JP2000228234A - Optoelectronic transducer and optoelctronic chemical battery - Google Patents

Optoelectronic transducer and optoelctronic chemical battery

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JP2000228234A
JP2000228234A JP11029183A JP2918399A JP2000228234A JP 2000228234 A JP2000228234 A JP 2000228234A JP 11029183 A JP11029183 A JP 11029183A JP 2918399 A JP2918399 A JP 2918399A JP 2000228234 A JP2000228234 A JP 2000228234A
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    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pigment-sensitivity-enhanced optoelectronic transducer and a optoelectronic chemical battery which are excellent in a optoelectronic transducer characteristic and durability by the use of a simple manufacturing process. SOLUTION: In this optoelectronic transducer that has a conductive supporting body, a semiconductor fine-particle containing layer that has adsorbed pigment applied to the surface of the conductive supporting body, a charge transferring layer and a couple of electrodes, and is enhanced in pigment sensitivity. This optoelectronic transducer is featured in the charge transfer layer containing a gel electrolyte containing a product provided by reacting a polymer having a hydroxyl group and/or a carboxyl group with a compound having at least two or more isocyanate groups, and this optoelectronic chemical battery uses the transducer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は色素で増感された半
導体微粒子を用いた光電変換素子およびこれを用いた光
電気化学電池に関する。
The present invention relates to a photoelectric conversion element using semiconductor fine particles sensitized with a dye and a photoelectrochemical cell using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】太陽光発電は単結晶シリコン太陽電池、
多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電
池、テルル化カドミウムやセレン化インジウム銅等の化
合物太陽電池が実用化もしくは主な研究開発の対象とな
っているが、普及させる上で製造コスト、原材料確保、
エネルギーペイバックタイムが長い等の問題点を克服す
る必要がある。一方、大面積化や低価格化を指向した有
機材料を用いた太陽電池もこれまでにも多く提案されて
いるが、変換効率が低く、耐久性も悪いという問題があ
った。
2. Description of the Related Art Photovoltaic power generation is a single-crystal silicon solar cell,
Polycrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells, and compound solar cells such as cadmium telluride and indium copper selenide have been put into practical use or subject to major research and development.
It is necessary to overcome problems such as a long energy payback time. On the other hand, many solar cells using an organic material intended to have a large area and a low price have been proposed so far, but have a problem that conversion efficiency is low and durability is poor.

【0003】こうした状況の中で、Nature(第353巻、
第737〜740頁、1991年)および米国特許4927721号等
に、色素によって増感された半導体微粒子を用いた光電
変換素子および太陽電池、ならびにこれを作成するため
の材料および製造技術が開示された。提案された電池
は、ルテニウム錯体によって分光増感された二酸化チタ
ン多孔質薄膜を作用電極とする湿式太陽電池である。こ
の方式の第一の利点は二酸化チタン等の安価な酸化物半
導体を高純度に精製することなく用いることができるた
め、安価な光電変換素子を提供できる点であり、第二の
利点は用いられる色素の吸収がブロードなため、可視光
線のほぼ全波長領域の光を電気に変換できることであ
る。しかし、この素子は、対極との電気的接続を電解質
溶液によって行う湿式太陽電池であるため、長期にわた
って使用すると電解液の枯渇により光電変換効率が著し
く低下したり、素子として機能しなくなることが懸念さ
れている。
Under these circumstances, Nature (Vol. 353,
737-740, 1991) and U.S. Pat.No. 4,492,721 disclose a photoelectric conversion element and a solar cell using semiconductor fine particles sensitized with a dye, and materials and manufacturing techniques for producing the same. . The proposed battery is a wet solar battery using a titanium dioxide porous thin film spectrally sensitized by a ruthenium complex as a working electrode. The first advantage of this method is that an inexpensive oxide semiconductor such as titanium dioxide can be used without purification to a high degree of purity, so that an inexpensive photoelectric conversion element can be provided. Since the absorption of the dye is broad, it is possible to convert light in almost all visible wavelength regions into electricity. However, since this element is a wet type solar cell in which an electrical connection with the counter electrode is made by using an electrolyte solution, there is a concern that when used for a long period of time, the photoelectric conversion efficiency will be significantly reduced due to the exhaustion of the electrolyte, or the element will not function as an element. Have been.

