternately to show that the porous film 23 is formed by bonding the fine particles 22 to each other. ing. However, the relative sizes of the small-diameter particles 21, the large-diameter particles 26, and the fine particles 22 in FIG. 2 are merely examples, and are not limited thereto. Although the porous film 23 is drawn so as to be composed of fine particles 22 smaller than the small-diameter particles 21, the fine particles 22 are not necessarily smaller than the small-diameter particles 21, and the small-diameter particles 22 and / or the large-diameter particles are not necessarily included. The porous film 23 may be formed in a state where the original shape is maintained without being broken.

図3は、小径粒子31を吹き付ける操作だけを行って製膜する過程の一例を示した、模式的な断面図である。基材34の表面に、小径粒子31を吹き付けて、小径粒子31及び小径粒子31が砕けた粒子からなる微粒子32が薄膜33を形成している。薄膜33は、多孔質膜又は緻密な薄膜である。小径粒子31だけを吹き付けて製膜するためには、吹き付け速度を高速にして、小径粒子31が砕けるための大きな運動エネルギーを付与する必要がある。しかし、通常は、小径粒子31の砕ける程度を調整することは容易でない。特に、平均粒子径の揃っていない小径粒子31を使用した場合には、吹き付けによる破砕の程度を制御することは困難である。このため、薄膜33が多孔質膜となったとしても、その空隙率を制御することは容易でない。小径粒子31が過度に砕けた場合には、薄膜33は緻密な膜となり、空隙率は極端に小さいものとなる。また、図4に示すように、小径粒子41が砕けないように弱く吹き付けると、小径粒子41が基材44に接合せずに、単に堆積するだけとなる場合が多い。基材44に堆積した小径粒子41は、いわゆる圧粉体45となる。圧粉体45は、基材44から簡単に剥離してしまう脆い堆積物である。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process for forming a film by performing only the operation of spraying the small-diameter particles 31. Small particles 31 are sprayed onto the surface of the substrate 34, and the small particles 31 and the fine particles 32 made of particles obtained by pulverizing the small particles 31 form the thin film 33. The thin film 33 is a porous film or a dense thin film. In order to form a film by spraying only the small-diameter particles 31, it is necessary to increase the spraying speed and apply a large kinetic energy for breaking the small-diameter particles 31. However, it is usually not easy to adjust the degree to which the small diameter particles 31 are crushed. In particular, when using small-diameter particles 31 whose average particle diameters are not uniform, it is difficult to control the degree of crushing by spraying. For this reason, even if the thin film 33 becomes a porous film, it is not easy to control the porosity. When the small-diameter particles 31 are crushed excessively, the thin film 33 becomes a dense film and the porosity is extremely small. In addition, as shown in FIG. 4, when the small-diameter particles 41 are sprayed weakly so as not to be crushed, the small-diameter particles 41 are often simply deposited without being bonded to the base material 44. The small-diameter particles 41 deposited on the base material 44 become so-called green compacts 45. The green compact 45 is a fragile deposit that easily peels from the substrate 44.

本発明において、前記搬送ガスによって加速する前記小径粒子の速度としては、10〜650m/sが好ましく、10〜250m/sがより好ましく、10〜150m/sが更に好ましい。
上記範囲の上限値以下であることにより、吹き付ける小径粒子が、基材又は既に接合している微粒子に衝突した際に過度に砕けることなく、多孔質膜をより容易に形成できる。
上記範囲の下限値以上であることにより、前記吹き付ける小径粒子が、基材又は既に接合している微粒子に確実に接合して、充分な強度及び電子伝導性の多孔質膜を形成することがより容易にできる。
前記搬送ガスによって加速する小径粒子の速度は、上記範囲内において、基材の種類、小径粒子の平均粒子径r、及び小径粒子をなす無機物質の種類等に応じて適宜調整すればよい。
In the present invention, the speed of the small diameter particles accelerated by the carrier gas is preferably 10 to 650 m / s, more preferably 10 to 250 m / s, and still more preferably 10 to 150 m / s.
By being below the upper limit of the above range, the porous film can be more easily formed without excessively crushing when the small-diameter particles to be sprayed collide with the base material or fine particles already bonded.
By being above the lower limit of the above range, the sprayed small-diameter particles can be reliably bonded to the base material or the already bonded fine particles to form a porous film having sufficient strength and electron conductivity. Easy to do.
The speed of the small-diameter particles accelerated by the carrier gas may be appropriately adjusted in the above range according to the type of the substrate, the average particle diameter r of the small-diameter particles, the kind of the inorganic substance forming the small-diameter particles, and the like.

本発明において、前記搬送ガスによって加速する前記大径粒子の速度としては、10〜650m/sが好ましく、10〜250m/sがより好ましく、10〜150m/sが更に好ましい。
上記範囲の下限値以上であることにより、吹き付ける大径粒子が、基材へ既に吹き付けられた微粒子に衝突した際に、その微粒子同士の接合をより確実とするための衝突エネルギーを一層充分に与えることができる。この結果、充分な強度及び電子伝導性の多孔質膜を形成することがより容易にできる。
上記範囲の上限値以下であることにより、吹き付ける大径粒子が、基材へ既に吹き付けられた微粒子に衝突した際に、その微粒子を過度に砕くことを防止して、色素を担持するために適した空隙率を有する多孔質膜を形成することがより容易にできる。
前記搬送ガスによって加速する大径粒子の速度は、上記範囲内において、基材の種類、大径粒子の平均粒子径R、並びに小径粒子及び大径粒子をなす無機物質の種類等に応じて適宜調整すればよい。
In the present invention, the speed of the large particles accelerated by the carrier gas is preferably 10 to 650 m / s, more preferably 10 to 250 m / s, and still more preferably 10 to 150 m / s.
By being larger than the lower limit of the above range, when the large-diameter particles to be sprayed collide with the fine particles already sprayed on the base material, the collision energy for more surely joining the fine particles is given more sufficiently. be able to. As a result, it is possible to more easily form a porous film having sufficient strength and electron conductivity.
It is suitable for supporting the pigment by preventing excessively pulverizing the fine particles when the large-sized particles to be sprayed collide with the fine particles already sprayed on the base material by being below the upper limit of the above range. It is easier to form a porous film having a high porosity.
The speed of the large-sized particles accelerated by the carrier gas is appropriately determined depending on the type of the base material, the average particle size R of the large-sized particles, the kind of the inorganic substance forming the small-sized particles and the large-sized particles, and the like. Adjust it.

