蓄电元件以及蓄电元件的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种通过在蓄电层捕获电子而进行蓄电的蓄电元件。
【背景技术】
[0002] 近年来，人们对地球环境问题的意识正在提高，要求以构筑可持续社会为目标，创 新和利用环境负荷少的能源。作为创新清洁能源的技术，太阳光发电以及风力发电技术引 人注目。另一方面，从有效地活用创新能源的角度考虑，人们期待二次电池、电容器等蓄电 技术的发展。
[0003] 特别在汽车领域，为了确保枯竭的化石燃料的替代能源以及削减二氧化碳等有害 物质，正在进行利用基于二次电池的电动马达驱动的混合动力车以及电动汽车的实用化。 但是，混合动力车以及电动汽车与以往的汽油汽车相比，具有续航距离短的问题，为了提高 续航距离，期待制造充放电容量高的二次电池。
[0004] 另外，即使在移动设备领域，也由于功能性的提高而使使用电量增加，从而为了提 高设备的可使用时间，要求充放电容量高的二次电池。再者，为了采用太阳光发电或者风力 发电而进行创新能源的蓄电，也在进行高容量电容器的开发。
[0005] 作为能够高容量化的二次电池和电容器，可以列举出成为最有力候补的锂离子电 池以及锂离子电容器。但是，目前的锂离子电池和锂离子电容器的充放电容量较低，例如在 搭载于电动汽车的情况下，续航距离非常短，为100km左右。另外，锂离子电池或者锂离子 电容器中使用的电解液为液体，因而有发生漏液的可能性，从而在安全性方面存在问题。使 用固体电解质代替电解液的全固体锂二次电池的开发也在进行，但没有达到大容量化。再 者，这些电池还存在制造成本较高的问题。
[0006] 在这样的背景下，近年来，人们提出了动作原理与锂离子电池或者锂离子电容器 不同的全固体型半导体蓄电元件（参照专利文献1、2等）。该蓄电元件基于如下的动作原 理：将用绝缘材料覆盖的n型金属氧化物半导体粒子用作蓄电层，在紫外线的照射下，在蓄 电层形成新的能级，并在该能级捕获电子，从而进行蓄电。
[0007]上述蓄电元件由于蓄电层由无机材料构成，因而安全性优良，且能够进行稳定的 动作。另外，由于制造简单，因而能够进行低成本的制作。再者，还暗示具有通过层叠上述 蓄电元件，能够大幅度提高每单位体积的容量的可能性（参照专利文献3)。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :国际公开第2012/046325号
[0011] 专利文献2 :国际公开第2013/065093号
[0012]专利文献3 :国际公开第2013/153603号
【发明内容】
[0013]发明所要解决的课题
[0014] 在以往的固体型半导体蓄电元件中，作为构成蓄电层的n型金属氧化物半导体材 料，可以使用二氧化钛。然而，在将二氧化钛用作n型半导体材料时的充放电容量受到限 制，要求开发面向更高容量化、且具有与二氧化钛同等或者在其以上的充放电容量的蓄电 元件。
[0015] 本发明解决了以往的课题，其目的在于提供一种充放电容量较高的蓄电元件。
[0016] 用于解决课题的手段
[0017] 也就是说，本发明提供一种蓄电元件，其特征在于，其具有：第1电极；第2电极； 蓄电层，其配置于所述第1电极和所述第2电极之间，且含有绝缘材料和n型半导体粒子的 混合物；以及P型半导体层，其配置于所述蓄电层和所述第2电极之间；其中，所述n型半导 体粒子含有钛铌复合氧化物、钛钽复合氧化物之中的至少一方的材料。
[0018] 发明的效果
[0019] 本发明的蓄电元件由于蓄电层由无机材料构成，因而安全性优良，且能够进行稳 定的动作。另外，由于制造简单，因而能够进行低成本的制作。再者，与以往技术的构成蓄 电层的n型半导体材料仅使用二氧化钛的蓄电元件相比，可以将蓄电后的电压保持在较高 的水平，从而能够提高充放电容量。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明实施方式的蓄电元件的剖视图。
[0021] 图2是表示图1所示的蓄电元件的蓄电层的构造的图示。
