功能性器件及功能性器件制造方法技術

本發明專利技術涉及能夠通過抑制由電解液造成的腐蝕來提高耐久性、并能減小串聯電阻的功能性器件，還涉及功能性器件制造方法。本發明專利技術的功能性器件包括：包括光電極基板（１１）和光電極層（１２ａ）的透明光電極；由金屬制成的對置電極基板（１８ａ）；填充在上述兩基板之間的空間中的電解液（１５）；設置在所述對置電極基板上并對所述電解液具有耐腐蝕性的耐腐蝕導電層（１７ａ）；以及導電催化劑層（１６）。所述對置電極基板由選自Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＳＵＳ中的任一種制成；所述耐腐蝕導電層由選自Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、哈氏鎳基合金中的任一種制成；且所述導電催化劑層由選自碳、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、導電聚合物中的任一種制成。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及能夠通過抑制由電解液造成的腐蝕來提高耐久性的功能性器件及其 制造方法。更具體地，本專利技術涉及使用電解液的功能性器件(例如，諸如染料敏化太陽能電 池等具有光電轉換功能的器件，或者具有圖像顯示功能的器件)，還涉及該功能性器件的制 造方法。
技術介紹
具有光電轉換功能的器件的典型實例是太陽能電池。作為可以替代礦物燃料的能 源，禾ι傭陽光的太陽能電池已受到關注，而且人們對太陽能電池已進行了各種研究。太陽能 電池是一種將光能轉化成電能的光電轉換器件，太陽能電池使用陽光作為能源，所以對地 球環境的影響非常小。因而，期望能夠廣泛使用太陽能電池。近年來，作為可以替代硅基(Si-based)太陽能電池等的下一代太陽能電池，經過 染料敏化的且利用光誘導電子轉移的染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell, DSC)已經受到了關注，并且人們已對其進行了廣泛研究。作為敏化染料，可使用諸如釕絡合 物等能夠有效吸收可見光范圍內或其附近的光的物質。染料敏化太陽能電池的光電轉換效 率高，并且不需要例如真空設備等大型加工設備，而是利用諸如氧化鈦等廉價半導體材料 就能容易地以高產率制造出染料敏化太陽能電池。因此，希望染料敏化太陽能電池能夠作 為下一代太陽能電池。通常，太陽能電池需要具備能夠長時間保持穩定的光電轉換特性。染料敏化太陽 能電池通常含有液態電解質成分作為構成要素。在想要獲得能夠長時間保持穩定的光電轉 換特性時，由電解液造成的腐蝕使得特性劣化已被視為主要問題。此外，使用金屬基板來提 高光電轉換效率也正在考慮中。為了解決上述問題，人們已研究出各種方法，例如已提出了 如下面所述的各種方法。I 5fe，禾宵 M M白勺 IS % "Manufacturing method of dye-sensitized photoelectric conversion element and paint tor dye-sensitized photoelectric conversion element (染料敏化光電轉換元件制造方法及用于染料敏化光電轉換元件的涂 料)”的PTL 1包括如下說明與光電極相對的對置電極具有這樣的結構在該結構中，在導電基板上依次設置 有導電層和催化劑層的結構?？墒褂玫膶χ秒姌O基板的例子包括由Ni、Fe、Pt、Al、In、Sn、 Cu、Zn、Ag、Au、M0、Ti、&或SUS等制成的金屬板；由氧化錫、摻氟氧化錫或摻錫氧化銦等制 成的導電氧化物基板；通過在由Ni、Fe、Pt、Al、In、Sn、Cu、Zn、Ag、Au、Mo、Ti、&或SUS等制 成的金屬板上形成由氧化錫、摻氟氧化錫或摻錫氧化銦等制成的導電氧化物膜而得到的基 板；通過在由氧化錫、摻氟氧化錫或摻錫氧化銦等制成的導電氧化物基板上形成由Ni、Fe、 Pt、Al、In、Sn、Cu、Zn、Ag、Au、Mo、Ti、&或SUS等制成的金屬膜而得到的基板。在基板是 由金屬板或導電氧化物基板制成的情況下或者在基板因為含有導電氧化物膜或金屬膜所 以具有導電性能的情況下，無需設置導電層。在對置電極的催化劑層中，具有催化作用的貴金屬粒子散布在預定的導電聚合物中，且這些粒子中有一些暴露于表面處。此外，稍后所述的題為“Dye-sensitized solar cell (染料敏化太陽能電池)”的 PTL 2包括如下說明對置電極具有這樣的結構在該結構中，在電極基材的表面上設置有導電聚合物 催化劑層。