本発明の製膜方法は常温環境で製膜できる方法である。ここで常温とは、前記小径粒子及び大径粒子の融点より十分低い温度のことを指し、実質的には200℃以下である。
前記常温環境の温度は、前記基材の融点以下であることが好ましい。前記基材が樹脂製である場合は、前記常温環境の温度はビカット軟化温度未満であることが好ましい。
The film forming method of the present invention is a method capable of forming a film in a room temperature environment. Here, normal temperature refers to a temperature that is sufficiently lower than the melting point of the small and large particles, and is substantially 200 ° C. or lower.
It is preferable that the temperature of the normal temperature environment is equal to or lower than the melting point of the base material. When the base material is made of resin, the temperature of the room temperature environment is preferably less than the Vicat softening temperature.

本発明の製膜方法において、例えば国際公開第WO01/27348A1号パンフレットに開示されている超微粒子ビーム堆積法及びその装置、又は特許第3265481号公報の脆性材料超微粒子低温成形法及びその装置を、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適用してもよい。   In the film forming method of the present invention, for example, the ultrafine particle beam deposition method and apparatus disclosed in International Publication No. WO01 / 27348A1, or the brittle material ultrafine particle low temperature molding method and apparatus disclosed in Japanese Patent No. 32655481, The present invention may be applied without departing from the spirit of the present invention.

これらの公知のAD法では、吹き付ける微粒子をボールミル等で前処理することにより、クラックが入るか入らないか程度の内部歪を微粒子に予め加えておくことが重要であるとしている。この内部歪を加えておくことによって、吹き付けられた微粒子が、基材又は既に接合した微粒子に衝突する際に破砕や変形をおこし易くすることができ、この結果、緻密な膜を形成できる、としている。   In these known AD methods, it is important to preliminarily apply an internal strain to the fine particles to determine whether or not cracks will occur by pretreating the fine particles to be sprayed with a ball mill or the like. By adding this internal strain, the sprayed fine particles can be easily crushed and deformed when colliding with the base material or already bonded fine particles, and as a result, a dense film can be formed. Yes.

本発明の製膜方法では、吹き付ける前記小径粒子及び大径粒子に予め内部歪を加えておく必要は無い。前記小径粒子及び大径粒子が適度な強度を有していることにより、吹き付け時に前記小径粒子及び大径粒子が過度に粉砕されずに、内部において空隙が十分に形成された多孔質膜を形成できる。これにより、大きな比表面積を有する多孔質膜を製膜できる。   In the film forming method of the present invention, it is not necessary to apply internal strain in advance to the small particle and large particle to be sprayed. The small diameter particles and the large diameter particles have an appropriate strength, so that the small diameter particles and the large diameter particles are not excessively pulverized during spraying to form a porous film in which voids are sufficiently formed inside. it can. Thereby, a porous film having a large specific surface area can be formed.

一方、予め内部歪を加えた小径粒子を吹き付けて製膜すると、空隙率の小さい、非常に緻密な薄膜となる。このような緻密な薄膜は、色素(増感色素)を吸着し難く、光電極として用いるのは不適当である。   On the other hand, when a film is formed by spraying small-diameter particles to which internal strain has been applied in advance, a very dense thin film having a small porosity is obtained. Such a dense thin film hardly adsorbs a dye (sensitizing dye) and is inappropriate for use as a photoelectrode.

本発明の製膜方法において、前記小径粒子及び大径粒子が吹き付け前に凝集して二次粒子を形成してしまうことを防ぐために、前記超微粒子ビーム堆積法で使用されているエアロゾル発生器、分級器及び/又は解砕器を使用してもよい。   In the film forming method of the present invention, an aerosol generator used in the ultrafine particle beam deposition method in order to prevent the small particles and large particles from aggregating to form secondary particles before spraying, A classifier and / or a disintegrator may be used.

本発明の製膜方法において、形成する多孔質膜の空隙率は、前記小径粒子又は大径粒子の吹き付け速度や吹き付け角度によっても調整できるが、当該小径粒子の平均粒子径r又は大径粒子の平均粒子径Rを前述のように好適な範囲に設定することによって、より効果的に調整することができる。   In the film forming method of the present invention, the porosity of the porous film to be formed can be adjusted by the spraying speed and spray angle of the small particle or large particle, but the average particle diameter r or the large particle of the small particle can be adjusted. By setting the average particle diameter R to a suitable range as described above, it can be adjusted more effectively.

前記小径粒子又は大径粒子を予め混合した混合微粒子を調製する場合、その調製方法は特に制限されない。例えば、基材に吹き付ける前に前記小径粒子及び前記大径粒子を、ボールミル等で均一に混合すればよい。   When preparing mixed fine particles in which the small diameter particles or large diameter particles are mixed in advance, the preparation method is not particularly limited. For example, the small diameter particles and the large diameter particles may be uniformly mixed with a ball mill or the like before spraying on the substrate.

<<製膜体>>
本発明の製膜体は、前述した製膜方法によって形成した多孔質膜及び前記基材を少なくとも備えたものである。
<< Film body >>
The film-forming body of the present invention comprises at least a porous film formed by the film-forming method described above and the base material.

前記多孔質膜は、色素増感太陽電池の色素を担持できる空隙(空孔又は細孔とも呼ばれる)を有する多孔質膜である。
前記多孔質膜の空隙率(空孔率、細孔率又は多孔度とも呼ばれる)は、50%以上が好ましく、50〜85%がより好ましく、50〜80%が更に好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、色素をより多く担持することができる。上記範囲の上限値以下であると多孔質膜の強度をより強固にすることができる。
The porous film is a porous film having voids (also referred to as pores or pores) that can carry the dye of the dye-sensitized solar cell.
The porosity of the porous film (also referred to as porosity, porosity, or porosity) is preferably 50% or more, more preferably 50 to 85%, and still more preferably 50 to 80%.
If it is at least the lower limit of the above range, more dye can be supported. The intensity | strength of a porous membrane can be strengthened more as it is below the upper limit of the said range.