【0004】湿式太陽電池における経時での電解液の枯
渇を防ぐため、国際特許93/20565号に固体電解質を用い
た素子が、また、特開平7-288142号、Solid State Ioni
cs 89(1996)263および特開平9-27352号に架橋ポリエチ
レンオキサイド系高分子固体電解質を用いて固体化した
光電変換素子が、さらに、J.Phys.Chem. 1995,99,1701-
1703にはポリアクリロニトリル系高分子ゲル電解質を用
いて固体化した光電変換素子が提案されている。しかし
ながら、これらの固体電解質を用いた光電変換素子は検
討の結果、ゲル電解質の作製工程が複雑であり、また、
光電変換特性、特に短絡電流密度の低下が大きいことが
判明した。
In order to prevent the electrolyte solution from being depleted with time in a wet type solar cell, an element using a solid electrolyte is disclosed in International Patent No. 93/20565, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-288142, Solid State Ioni.
cs 89 (1996) 263 and JP-A 9-27352, a photoelectric conversion element solidified using a crosslinked polyethylene oxide-based polymer solid electrolyte is further described in J. Phys. Chem. 1995, 99, 1701-
In 1703, a photoelectric conversion element solidified using a polyacrylonitrile-based polymer gel electrolyte is proposed. However, as a result of investigation, photoelectric conversion elements using these solid electrolytes have a complicated gel electrolyte manufacturing process,
It has been found that the photoelectric conversion characteristics, particularly the short-circuit current density, are greatly reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡素
な作製工程で光電変換特性および耐久性に優れた色素増
感光電変換素子および光電気化学電池を提供することで
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dye-sensitized photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell which are excellent in photoelectric conversion characteristics and durability in a simple manufacturing process.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、下記の
本発明を特定する事項によって達成される。 (1) 導電性支持体、この導電性支持体上に塗設され
た色素を吸着した半導体微粒子含有層、電荷移動層およ
び対極を有する色素増感された光電変換素子において、
前記電荷移動層が水酸基および/またはカルボキシル基
を有するポリマーと少なくともイソシアナート基を2個
以上有する化合物とを反応して得られる生成物を含有す
るゲル電解質を含むことを特徴とする光電変換素子。 (2) 水酸基および/またはカルボキシル基を有する
ポリマーが下記式(I)で表されるポリマーである上記
(1)の光電変換素子。
The object of the present invention is achieved by the following items that specify the present invention. (1) a dye-sensitized photoelectric conversion element having a conductive support, a semiconductor fine particle-containing layer coated with a dye coated on the conductive support, a charge transfer layer, and a counter electrode;
A photoelectric conversion element, wherein the charge transfer layer contains a gel electrolyte containing a product obtained by reacting a polymer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group with a compound having at least two isocyanate groups. (2) The photoelectric conversion device according to (1), wherein the polymer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group is a polymer represented by the following formula (I).

【0007】[0007]