由于該電極基材用作導電聚合物催化劑層的支撐體兼集電器，因而該電極基材 的表面部分優選具有導電性。作為這種材料，例如優選使用導電的金屬或金屬氧化物、碳材 料、或者導電聚合物。上述金屬的例子包括鉬、金、銀、釕、銅、鋁、鎳、鈷、鉻、鐵、鉬、鈦、鉭及 它們的合金。上述碳材料不受具體限制，它的實例包括石墨、碳黑、玻璃碳、碳納米管和富 勒烯(fullerene)。此外，如果使用諸如FT0、ΙΤ0、氧化銦、氧化鋅或氧化銻等金屬氧化物， 則因為該金屬氧化物的透明性或者半透明性，所以能夠增大入射到敏化染料層上的光量。 因此，可以優選使用該金屬氧化物。另夕卜，禾宵后所述的H為"Dye—sensitized solar cell and its manufacturing methocK染料敏化太陽能電池及其制造方法)”的PTL 3包括如下說明對置電極由鉬催化劑層和導電膜7制成，并被設置在基材上。該鉬催化劑層由具 有約IOnm厚度的鉬膜制成。作為該導電膜的材料，可以使用金、銀、鋁、銦、氧化錫、氧化鋅、 氧化銦錫(ITO)或摻氟氧化錫(FTO)等。作為該基材，例如可以使用玻璃基板、塑料基板或 金屬基板等。此夕卜，稍后所述的題為"Electrode material ofdye-sensitized solar cell (染 料敏化太陽能電池的電極材料)”的PTL 4描述了一種電極材料，該電極材料是構成染料敏 化太陽能電池的電極的金屬材料，并且特別適用于與含碘電解液直接接觸以向該溶液中的 離子給予電子的“對置電極”。另夕卜，稍后所述的題為"Electrode material, conductive film using the material, solar cell, and photoelectrode (電極材料、使用該材料的導電膜、太陽能電池 以及光電極)，，的PTL 5包括如下說明電極材料的特性在于它用作如下導電膜中的導電薄膜，在該導電膜中，由單個或 多個導電物質制成的導電薄膜以一層或兩層以上的方式設置在由聚合物樹脂制成的基材 膜表面上；由作為電極材料的前述導電物質構成的前述導電薄膜中的至少一者具有導電性 (即，對電進行傳導的性能)；并且上述電極材料是具有耐碘性的物質，在該物質中，即使以 導電薄膜在80°C下浸泡在碘溶液(通過將碘、碘化鋰、碘化四丁銨(TBAI)和磷酸三丁酯 (TBP)溶解在乙腈溶液中而制備的溶液)中的狀態經過了 96個小時，仍留有80%以上體積 比的未被溶解的導電薄膜。上述電極材料的特性在于上述導電物質是選自鎳、鈦、鉻、鈮、鉬、銥、不銹鋼、鉭、 鎢、鉬中的任一種，或者是選自這些金屬中的多種金屬的合金，或者是含有這些金屬中的任 一種金屬的多種合金。另外，稍后所述的NPL 1描述了其中把玻璃基板用于感光表面并且把鈦板用于對 置電極的染料敏化太陽能電池的耐久性。然而，沒有指明對置電極的具體結構。引用列表專利文獻PTL 1 日本專利公開公報特開 2006-278131 號(第 0024、0026、0040、0042 和 0044段，圖1和圖3)PTL 2 日本專利公開公報特開2007-317446號(第0051 0052段，圖1)PTL 3 日本專利公開公報特開2008-186768號(第0016和0031段，圖1)PTL 4 日本專利公開公報特開2008-034110號(第0001及0008 0017段，圖2)PTL 5 日本專利公開公報特開2008-257948號(第0014 0020段)非專利文獻NPL 1 Shimane Institute for Industrial Technology (島根工業技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功能性器件，其包括：第一基板，它具有透光性；電極層，它具有導電性和透光性，并設置在所述第一基板上；第二基板，它由金屬制成；電解液，它填充在所述第一基板與所述第二基板之間的空間中；耐腐蝕導電層，它對所述電解液具有耐腐蝕性，并設置在所述第二基板上；以及導電催化劑層，它具有導電性和催化活性，并設置在所述耐腐蝕導電層的表面上。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：米屋麗子，折橋正樹，諸岡正浩，鈴木祐輔，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：JP[日本]