本明細書および特許請求の範囲において、空隙率とは「製膜した薄膜の単位体積あたりの空隙の体積が占める百分率」を意味する。この空隙率は、空隙率=嵩比重/真比重×100(%)によって算出される。なお、嵩比重は、多孔質膜の単位体積あたりの質量を単位体積あたりの無機物質の粒子の質量(理論値)で除したものであり、真比重は、無機物質の粒子の比重(理論値)を意味する。また、前記空隙率は、微細構造特性の分析法として公知のガス吸着試験又は水銀圧入試験によって測定することができる。
また、本発明にかかる多孔質膜が膜厚方向において空隙率が異なるものである場合、特定の領域を明示しない限り「多孔質膜の空隙率」は、「多孔質膜の膜厚方向の平均的な空隙率」を意味するものとする。
In the present specification and claims, the porosity means “percentage occupied by the volume of the void per unit volume of the formed thin film”. This porosity is calculated by porosity = bulk specific gravity / true specific gravity × 100 (%). The bulk specific gravity is obtained by dividing the mass per unit volume of the porous membrane by the mass of the inorganic substance particles per unit volume (theoretical value), and the true specific gravity is the specific gravity of the inorganic substance particles (theoretical value). ). The porosity can be measured by a known gas adsorption test or mercury intrusion test as a method for analyzing fine structure characteristics.
Further, when the porous film according to the present invention has a different porosity in the film thickness direction, the “porosity of the porous film” is “average of the film thickness direction of the porous film” unless a specific region is clearly indicated. Mean void ratio ".

前記多孔質膜は前記基材の上に製膜されたものであり、前記多孔質膜の厚さは、1μm〜200μmであることが好ましく、2μm〜100μmであることが好ましく、5μm〜50μmであることが更に好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、前記多孔質膜に担持させた色素が光エネルギーを吸収する確率を一層高めることができ、色素増感太陽電池における光電変換効率を一層向上できる。また、上記範囲の上限値以下であると、バルクの電解質(太陽電池セル内の電解質)と多孔質膜内の電解質との交換が、拡散によって一層効率よく行われ、光電変換効率を一層向上できる。
The porous membrane is formed on the substrate, and the thickness of the porous membrane is preferably 1 μm to 200 μm, preferably 2 μm to 100 μm, and 5 μm to 50 μm. More preferably it is.
When it is at least the lower limit of the above range, the probability that the dye supported on the porous film absorbs light energy can be further increased, and the photoelectric conversion efficiency in the dye-sensitized solar cell can be further improved. Further, when the amount is not more than the upper limit of the above range, the exchange between the bulk electrolyte (electrolyte in the solar battery cell) and the electrolyte in the porous film is more efficiently performed by diffusion, and the photoelectric conversion efficiency can be further improved. .

前記多孔質膜は、少なくとも表面に結晶性部位を有することが好ましい。表面の少なくとも一部が結晶性であることにより、当該多孔質膜を形成した製膜体を光電極として備えた色素増感太陽電池の光電変換効率が一層向上し得る。この理由としては、結晶性であることによって電子伝導率がより高まること及び/又は色素の担持率若しくは色素と無機物質間における電子の授受の効率がより高まることが一因として考えられる。
ここで、「結晶性である」とは、前記多孔質膜をなす無機物質の微粒子が結晶の様に規則的に配列しているこという。ただし、無機物質の粒子を構成する原子が完全な結晶をなしていることを意味するものではない。結晶性であることは、後述するように、前記多孔質膜の表面を電子顕微鏡で観察してTEM写真を撮った際に、規則的な平行線(縞模様)が観察されることによって確認できる。
また、「多孔質膜の表面」とは、多孔質膜が基材に接している面を「裏面」とした場合の、反対側の面を意味する。つまり、粒子が吹き付けられる側の面を「表面」という。
The porous film preferably has a crystalline part at least on the surface. When at least a part of the surface is crystalline, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell including the film-formed body on which the porous film is formed as a photoelectrode can be further improved. The reason for this is considered to be that the electron conductivity is further increased due to the crystallinity and / or the efficiency of electron transfer between the dye and the inorganic substance is further increased.
Here, “crystalline” means that the fine particles of the inorganic substance forming the porous film are regularly arranged like crystals. However, this does not mean that the atoms constituting the inorganic particles form a complete crystal. As described later, the crystallinity can be confirmed by observing regular parallel lines (stripes) when the surface of the porous film is observed with an electron microscope and a TEM photograph is taken. .
Further, the “surface of the porous membrane” means the surface on the opposite side when the surface where the porous membrane is in contact with the base material is the “back surface”. That is, the surface on which the particles are sprayed is called “surface”.

前記多孔質膜は、その表面全体が結晶性であることがより好ましいが、表面の一部が結晶性であり、他の部分がアモルファス(非結晶性)である場合でも効果は奏され得る。また、前記多孔質膜の表面だけでなく、多孔質膜の厚さ方向においても結晶性であることがより好ましい。   It is more preferable that the entire surface of the porous film is crystalline, but the effect can be achieved even when a part of the surface is crystalline and the other part is amorphous (non-crystalline). Moreover, it is more preferable that it is crystalline not only on the surface of the porous membrane but also in the thickness direction of the porous membrane.

前記多孔質膜の表面の一部又は全部が結晶性であることは、当該多孔質膜の表面を電子顕微鏡で観察することによって確認できる。例えば、TEM写真を撮ることによって、図5〜図6に示すような規則的で平行な縞模様が観察された場合、少なくともその表面領域が結晶性であるといえる。一方、表面又は膜厚方向がアモルファス(非結晶性)である場合は、このような縞模様は観察され得ない。例えば図7〜図8は低温焼成(110℃5分)で形成できるペクセル社製の酸化チタンペーストを用いて作製した多孔質酸化チタン層の表面のTEM写真であるが、前記縞模様は観察されない。
前記多孔質膜が膜厚方向においても結晶性であることは、例えばX線回折によって確認することができる。
Whether a part or all of the surface of the porous film is crystalline can be confirmed by observing the surface of the porous film with an electron microscope. For example, when a regular and parallel stripe pattern as shown in FIGS. 5 to 6 is observed by taking a TEM photograph, it can be said that at least the surface region is crystalline. On the other hand, when the surface or film thickness direction is amorphous (non-crystalline), such a striped pattern cannot be observed. For example, FIG. 7 to FIG. 8 are TEM photographs of the surface of a porous titanium oxide layer produced by using a titanium oxide paste manufactured by Pexel, which can be formed by low-temperature firing (110 ° C. for 5 minutes), but the striped pattern is not observed. .
Whether the porous film is crystalline in the film thickness direction can be confirmed by, for example, X-ray diffraction.

本発明の製膜体を構成する多孔質膜の空隙率が、基材から離れる膜厚方向において、段階的に又は連続的に、高くなることが好ましい。   It is preferable that the porosity of the porous film constituting the film-forming body of the present invention is increased stepwise or continuously in the film thickness direction away from the substrate.

