包含具有密集部分和稀疏部分的单层碳纳米管的膜及其制造方法、以及具有该膜的材料 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有单层碳纳米管的膜及其制造方法，所述单层碳纳米管具有密集部 分和稀疏部分。特别是涉及通过密集部分在膜上形成类蜂窝结构的、具有单层碳纳米管的 膜及其制造方法。
[0002] 另外，本发明涉及具有上述膜的材料，例如太阳能电池及其制造方法。
【背景技术】
[0003] 碳纳米管、特别是单层碳纳米管，由于其突出的电子特性、光学特性、机械特性和 热特性等，期待应用于新一代纳米器件。
[0004] 其中，考虑到应用于太阳能电池，例如非专利文献1公开了由η型Si和单层碳纳 米管构成的太阳能电池，并公开了带来2. 4%的光转换效率。
[0005] 另外，例如非专利文献2涉及多层碳纳米管，确认了通过将垂直取向多层碳纳米 管膜浸渍于丙酮中，并进行干燥，该膜发生了收缩的现象。非专利文献3使非专利文献2的 技术进一步发展，公开了能够通过多层碳纳米管提供微细的蜂窝结构。
[0006] 在先技术文献
[0007] 非专利文献 I :D. Kozawa, et al.，Appl. Phys. Express, 5 (2012) 042304-042306
[0008] 非专利文献 2 :Chakrapani, Ν·，et al.，Proc. Nat. Acad. Sci.，101，ρρ· 4009-4012
[0009] 非专利文献 3 :De Voider, et al.，Adv. Mat.，22, ρρ· 4384-4389
【发明内容】
[0010] 但是，非专利文献1公开的由单层碳纳米管膜和η型Si构成的太阳能电池中，单 层碳纳米管膜缺乏光透过性，因此存在无法提供作为太阳能电池的充分效率这样的问题。 另外，在η型Si与单层碳纳米管的接触状况方面也存在疑问。
[0011] 另外，非专利文献2或3公开的由多层碳纳米管形成了蜂窝结构，关于其应用没有 得到新的见解。
[0012] 因此，本发明的目的是提供具有单层碳纳米管的膜及其制造方法，所述单层碳纳 米管具有能够充分发挥其特性的形状。
[0013] 另外，本发明的目的除了上述目的以外，还提供具有上述膜的材料，例如太阳能电 池。
[0014] 并且，本发明的目的除了上述目的以外，还提供具有上述膜的材料的制造方法，例 如具有上述膜的太阳能电池的制造方法。
[0015] 本发明人发现了以下发明。
[0016] 〈1> 一种膜，是具有单层碳纳米管的膜，
[0017] 该膜具有单层碳纳米管的密集部分和单层碳纳米管的稀疏部分，
[0018] 通过密集部分在膜上形成类蜂窝结构。
[0019] 〈2>在上述〈1>中，膜可以实质上仅由单层碳纳米管构成。
[0020] 〈3>在上述〈1>中，膜可以仅由单层碳纳米管构成。
[0021] 〈4>在上述〈1>~〈3>的任一项中，单层碳纳米管的平均直径可以为0· 7~3nm， 优选为1~2. 5nm，更优选为1. 8~2. 3nm。
[0022] 〈5>在上述〈1>~〈4>的任一项中，密集部分可以具有其轴向相对于膜垂直取向 了的单层碳纳米管，该垂直取向了的单层碳纳米管的长度可以为1~100 μ m，优选为3~ 30 μ m，更优选为4~8 μ m。
[0023] 〈6>在上述〈1>~〈5>的任一项中，稀疏部分可以实质上仅由其轴向相对于膜水平 配置了的单层碳纳米管构成。
[0024] 〈7>在上述〈1>~〈6>的任一项中，类蜂窝结构的各六边形的一边的平均长度可以 为1~100 μ m，优选为3~30 μ m，更优选为5~15 μ m。
[0025] 〈8> -种材料，具有上述〈1>~〈7>的任一项所述的膜。
[0026] 〈9> 一种太阳能电池，具有上述〈1>~〈7>的任一项所述的膜。
[0027] 〈10>-种膜的制造方法，所述膜具有单层碳纳米管，且该膜具有单层碳纳米管的 密集部分和单层碳纳米管的稀疏部分，所述制造方法通过包含以下工序而得到上述膜：
[0028] 工序A，准备在基板上形成了的具有垂直取向单层碳纳米管的层；和