【化2】 Embedded image

【0008】[式(I)中、R1は水素原子または炭素原
子数1から4個までのアルキル基を表わす。L1は二価の
連結基を表わし、nは0または1の整数を表す。X1は水
酸基および/またはカルボキシル基を有する一価の有機
基を表わす。Aはエチレン性不飽和基を含有する化合物
から誘導される繰り返し単位を表わす。kおよびmはそれ
ぞれ各繰り返し単位の重量組成比を表わし、kは0.5重量
%以上80重量%以下、mは20重量%以上99.5重量%以下
である。] (3) 式(I)のX1を含む繰り返し単位が誘導される
化合物が、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシ
エチルメタクリレート、メタクリル酸、アクリル酸およ
びビニルアルコールから選択される上記(2)の光電変
換素子。 (4) 式(I)で表されるポリマーのゲル電解質のゲ
ル化前の全構成成分に占める重量分率が0.5重量%以上8
0重量%以下である上記(2)または(3)の光電変換
素子。 (5) 水酸基および/またはカルボキシル基を有する
ポリマーがセルロースのエーテル化物またはエステル化
物である上記(1)の光電変換素子。 (6) 前記セルロースのエーテル化物またはエステル
化物のゲル電解質のゲル化前の全構成成分に占める重量
分率が0.02重量%以上10重量%以下である上記
(5)の光電変換素子。 (7) ゲル電解質がヨウ素およびヨウ素塩を含有する
上記(1)〜(6)のいずれかの光電変換素子。 (8) 前記色素がルテニウム錯体色素またはポリメチ
ン色素である上記(1)〜(7)のいずれかの光電変換
素子。 (9) 前記半導体微粒子含有層が二酸化チタン微粒子
を含有する上記(1)〜(8)のいずれかの光電変換素
子。 (10) 太陽光モジュールに用いられる上記(1)〜
(9)のいずれかの光電変換素子。 (11) 上記(1)〜(9)のいずれかの光電変換素
子を用いた光電気化学電池。
[In the formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. L 1 represents a divalent linking group, and n represents an integer of 0 or 1. X 1 represents a monovalent organic group having a hydroxyl group and / or a carboxyl group. A represents a repeating unit derived from a compound containing an ethylenically unsaturated group. k and m each represent the weight composition ratio of each repeating unit, k is 0.5% by weight or more and 80% by weight or less, and m is 20% by weight or more and 99.5% by weight or less. (3) The photoelectric conversion device according to the above (2), wherein the compound from which the repeating unit containing X 1 of the formula (I) is derived is selected from hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, methacrylic acid, acrylic acid and vinyl alcohol. . (4) The weight fraction of the polymer represented by the formula (I) in all the constituent components of the gel electrolyte before gelation is 0.5% by weight or more.
The photoelectric conversion element according to the above (2) or (3), wherein the content is 0% by weight or less. (5) The photoelectric conversion device according to the above (1), wherein the polymer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group is an etherified product or an esterified product of cellulose. (6) The photoelectric conversion device according to the above (5), wherein the weight fraction of the gelled electrolyte of the etherified or esterified cellulose to all the components before gelation is 0.02% by weight or more and 10% by weight or less. (7) The photoelectric conversion device according to any one of the above (1) to (6), wherein the gel electrolyte contains iodine and an iodine salt. (8) The photoelectric conversion device according to any one of (1) to (7), wherein the dye is a ruthenium complex dye or a polymethine dye. (9) The photoelectric conversion device according to any one of (1) to (8), wherein the semiconductor fine particle-containing layer contains titanium dioxide fine particles. (10) The above (1) to-used for solar modules
The photoelectric conversion element according to any one of (9). (11) A photoelectrochemical cell using the photoelectric conversion element according to any one of (1) to (9).