図11に、多孔質膜23の空隙率が、基材24から離れる膜厚方向において、連続的に高くなる様子を示す。このように空隙率のグラデーションが形成されることによって、より低い空隙率の領域(より緻密度が高い領域)を基材に近いところに配置することによって、光によって励起された色素から基材へ電子が伝導することをより容易にし、光電変換効率を一層向上させることができる。また、より高い空隙率の領域(より緻密度が低い領域)を基材から離れたところに配置することによって、太陽光の散乱効果を高めることができ、太陽光の利用効率が高まるため、光電変換効率が一層向上する。この結果、多孔質膜23を備えた製膜体を光電極とする色素増感太陽電池の光電変換効率を一層向上させられる。   FIG. 11 shows a state in which the porosity of the porous film 23 is continuously increased in the film thickness direction away from the base material 24. By forming a porosity gradation in this way, a region with a lower porosity (a region with higher density) is placed close to the substrate, so that the dye excited by light is transferred from the substrate to the substrate. Electrons can be more easily conducted and the photoelectric conversion efficiency can be further improved. In addition, by arranging a region with a higher porosity (region with a lower density) away from the base material, the sunlight scattering effect can be enhanced and the utilization efficiency of sunlight is increased. Conversion efficiency is further improved. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell using the film-forming body provided with the porous film 23 as a photoelectrode can be further improved.

前記多孔質膜の空隙率が基材から離れる膜厚方向において、段階的又は連続的に高くなっていることを調べる方法としては、前記多孔質膜の膜厚方向の断面を電子顕微鏡で観察し、前記基材に近い領域を構成する微粒子の接合の程度が、前記多孔質膜の表面に近い領域を構成する微粒子の接合の程度よりも、大きくなり、より緻密な状態であることを確認すればよい。又は、前記基材に近い領域における空隙の体積(空隙率)が、前記多孔質膜の表面に近い領域における空隙の体積(空隙率)よりも小さくなり、より緻密な状態であることを確認すればよい。

例えば、前記多孔質膜の膜厚方向において、前記基材の表面から前記多孔質膜の膜厚40%までの領域における前記微粒子の接合の程度が、前記多孔質膜の膜厚40%以降膜厚100%までの領域における前記微粒子の接合の程度よりも大きいこと確認すればよい。又は、前記多孔質膜の膜厚40%までの領域に含まれる空隙の体積(空隙率)が、前記多孔質膜の膜厚40%以降膜厚100%までの領域に含まれる空隙の体積(空隙率)が小さいことを確認すればよい。
As a method for investigating that the porosity of the porous film is increased stepwise or continuously in the film thickness direction away from the substrate, the cross section of the porous film in the film thickness direction is observed with an electron microscope. It is confirmed that the degree of bonding of the fine particles constituting the region close to the base material is larger than the degree of bonding of the fine particles constituting the region close to the surface of the porous film, and is in a denser state. That's fine. Alternatively, it is confirmed that the void volume (porosity) in the region close to the base material is smaller than the void volume (porosity) in the region close to the surface of the porous membrane, and is in a denser state. That's fine.

For example, in the film thickness direction of the porous film, the degree of bonding of the fine particles in the region from the surface of the base material to the film thickness of the porous film is 40% or more. What is necessary is just to confirm that it is larger than the grade of the said microparticle joining in the area | region to 100% of thickness. Alternatively, the volume of voids (porosity) included in the region up to 40% of the film thickness of the porous film is the volume of voids included in the region of 40% after the film thickness of the porous film up to 100% ( What is necessary is just to confirm that the porosity is small.

なお、前記ペクセル社製の酸化チタンペーストは、110℃5分の低温焼成によって多孔質酸化チタン層が形成可能であるとして市販されているものである。また、前記低温焼成によって多孔質半導体層が形成できることは公知である(Chemistry Letters Vol.36, No.6(2007)等を参照)。
このような低温焼成は、従来の500℃の焼成温度に比べて穏やかな温度ではあるが、基材として樹脂製の基板又は樹脂製のフィルムを用いることは、やはり困難である。
The titanium oxide paste manufactured by Pexel is commercially available as a porous titanium oxide layer can be formed by low-temperature baking at 110 ° C. for 5 minutes. Moreover, it is known that a porous semiconductor layer can be formed by the low-temperature firing (see Chemistry Letters Vol. 36, No. 6 (2007), etc.).
Such low-temperature baking is a mild temperature compared to the conventional baking temperature of 500 ° C., but it is still difficult to use a resin substrate or a resin film as a base material.

本発明の製膜体を構成する多孔質膜に対して前記色素を吸着させて、色素増感太陽電池用の光電極を得る方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。
まず、後述する色素を溶剤に溶かし、さらにテトラブチルアンモニウムカチオン(以下、TBAということがある)を添加して色素溶液を調製する。この色素溶液に前記製膜体を浸漬して、前記多孔質膜に色素及びTBAを吸着させることによって、前記製膜体を光電極とすることができる。
Examples of a method for obtaining a photoelectrode for a dye-sensitized solar cell by adsorbing the dye to the porous film constituting the film-forming body of the present invention include the following methods.
First, a dye described later is dissolved in a solvent, and a tetrabutylammonium cation (hereinafter sometimes referred to as TBA) is further added to prepare a dye solution. The film forming body can be used as a photoelectrode by immersing the film forming body in this dye solution and adsorbing the dye and TBA to the porous film.

前記色素は特に限定されるものではなく、一般に色素増感太陽電池に使用されている増感色素を用いることができる。前記色素としては、シス−ジ(チオシアナト)−ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボン酸)ルテニウム(II)(以下、N3ということがある)、N3のビス−TBA塩(以下、N719ということがある)、トリ(チオシアナト)−(4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2”−ターピリジン)ルテニウムのトリス−テトラブチルアンモニウム塩(ブラックダイと呼ばれる)などのルテニウム色素系等が挙げられる。また、前記色素としては、クマリン系、ポリエン系、シアニン系、ヘミシアニン系、チオフェン系、インドリン系、キサンテン系、カルバゾール系、ペリレン系、ポルフィリン系、フタロシアニン系、メロシアニン系、カテコール系及びスクアリリウム系等の各種有機色素等が挙げられる。さらに、これらの色素を組み合わせたドナー−アクセプター複合色素等も前記色素として用いられる。   The said pigment | dye is not specifically limited, The sensitizing dye generally used for the dye-sensitized solar cell can be used. Examples of the dye include cis-di (thiocyanato) -bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylic acid) ruthenium (II) (hereinafter sometimes referred to as N3), N3 bis-TBA salt ( N719), tri (thiocyanato)-(4,4 ′, 4 ″ -tricarboxy-2,2 ′: 6 ′, 2 ″ -terpyridine) ruthenium tris-tetrabutylammonium salt (black dye) Ruthenium dye systems, etc.). Examples of the dye include coumarin, polyene, cyanine, hemicyanine, thiophene, indoline, xanthene, carbazole, perylene, porphyrin, phthalocyanine, merocyanine, catechol and squarylium. Various organic pigments can be mentioned. Furthermore, a donor-acceptor composite dye combining these dyes is also used as the dye.