[0029] 工序B，将形成了具有单层碳纳米管的层的面暴露于选自水和低级醇中的至少1 种的蒸汽中，形成单层碳纳米管的密集部分和单层碳纳米管的稀疏部分，并通过密集部分 在具有单层碳纳米管的层上形成类蜂窝结构。
[0030] 〈11>在上述〈10>中，可以还具有：工序C，在将工序B中得到的产物浸渍于60~ KKTC、优选为70~90°C、更优选为80°C的水中，从基板剥离具有单层碳纳米管的层，剥离 了的该层成为膜。
[0031] 〈12>在上述〈10>或〈11>中，具有单层碳纳米管的层和膜可以实质上仅由单层碳 纳米管构成。
[0032] 〈13>在上述〈10>或〈11>中，具有单层碳纳米管的层和膜可以仅由单层碳纳米管 构成。
[0033] 〈14>在上述〈10>~〈13>的任一项中，单层碳纳米管的平均直径可以为0. 7~ 3nm，优选为1~2. 5nm，更优选为1. 8~2. 3nm。
[0034] 〈15>在上述〈10>~〈14>的任一项的工序A中，具有垂直取向单层碳纳米管的层 的单层碳纳米管的长度可以为1~100 μπι，优选为3~30 μπι，更优选为4~8 μπι。
[0035] 〈16>在上述〈10>~〈15>的任一项中，密集部分可以具有其轴向相对于膜垂直取 向了的单层碳纳米管。
[0036] 〈17>在上述〈10>~〈16>的任一项中，稀疏部分可以实质上仅由其轴向相对于膜 水平配置了的单层碳纳米管构成。
[0037] 〈18>在上述〈10>~〈17>的任一项中，类蜂窝结构的各六边形的一边的平均长度 可以为1~100 μ m，优选为3~30 μ m，更优选为5~15 μ m。
[0038] 〈19> 一种具有膜的材料的制造方法，所述膜具有单层碳纳米管，该膜具有单层碳 纳米管的密集部分和单层碳纳米管的稀疏部分，所述制造方法包含以下工序，得到上述材 料：
[0039] 工序A，准备在基板上形成了的具有垂直取向单层碳纳米管的层；
[0040] 工序B，将形成了具有单层碳纳米管的层的面暴露于选自水和低级醇中的至少1 种的蒸汽中，形成单层碳纳米管的密集部分和单层碳纳米管的稀疏部分，并通过密集部分 在具有单层碳纳米管的层上形成类蜂窝结构；
[0041] 工序C，将工序B中得到的产物浸渍于60~100°C、优选为70~90°C、更优选为 80°C的水中，从基板剥离具有单层碳纳米管的层，剥离了的该层成为膜；以及
[0042] 工序D，将工序C中得到的膜配置在规定位置。
[0043] 〈20>在上述〈19>中，材料可以是太阳能电池。
[0044] 〈21>在上述〈19>或〈20>中，具有单层碳纳米管的层和膜可以仅由单层碳纳米管 构成。
[0045] 〈22>在上述〈19>或〈20>中，具有单层碳纳米管的层和膜可以仅由单层碳纳米管 构成。
[0046] 〈23>在上述〈19>~〈22>的任一项中，单层碳纳米管的平均直径可以为0. 7~ 3nm，优选为1~2. 5nm，更优选为1. 8~2. 3nm。
[0047] 〈24>在上述〈19>~〈23>的任一项的工序A中，具有垂直取向单层碳纳米管的层 的单层碳纳米管的长度可以为1~100 μπι，优选为3~30 μπι，更优选为4~8 μπι。
[0048] 〈25>在上述〈19>~〈24>的任一项中，密集部分可以具有其轴向相对于膜垂直取 向了的单层碳纳米管。
[0049] 〈26>在上述〈19>~〈25>的任一项中，稀疏部分可以实质上仅由其轴向相对于膜 水平配置了的单层碳纳米管构成。
[0050] 〈27>在上述〈19>~〈26>的任一项中，类蜂窝结构的各六边形的一边的平均长度 可以为1~100 μ m，优选为3~30 μ m，更优选为5~15 μ m。
[0051] 根据本发明，能够提供具有单层碳纳米管的膜及其制造方法，所述单层碳纳米管 具有能够充分发挥其特性的形状。
[0052] 另外，根据本发明，除了上述效果以外，还能够提供具有上述膜的材料，例如太阳 能电池。
[0053] 并且，根据本发明，除了上述效果以外，还能够提供具有上述膜的材料的制造方 法，例如具有上述膜的太阳能电池的制造方法。
【附图说明】
[0054] 图1是对于本发明的具有单层碳纳米管的膜，示意性地示出俯视图（b)、俯视图 (b)的A-A'的截面图（c)和俯视图（b)的B-