[发明专利]碳纳米管水分散液、导电膜、电极、以及太阳能电池及其制造方法

说明书

本发明提供一种碳纳米管水分散液，其包含单壁碳纳米管、乙炔黑、分散剂和水。在该碳纳米管水分散液中，乙炔黑与单壁碳纳米管的含有比例以质量比(乙炔黑/单壁碳纳米管)计为1.4以下。

技术领域

本发明涉及碳纳米管水分散液、导电膜、电极、以及太阳能电池及其制造方法。

背景技术

碳纳米管(以下有时称为“CNT”)由于导电性、导热性、力学强度等各种特性优异，因此一直研究其在各种工业上的应用。例如，着眼于其优异的导电性，一直以来研究用CNT形成导电膜的技术。该导电膜可用于染料敏化型太阳能电池、有机薄膜太阳能电池、或钙钛矿太阳能电池等太阳能电池的电极的制作。例如，在染料敏化型太阳能电池中，包含CNT的导电膜有时用于光电极的对电极所包含的催化剂层。

例如，专利文献1公开有包含满足规定的属性的碳纳米管和与该碳纳米管不同的导电性碳的催化剂层。更详细而言，在专利文献1中，对使用了具有使用包含单壁碳纳米管和科琴黑的水分散液而形成的导电膜作为催化剂层的对电极的染料敏化型太阳能电池进行了具体研究。

此外，例如，在专利文献2中，虽然不是CNT，但研究了使用作为导电性碳材料的炭黑及纤维状碳材料形成催化剂层的技术方案。实际上，在专利文献2中公开有一种光电转换元件，其具有对电极，该对电极包含炭黑、纤维状碳材料和有机黏结剂，纤维状碳材料的含有质量B与炭黑的含有质量A的质量比(B/A)在10/90以上且50/50以下的范围内。更详细而言，专利文献2具体研究染料敏化型太阳能电池，其具有对电极，该对电极将导电膜作为催化剂层，该导电膜是将炭黑、气相生长碳纤维以及聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮混合作为浆料，将该浆料涂覆于基盘表面并进行干燥而得到的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2015/190108号；

专利文献2：日本特开2013-251214号。

发明内容

发明要解决的问题

然而，一直以来研究的导电膜在导电性及作为催化剂层使用的情况下的催化剂活性方面有进一步提高的余地。此外，上述现有技术的导电膜在得到的太阳能电池的能量转换效率(以下，有时也仅称为“转换效率”)方面有进一步提高的余地。

因此，本发明的目的在于提供一种碳纳米管水分散液，其能够形成导电性及作为催化剂层使用的情况下的催化剂活性优异、并且能够使太阳能电池发挥优异的转换效率的导电膜。

此外，本发明的目的在于提供一种导电膜，其导电性及作为催化剂层使用的情况下的催化剂活性优异，并且能够使太阳能电池发挥优异的转换效率。

进而，本发明的目的在于提供一种电极，其能够使太阳能电池发挥优异的转换效率。

而且，本发明的目的在于提供一种转换效率优异的太阳能电池及其制造方法。

用于解决问题的方案

本发明人为了实现上述目的而进行了深入研究。首先，本发明人发现，在碳纳米管之中，在使用单壁碳纳米管的情况下，导电膜作为催化剂层的催化剂活性优异。但是，本发明人进行了研究，结果表明，使用配合单壁碳纳米管而得到的碳纳米管水分散液形成的导电膜在导电性的方面仍有改善的余地。因此，本发明人新发现，除了配合单壁碳纳米管以外还配合乙炔黑来制备碳纳米管水分散液，结果，使用该碳纳米管水分散液形成的导电膜不仅催化剂活性优异，导电性也优异，进而，在形成太阳能电池的情况下能够提高转换效率，以至完成了本发明。