前記色素溶液を調製するために用いる溶剤としては、アルコール、ニトリル、エーテル、エステル、ケトン、炭化水素、ハロゲン化炭化水素等の各種溶剤の中から1種又は2種以上を混合して用いることができる。
前記アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール、エチレングリコールなどが挙げられる。
前記ニトリルとしては、アセトニトリル、プロピオニトリルなどが挙げられる。
前記エーテルとしては、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
前記エステルとしては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどが挙げられる。
前記ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
前記炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。
前記ハロゲン化炭化水素としては、塩化メチレン、クロロホルムなどが挙げられる。
As a solvent used for preparing the dye solution, it is possible to use one or a mixture of two or more of various solvents such as alcohol, nitrile, ether, ester, ketone, hydrocarbon, halogenated hydrocarbon and the like. it can.
Examples of the alcohol include methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, isobutyl alcohol, t-butyl alcohol, and ethylene glycol.
Examples of the nitrile include acetonitrile and propionitrile.
Examples of the ether include dimethyl ether, diethyl ether, ethyl methyl ether, and tetrahydrofuran.
Examples of the ester include ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate.
Examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
Examples of the hydrocarbon include pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, toluene, and xylene.
Examples of the halogenated hydrocarbon include methylene chloride and chloroform.

前記色素としてN3又はN719を用いる場合、色素溶液を調製するための溶剤としては、例えば、t−ブチルアルコール(t−BuOH)とアセトニトリル(MeCN)との混合溶剤を用いることが好ましい。   When N3 or N719 is used as the dye, it is preferable to use, for example, a mixed solvent of t-butyl alcohol (t-BuOH) and acetonitrile (MeCN) as a solvent for preparing the dye solution.

前記色素溶液に添加されるTBAカチオンは、水酸化TBA又はTBA塩を、適当な溶剤に溶解又は分散させた状態で、前記色素溶液に添加することが好ましい。
前記TBA塩としては、臭化TBA(TBAB)、ヨウ化TBA(TBAI)などが挙げられる。
The TBA cation added to the dye solution is preferably added to the dye solution in a state where a hydroxylated TBA or a TBA salt is dissolved or dispersed in an appropriate solvent.
Examples of the TBA salt include brominated TBA (TBAB) and iodinated TBA (TBAI).

前記色素溶液に添加されるTBAカチオンの量は、色素溶液に含まれる色素のモル当たり、0.1〜3.0当量の範囲が好ましく、0.3〜2.5当量の範囲がより好ましく、0.5〜1.5当量の範囲がさらに好ましい。TBAカチオンの添加量が0.1当量未満であると、TBAカチオンの添加効果が不十分であり、光電変換効率がTBAカチオン無添加の場合と同様になってしまう。TBAカチオンの添加量が3.0当量を超えると、TBAカチオンの添加効果が頭打ちになり好ましくない。   The amount of TBA cation added to the dye solution is preferably in the range of 0.1 to 3.0 equivalents, more preferably in the range of 0.3 to 2.5 equivalents, per mole of the dye contained in the dye solution. A range of 0.5 to 1.5 equivalents is more preferable. When the amount of TBA cation added is less than 0.1 equivalent, the effect of adding TBA cation is insufficient, and the photoelectric conversion efficiency becomes the same as when TBA cation is not added. When the added amount of TBA cation exceeds 3.0 equivalents, the effect of adding TBA cation reaches its peak, which is not preferable.

前記色素溶液において、前記色素の濃度は特に限定されないが、通常は0.05〜1.0mMの範囲が好ましく、0.1〜0.5mMの範囲がより好ましい。   In the dye solution, the concentration of the dye is not particularly limited, but is usually preferably in the range of 0.05 to 1.0 mM, more preferably in the range of 0.1 to 0.5 mM.

前記色素溶液に前記製膜体を浸漬する方法は、特に限定されず、容器に入れた色素溶液中に製膜体を浸漬し、一定温度で一定時間保持し、その後、製膜体を引き上げる方法が挙げられる。また、色素溶液中に製膜体を移動させながら連続的に投入、浸漬及び引き上げを行う方法なども挙げられる。   The method for immersing the film-forming body in the dye solution is not particularly limited, and the film-forming body is immersed in the dye solution in a container, held at a constant temperature for a certain time, and then the film-forming body is pulled up. Is mentioned. In addition, a method of continuously charging, dipping and pulling up while moving the film-forming body into the dye solution is also included.

浸漬時の色素溶液の温度は特に限定されない。該温度は10〜90℃であることが好ましい。浸漬時間は、30分〜50時間であることが好ましい。浸漬温度と浸漬時間との組み合わせは、用いる色素と多孔質膜を構成する無機物質の種類の組合せに応じて設定すればよい。   The temperature of the dye solution at the time of immersion is not particularly limited. The temperature is preferably 10 to 90 ° C. The immersion time is preferably 30 minutes to 50 hours. What is necessary is just to set the combination of immersion temperature and immersion time according to the combination of the kind of inorganic substance which comprises the pigment | dye to be used and a porous membrane.

浸漬後に製膜体を前記色素溶液から引き上げて、必要に応じてアルコールで余分な色素を洗浄し、乾燥させる。
以上の操作によって、本発明にかかる製膜体を構成する多孔質膜に、前記色素及びTBAを吸着させた、色素増感太陽電池用の光電極が得られる。
After immersion, the film-forming body is pulled up from the dye solution, and excess dye is washed with alcohol and dried as necessary.
By the above operation, a photoelectrode for a dye-sensitized solar cell in which the dye and TBA are adsorbed on the porous film constituting the film-forming body according to the present invention is obtained.