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下に本発明の態様について説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本
発明の光電変換素子は、導電性支持体、導電性支持体上
に設置される色素により増感した半導体膜(感光層)、
電荷移動層および対極からなる。半導体膜を設置した導
電性支持体は光電変換素子において作用電極として機能
する。この光電変換素子を外部回路で仕事をさせる電池
用途に使用できるようにしたものが光電気化学電池であ
る。感光層は目的に応じて設計され、単層構成でも多層
構成でもよい。感光層に入射した光は色素を励起する。
励起色素はエネルギーの高い電子を有しており、この電
子が色素から半導体微粒子の伝導帯に渡され、さらに拡
散によって導電性支持体に到達する。この時色素分子は
酸化体となっている。光電気化学電池においては導電性
支持体上の電子が外部回路で仕事をしながら対極および
電荷移動層を経て色素酸化体に戻り、色素が再生する。
半導体膜はこの電池の負極として働く。なお、本発明で
はそれぞれの層の境界において(例えば、導電性支持体
の導電層と感光層の境界、感光層と電荷移動層の境界、
電荷移動層と対極の境界など)、各層の構成成分同士が
相互に拡散して混合していてもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments. The photoelectric conversion element of the present invention includes a conductive support, a semiconductor film (photosensitive layer) sensitized by a dye provided on the conductive support,
It consists of a charge transfer layer and a counter electrode. The conductive support on which the semiconductor film is provided functions as a working electrode in the photoelectric conversion element. A photoelectrochemical cell that can use this photoelectric conversion element for a battery that works in an external circuit is used. The photosensitive layer is designed according to the purpose, and may have a single-layer structure or a multilayer structure. Light incident on the photosensitive layer excites the dye.
The excited dye has high-energy electrons, which are transferred from the dye to the conduction band of the semiconductor fine particles and reach the conductive support by diffusion. At this time, the dye molecule is in an oxidized form. In a photoelectrochemical cell, the electrons on the conductive support return to the oxidized dye via the counter electrode and the charge transfer layer while working in an external circuit, and the dye is regenerated.
The semiconductor film functions as a negative electrode of this battery. In the present invention, at the boundary of each layer (for example, the boundary between the conductive layer and the photosensitive layer of the conductive support, the boundary between the photosensitive layer and the charge transfer layer,
The components of each layer, such as the boundary between the charge transfer layer and the counter electrode, may be mutually diffused and mixed.

【0010】本発明における電荷移動層は、ゲル電解質
を含むものであり、ゲル電解質は、後に詳述するよう
に、水酸基および/またはカルボキシル基を有するポリ
マーをイソシアナート基を2個以上有する化合物と反応
させてゲル化したものを含有する。このような反応系で
はゲル化が容易に進行する。また、溶液系の電解質を用
いたときに比べ、経時による光電変換特性の劣化を防止
する効果が格段に向上し、さらには、水酸基やカルボキ
シル基をもたないポリマーを用いた場合に比べても経時
による光電変換特性の劣化が少なくなる。また、架橋ポ
リエチレンオキサイドなど、ほかの高分子ゲル電解質に
比べて光電変換特性が向上する。
The charge transfer layer according to the present invention contains a gel electrolyte. The gel electrolyte comprises a polymer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group and a compound having two or more isocyanate groups, as described later in detail. It contains those gelled by reaction. Gelation proceeds easily in such a reaction system. In addition, the effect of preventing deterioration of the photoelectric conversion characteristics with the lapse of time is significantly improved as compared with the case where a solution-based electrolyte is used, and even more than when a polymer having no hydroxyl group or carboxyl group is used. Deterioration of the photoelectric conversion characteristics over time is reduced. Further, the photoelectric conversion characteristics are improved as compared with other polymer gel electrolytes such as cross-linked polyethylene oxide.

【0011】本発明において、半導体はいわゆる感光体
であり、光を吸収して電荷分離を行い電子と正孔を生ず
る役割を担う。色素増感された半導体では、光吸収およ
びこれによる電子および正孔の発生は主として色素にお
いて起こり、半導体はこの電子を受け取り、伝達する役
割を担う。
In the present invention, the semiconductor is a so-called photoreceptor, and plays a role of absorbing light to separate electric charges to generate electrons and holes. In a dye-sensitized semiconductor, light absorption and the resulting generation of electrons and holes mainly occur in the dye, and the semiconductor is responsible for receiving and transmitting the electrons.