[0022] 图3是表示图1所示的蓄电元件的制造方法的工序图。
[0023] 图4是表示实施例1以及比较例1的蓄电元件放电时的电压随时间变化的曲线 图。
[0024] 符号说明
[0025] 10 基板
[0026] 20第1电极
[0027] 30蓄电层
[0028] 31绝缘材料
[0029] 32 n型半导体粒子
[0030] 40 p型半导体层
[0031] 50第2电极
[0032] 100蓄电元件
【具体实施方式】
[0033] 在专利文献1~3所记载的二次电池中，作为蓄电层中含有的n型金属氧化物半 导体，使用二氧化钛、氧化锡或者氧化锌。但是，专利文献1~3所记载的二次电池存在容 量较小的课题。于是，一般认为通过将蓄电层中含有的n型金属氧化物半导体设计为其它 的金属氧化物，可以实现高容量的二次电池（蓄电元件）。
[0034] 本发明提供一种蓄电元件，其特征在于，其具有：第1电极；第2电极；蓄电层，其 配置于所述第1电极和所述第2电极之间，且含有绝缘材料和n型半导体粒子的混合物；以 及p型半导体层，其配置于所述蓄电层和所述第2电极之间；其中，所述n型半导体粒子含 有钛铌复合氧化物、钛钽复合氧化物之中的至少一方的材料。
[0035] 根据本发明，蓄电元件的充放电容量得以增大。也就是说，构成蓄电层的n型半导 体粒子通过含有钛铌复合氧化物、钛钽复合氧化物之中的至少一方，可以提高蓄电元件的 放电特性。
[0036] 另外，所述n型半导体粒子也可以含有钛铌复合氧化物作为必须成分。
[0037] 另外，钛铌复合氧化物中钛的含量、铌的含量以及氧的含量的合计也可以为80原 子％以上。根据这样的材料，能够使蓄电元件的放电特性得以提高。
[0038] 另外，所述n型半导体粒子也可以含有钛钽复合氧化物作为必须成分。
[0039] 另外，钛钽复合氧化物中钛的含量、钽的含量以及氧的含量的合计也可以为80原 子％以上。根据这样的材料，能够使蓄电元件的放电特性得以提高。
[0040] 另外，所述第1电极或者所述第2电极也可以由选自银、铜、金、铁、铝、镍、钛、铬、 钼以及它们的合金之中的至少1种金属或者导电性氧化物形成。
[0041] 另外，所述P型半导体层也可以包含P型氧化物半导体。根据这样的材料，可以充 分地得到防止电子从第2电极向蓄电层的移动的效果。
[0042]另外，所述p型氧化物半导体也可以是氧化镍或者铜铝氧化物。根据这样的材料， 可以充分地得到防止电子从第2电极向蓄电层的移动的效果。
[0043] 另外，所述绝缘材料也可以是绝缘性树脂或者无机绝缘物。
[0044] 另外，所述绝缘材料也可以是硅有机化合物，所述无机绝缘物也可以是二氧化硅。
[0045] 另外，本发明提供一种蓄电元件的制造方法，所述蓄电元件由第1电极、蓄电层、p 型半导体层以及第2电极依次层叠而成，所述制造方法的特征在于：将有机酸钛金属盐、有 机酸铌金属盐和绝缘材料溶解于溶剂中而制作涂布液；将所述涂布液涂布于所述第1电极 上而形成涂布膜；然后烧成所述涂布膜；并将光照射在烧成所得到的所述涂布膜上而形成 所述蓄电层；在所述蓄电层形成之后，依次形成所述P型半导体层以及所述第2电极。
[0046] 另外，本发明提供一种蓄电元件的制造方法，所述蓄电元件由第1电极、蓄电层、p 型半导体层以及第2电极依次层叠而成，所述制造方法的特征在于：将有机酸钛金属盐、有 机酸钽金属盐和绝缘材料溶解于溶剂中而制作涂布液；将所述涂布液涂布于所述第1电极 上而形成涂布膜，然后烧成所述涂布膜；并将光照射在烧成所得到的所述涂布膜上而形成 所述蓄电层；在所述蓄电层形成之后，依次形成所述P型半导体层以及所述第2电极。
[0047] 根据本发明的蓄电元件的制造方法，可以有效地得到本发明的蓄电元件。
[0048] 以下参照附图，就本发明进行说明。本发明并不局限于以下的实施方式。
[0049] 如图1所示，本实施方式的蓄电元件100具有第1电极20、蓄电层30、p型半导体 层40以及第2电极50。在导电性的第1电极20上，依次层叠有蓄电层30、p型半导体层 40以及第2电极50。第1