本発明の色素増感太陽電池は、前記製膜体又は前記製膜体からなる光電極を備えたものである。前記光電極以外の部材は、公知の色素増感太陽電池に使用される、対極、セパレータ、及び電解質(電解液)等を使用できる。   The dye-sensitized solar cell of the present invention is provided with the film-formed body or a photoelectrode comprising the film-formed body. As the member other than the photoelectrode, a counter electrode, a separator, an electrolyte (electrolyte), and the like used in known dye-sensitized solar cells can be used.

次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these examples.

小径粒子の吹き付け操作で使用した粒子の平均粒子径、大径粒子の吹き付け操作で使用した粒子の平均粒子径、吹き付け速度、をそれぞれ表1に示す。表1の各条件で、AD法によって、透明導電膜(FTO)が形成されたガラス基板上に微粒子を吹き付けて、製膜して得られた膜の特性を表2に示す。   Table 1 shows the average particle diameter of the particles used in the operation for spraying the small-diameter particles, the average particle diameter of the particles used in the operation for spraying the large-diameter particles, and the spraying speed. Table 2 shows the characteristics of a film obtained by spraying fine particles on a glass substrate on which a transparent conductive film (FTO) is formed by AD method under each condition shown in Table 1.

実施例1では、表1に示した小径粒子と大径粒子を10:90の重量比で予め混合した混合粒子を調製し、これを同一ノズルから同時に吹きつけてAD法により製膜した。
比較例3では、平均粒子径30nmの小径粒子と平均粒子径200nmの小径粒子とを45:55(重量比)で混合した小径粒子を調製し、これを同一ノズルから同時に吹きつけてAD法により製膜した。
In Example 1, mixed particles in which small particles and large particles shown in Table 1 were mixed in advance at a weight ratio of 10:90 were prepared, and these were simultaneously sprayed from the same nozzle to form a film by the AD method.
In Comparative Example 3, small-diameter particles in which small-diameter particles having an average particle diameter of 30 nm and small-diameter particles having an average particle diameter of 200 nm were mixed at 45:55 (weight ratio) were prepared, and these were simultaneously sprayed from the same nozzle by the AD method. A film was formed.

表1の大径粒子としてルチル型酸化チタン粒子(ルチル化率95%、平均粒子径2.31μm、純度99.9%、三津和化学社製)を使用した。
表1の小径粒子としてアナターゼ型酸化チタン粒子(型番=P25、ルチル化率30%、平均粒子約30nm、日本アエロジル社製)を使用した。
表1の小径粒子としてルチル型酸化チタン粒子(型番=R310、平均粒子約200nm、堺化学工業社製)を使用した。
As the large particles in Table 1, rutile type titanium oxide particles (rutile degree 95%, average particle size 2.31 μm, purity 99.9%, manufactured by Mitsuwa Chemical Co., Ltd.) were used.
As the small-diameter particles in Table 1, anatase-type titanium oxide particles (model number = P25, rutile conversion rate 30%, average particle size about 30 nm, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) were used.
As small-diameter particles in Table 1, rutile type titanium oxide particles (model number = R310, average particle size of about 200 nm, manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) were used.

ここで使用したAD法の条件は以下の通りである。
図1に記載の製膜装置10を使用して製膜した。製膜室1内において、5mm×0.5mmの長方形の開口部を持つノズル2からガラス基板3に対して、表1に示した亜音速〜超音速の噴射速度で混合粒子4を吹き付けた。
搬送ガスであるヘリウムをボンベ5から搬送管6へ供給し、その流速をマスフロー制御器7で調整した。吹き付け用の微粒子をエアロゾル発生器8に装填し、搬送ガスに分散させて、解砕器9および分級器11へ搬送し、ノズル2から基板3へ噴射した。製膜室1にはポンプ12が接続されており、製膜室内を陰圧にした。
二次粒子(凝集粒子)の形成を防ぐために真空乾燥によって、水分を予め除去した微粒子を使用した。約10分間の噴射中、ステージ13を水平に動かして、ガラス基板3上に、均一な厚さの多孔質膜が形成されるようにした。
The conditions of the AD method used here are as follows.
A film was formed using the film forming apparatus 10 shown in FIG. In the film forming chamber 1, the mixed particles 4 were sprayed from the nozzle 2 having a rectangular opening of 5 mm × 0.5 mm to the glass substrate 3 at a subsonic to supersonic jet speed shown in Table 1.
Helium, which is a carrier gas, was supplied from the cylinder 5 to the carrier pipe 6, and the flow rate was adjusted by the mass flow controller 7. Fine particles for spraying were loaded into the aerosol generator 8, dispersed in a carrier gas, conveyed to the crusher 9 and the classifier 11, and sprayed from the nozzle 2 onto the substrate 3. A pump 12 is connected to the film forming chamber 1, and the film forming chamber is set to a negative pressure.
In order to prevent the formation of secondary particles (aggregated particles), fine particles from which moisture was previously removed by vacuum drying were used. During spraying for about 10 minutes, the stage 13 was moved horizontally so that a porous film having a uniform thickness was formed on the glass substrate 3.

[比較例6]
実施例1で使用したものと同じ、透明導電膜(FTO膜)が表面に形成されたガラス基板を使用した。前記ガラス基板上に酸化チタンペーストをドクターブレード法で塗布し、空気雰囲気下110℃で5分間焼成して、透明導電膜上に多孔質酸化チタン層を、厚さ10μmとなるように形成した。
[Comparative Example 6]
The same glass substrate on which a transparent conductive film (FTO film) was formed on the surface was used as in Example 1. A titanium oxide paste was applied onto the glass substrate by a doctor blade method and baked at 110 ° C. for 5 minutes in an air atmosphere to form a porous titanium oxide layer having a thickness of 10 μm on the transparent conductive film.

次に、実施例1、比較例3及び比較例6で製膜したガラス基板を、0.3mMに調製した色素(N719、ソラロニクス社製)のアルコール溶液に、室温で24時間浸漬した。次に、色素を担持した多孔質膜およびガラス基板からなる光電極をアルコールで軽く洗浄した後、薄膜の周りに30μm厚みのシリコンゴムのスペーサーを配し、電解液(Iodolyte50、ソラロニクス社製)を注いだ。続いて、空気が入らないように、白金コーティング付きガラスからなる対極を被せて、ダブルクリップで光電極と対極とを挟んで圧着し、色素増感太陽電池の簡易セルを得た。有効面積は4mm角とした。   Next, the glass substrates formed in Example 1, Comparative Example 3 and Comparative Example 6 were immersed in an alcohol solution of a dye (N719, manufactured by Solaronics) prepared at 0.3 mM at room temperature for 24 hours. Next, after lightly washing the photoelectrode consisting of a porous film carrying a pigment and a glass substrate with alcohol, a 30 μm-thick silicon rubber spacer is placed around the thin film, and an electrolyte solution (Iodolyte 50, manufactured by Solaronics) is used. Poured. Subsequently, a counter electrode made of glass with platinum coating was placed over the glass so as not to enter air, and the photoelectrode and the counter electrode were sandwiched with a double clip and pressed to obtain a simple cell of a dye-sensitized solar cell. The effective area was 4 mm square.

[光電変換効率の評価]
I‐V特性測定装置を備えたソーラーシミュレーター(AM1.5、100mW/cm)を用いて、作製した各簡易セルの光電変換効率を評価した。
その結果、実施例1、比較例3及び比較例6の光電変換効率は順に7.06%、0.2%、5.70%であった。この結果から、実施例1の多孔質膜を備えた製膜体が光電極として優れていることが明らかである。
[Evaluation of photoelectric conversion efficiency]
Using a solar simulator (AM1.5, 100 mW / cm 2 ) equipped with an IV characteristic measurement device, the photoelectric conversion efficiency of each simple cell produced was evaluated.
As a result, the photoelectric conversion efficiencies of Example 1, Comparative Example 3, and Comparative Example 6 were 7.06%, 0.2%, and 5.70% in this order. From this result, it is clear that the film-forming body provided with the porous film of Example 1 is excellent as a photoelectrode.

このように実施例1にかかる色素増感太陽電池の光電変換効率が優れている理由は、これを構成する製膜体の多孔質膜が、強度、電子伝導性、色素吸着性及び電解液の拡散性に優れているからである。   Thus, the reason why the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell according to Example 1 is excellent is that the porous film of the film forming body constituting the dye-sensitized solar cell has strength, electron conductivity, dye adsorbability, and electrolyte solution. It is because it is excellent in diffusibility.

[多孔質膜の膜厚方向における断面の観察]
実施例1で作製した製膜体の多孔質膜の断面を電子顕微鏡で観察し、SEM写真を撮ったところ(図9参照)、当該多孔質膜を構成する微粒子同士が接合していることを確認できた。図9は、多孔質膜の破断面をイオンミリングによって平滑に削りだした面を約10万倍の倍率で撮像したものである。微粒子の新生面同士が接着している様子がわかる。この断面を約2万倍の倍率で撮像したSEM写真を図10に示す。このSEM写真を解析したところ、当該多孔質膜は、主に小径粒子及び小径粒子が砕けた微粒子からなるものであり、当該多孔質膜に含まれる大径粒子は、当該多孔質膜の30%以下であると見積もられた。
[Observation of cross section of porous film in thickness direction]
When the cross section of the porous film of the film-formed body produced in Example 1 was observed with an electron microscope and an SEM photograph was taken (see FIG. 9), it was confirmed that the fine particles constituting the porous film were joined together. It could be confirmed. FIG. 9 is an image of a surface obtained by smoothly cutting a fracture surface of a porous membrane by ion milling at a magnification of about 100,000 times. It can be seen that the new surfaces of the fine particles are bonded together. The SEM photograph which imaged this cross section by about 20,000 times magnification is shown in FIG. When this SEM photograph is analyzed, the porous film is mainly composed of small-diameter particles and fine particles obtained by pulverizing the small-diameter particles, and the large-diameter particles contained in the porous film are 30% of the porous film. It was estimated that:

また、実施例1で作製した製膜体の膜厚方向の断面を電子顕微鏡で観察し、SEM写真を撮ったところ(図12参照)、当該多孔質膜の空隙の体積(空隙率)が、基材から離れる膜厚方向において高くなっていることが確認できた。言い換えると、基材に近い領域(領域A)における微粒子同士の接合の程度は、膜表面に近い領域(領域B)における微粒子同士の接合の程度よりも大きくなっていることが確認できた。すなわち、領域Bの空隙率は、領域Aの空隙率よりも大きくなっている。   Moreover, when the cross section of the film thickness direction of the film production body produced in Example 1 was observed with the electron microscope, and the SEM photograph was taken (refer FIG. 12), the volume (void ratio) of the space | gap of the said porous film is It was confirmed that the film thickness was higher in the film thickness direction away from the substrate. In other words, it was confirmed that the degree of bonding between the fine particles in the region close to the substrate (region A) was larger than the degree of bonding between the fine particles in the region close to the film surface (region B). That is, the porosity of region B is larger than the porosity of region A.

[空隙率の測定]
実施例1で作成した製膜体の多孔質膜の空隙率は、窒素吸着法で測定したところ55%であった。同様に測定し、比較例1,3で得られた膜の空隙率を表2に示す。比較例2,4,5については、膜が形成されなかったため、空隙率の測定は不可能であった。
[Measurement of porosity]
The porosity of the porous membrane of the membrane produced in Example 1 was 55% as measured by the nitrogen adsorption method. Table 2 shows the porosity of the films measured in the same manner and obtained in Comparative Examples 1 and 3. In Comparative Examples 2, 4, and 5, since no film was formed, it was impossible to measure the porosity.

[膜の結晶性]
また、実施例1で作成した製膜体の多孔質膜の表面を電子顕微鏡で観察し、TEM写真を撮った。その写真を図5〜図6に示す。酸化チタン粒子に対応する部分において規則的で平行な縞模様が観察されたことから、当該領域の少なくとも表面が結晶性であると判断された。同様に、比較例6の多孔質酸化チタン層及び比較例1〜5の薄膜の表面には、規則的で平行な縞模様は観察されなかったことから、結晶性ではないと判断された。比較例6の多孔質酸化チタン層の表面のTEM写真を図7〜図8に示す。
[Film crystallinity]
Moreover, the surface of the porous film of the film-forming body created in Example 1 was observed with an electron microscope, and a TEM photograph was taken. The photographs are shown in FIGS. Since a regular and parallel stripe pattern was observed in the portion corresponding to the titanium oxide particles, it was judged that at least the surface of the region was crystalline. Similarly, regular and parallel stripes were not observed on the surfaces of the porous titanium oxide layer of Comparative Example 6 and the thin films of Comparative Examples 1 to 5, and thus were determined not to be crystalline. TEM photographs of the surface of the porous titanium oxide layer of Comparative Example 6 are shown in FIGS.

以上から、本発明の製膜方法は、焼成工程を必要としないため、製膜の所要時間を短縮できることは明らかである。また、常温で製膜できるため、プラスチックや樹脂フィルム等の基材上に多孔質膜を形成できることは明らかである。   From the above, it is apparent that the film forming method of the present invention does not require a baking step, and therefore the time required for film formation can be shortened. Moreover, since it can form into a film at normal temperature, it is clear that a porous film | membrane can be formed on base materials, such as a plastics and a resin film.

本発明の製膜方法は、色素増感太陽電池の製造に広く利用することが可能である。   The film forming method of the present invention can be widely used for the production of dye-sensitized solar cells.

1…製膜室、2…ノズル、3…基材、4…混合粒子、5…ガスボンベ、6…搬送管、7…マスフロー制御器、8…エアロゾル発生器、9…解砕器、10…製膜装置、11…分級器、12…ポンプ、13…ステージ、21…小径粒子、22…微粒子、23…多孔質膜、24…基材、26…大径粒子、31…小径粒子、32…微粒子、33…薄膜、34…基材、41…小径粒子、44…基材、45…圧粉体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film forming chamber, 2 ... Nozzle, 3 ... Base material, 4 ... Mixed particle, 5 ... Gas cylinder, 6 ... Transfer pipe, 7 ... Mass flow controller, 8 ... Aerosol generator, 9 ... Crusher, 10 ... Product made Membrane device, 11 ... classifier, 12 ... pump, 13 ... stage, 21 ... small particle, 22 ... fine particle, 23 ... porous membrane, 24 ... substrate, 26 ... large particle, 31 ... small particle, 32 ... fine particle 33 ... Thin film, 34 ... Base material, 41 ... Small diameter particle, 44 ... Base material, 45 ... Green compact.

Claims (15)

無機物質の微粒子を基材に吹き付けて、前記基材と前記微粒子とを接合させると共に、前記微粒子同士を接合させることによって、前記基材上に無機物質の多孔質膜を製膜する方法であって、
前記微粒子として、平均粒子径r<1μmの小径粒子、及び平均粒子径R≧1μmの大径粒子を使用し、
前記小径粒子の平均粒子径rと前記大径粒子の平均粒子径Rとの相対比(r/R)が、
(1/1000)≦(r/R)≦(1/5)の関係を満たし、
前記小径粒子を吹き付ける操作と前記大径粒子を吹き付ける操作とを、同時又は交互に行うことを特徴とする製膜方法。
This is a method for forming a porous film of an inorganic substance on the base material by spraying inorganic fine particles onto the base material so as to join the base material and the fine particles and joining the fine particles to each other. And
As the fine particles, small particles having an average particle diameter r <1 μm and large particles having an average particle diameter R ≧ 1 μm are used.
The relative ratio (r / R) between the average particle size r of the small particles and the average particle size R of the large particles is
Satisfies the relationship of (1/1000) ≦ (r / R) ≦ (1/5),
An operation for spraying the small diameter particles and an operation for spraying the large diameter particles are performed simultaneously or alternately.
前記基材上に吹き付けられた前記小径粒子に対して、前記大径粒子を衝突させることによって、前記小径粒子同士を接合して製膜することを特徴とする請求項1に記載の製膜方法。   2. The film forming method according to claim 1, wherein the small-diameter particles sprayed on the base material are bonded to each other by forming the large-diameter particles to collide with each other to form a film. . 前記基材の表面から前記多孔質膜の膜厚40%に達するまでの前記大径粒子又は前記小径粒子の吹き付け速度を、前記多孔質膜の膜厚40%以降膜厚100%に達するまでの前記大径粒子又は前記小径粒子の吹き付け速度よりも速くすることを特徴とする請求項1又は2に記載の製膜方法。   The spraying speed of the large-diameter particles or the small-diameter particles from the surface of the base material until the film thickness of the porous film reaches 40% is from 40% of the porous film to 100% of the film thickness. The film forming method according to claim 1, wherein the film is formed at a speed higher than a spraying speed of the large diameter particles or the small diameter particles. 前記小径粒子の平均粒子径rが、1nm〜100nmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の製膜方法。   The average particle diameter r of the said small diameter particle is 1 nm-100 nm, The film forming method as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記大径粒子の平均粒子径Rが、1μm〜100μmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の製膜方法。   The average particle diameter R of the said large diameter particle is 1 micrometer-100 micrometers, The film forming method as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記無機物質が、酸化物半導体であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の製膜方法。   The said inorganic substance is an oxide semiconductor, The film forming method as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 前記無機物質が酸化物半導体であり、前記小径粒子及び前記大径粒子は、互いに異なる結晶系の酸化物半導体であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の製膜方法。   The film formation according to claim 1, wherein the inorganic substance is an oxide semiconductor, and the small-diameter particles and the large-diameter particles are oxide semiconductors having different crystal systems. Method. 前記基材が樹脂からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の製膜方法。   The said base material consists of resin, The film forming method as described in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. 前記基材が樹脂からなるフィルムであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の製膜方法。   The film forming method according to claim 1, wherein the base material is a film made of a resin. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の製膜方法によって得られたことを特徴とする製膜体。   A film forming body obtained by the film forming method according to any one of claims 1 to 9. 前記多孔質膜中の前記大径粒子の含有率が、30体積%以下であることを特徴とする請求項10に記載の製膜体。   The film forming body according to claim 10, wherein a content ratio of the large-diameter particles in the porous film is 30% by volume or less. 前記多孔質膜の空隙率が50%以上であることを特徴とする請求項10又は11に記載の製膜体。   The film-forming body according to claim 10 or 11, wherein the porosity of the porous film is 50% or more. 前記多孔質膜が、少なくとも表面に結晶性部位を有することを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載の製膜体。   The film-forming body according to any one of claims 9 to 11, wherein the porous film has a crystalline part at least on a surface thereof. 前記多孔質膜の空隙率が、基材から離れる膜厚方向において高くなることを特徴とする請求項10〜13のいずれか一項に記載の製膜体。   The film-forming body according to any one of claims 10 to 13, wherein the porosity of the porous film increases in the film thickness direction away from the substrate. 請求項10〜14のいずれか一項に記載の製膜体を備えたことを特徴とする色素増感太陽電池。   A dye-sensitized solar cell comprising the film-forming body according to any one of claims 10 to 14.
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