【0012】半導体としてはシリコン、ゲルマニウムの
ような単体半導体の他に、金属のカルコゲニド(例えば
酸化物、硫化物、セレン化物等)に代表されるいわゆる
化合物半導体またはペロブスカイト構造を有する化合物
等を使用することができる。金属のカルコゲニドとして
好ましくはチタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジ
ルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウ
ム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、
ニオブ、もしくはタンタルの酸化物、カドミウム、亜
鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマスの硫化物、カドミウ
ム、鉛のセレン化物、カドミウムのテルル化物等が挙げ
られる。他の化合物半導体としては亜鉛、ガリウム、イ
ンジウム、カドミウム等のリン化物、ガリウムヒ素、銅
−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物等
が挙げられる。
As the semiconductor, a so-called compound semiconductor represented by a metal chalcogenide (eg, oxide, sulfide, selenide, etc.) or a compound having a perovskite structure is used in addition to a simple semiconductor such as silicon and germanium. be able to. Preferably as a metal chalcogenide titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium,
Examples include niobium or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead, silver, antimony, bismuth sulfide, cadmium, selenide of lead, and telluride of cadmium. Other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium and cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide and the like.

【0013】また、ペロブスカイト構造を有する化合物
として好ましくはチタン酸ストロンチウム、チタン酸カ
ルシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニ
オブ酸カリウムが挙げられる。
The compound having a perovskite structure preferably includes strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, and potassium niobate.

【0014】本発明に用いられる半導体としてより好ま
しくは、具体的にはSi、TiO2、SnO2、Fe2O3、WO3、Zn
O、Nb2O5、CdS、ZnS、PbS、Bi2S3、CdSe、CdTe、GaP、I
nP、GaAs、CuInS2、CuInSe2が挙げられる。さらに好ま
しくはTiO2、ZnO、SnO2、Fe2O3、WO3、Nb2O5、CdS、Pb
S、CdSe、InP、GaAs、CuInS2、CuInSe2であり、最も好
ましくはTiO2である。
More preferably, the semiconductor used in the present invention is specifically Si, TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , WO 3 , Zn
O, Nb 2 O 5 , CdS, ZnS, PbS, Bi 2 S 3 , CdSe, CdTe, GaP, I
nP, GaAs, CuInS 2 , and CuInSe 2 are mentioned. More preferably TiO 2, ZnO, SnO 2, Fe 2 O 3, WO 3, Nb 2 O 5, CdS, Pb
S, CdSe, InP, GaAs, CuInS 2 , CuInSe 2 , most preferably TiO 2 .

【0015】本発明に用いられる半導体は、単結晶で
も、多結晶でもよい。変換効率としては単結晶が好まし
いが、製造コスト、原材料確保、エネルギーペイバック
タイム等の点では多結晶が好ましく、特にナノメートル
からマイクロメートルサイズの微粒子半導体が好まし
い。
The semiconductor used in the present invention may be single crystal or polycrystal. Although a single crystal is preferable as the conversion efficiency, a polycrystal is preferable in terms of manufacturing cost, securing of raw materials, energy payback time, and the like, and a fine particle semiconductor having a nanometer to micrometer size is particularly preferable.

【0016】これらの半導体微粒子の粒径は、投影面積
を円に換算したときの直径を用いた平均粒径で一次粒子
として5〜200nmであることが好ましく、特に8〜1
00nmであることが好ましい。また、分散物中の半導体
微粒子(二次粒子)の平均粒径としては0.01〜10
0μmであることが好ましい。
The particle size of these semiconductor fine particles is preferably 5 to 200 nm as primary particles, more preferably 8 to 1 nm, as an average particle size using a diameter when the projected area is converted into a circle.
Preferably it is 00 nm. The average particle size of the semiconductor fine particles (secondary particles) in the dispersion is 0.01 to 10
It is preferably 0 μm.

【0017】また、2種類以上の粒子サイズ分布の異な
る微粒子を混合して用いてもよく、この場合、小さい粒
子の平均サイズは5nm以下であってもよい。また、入射
光を散乱させて光捕獲率を向上させる目的で、粒子サイ
ズの大きな、例えば300nm程度の半導体粒子を混合し
てもよい。
Further, two or more kinds of fine particles having different particle size distributions may be mixed and used. In this case, the average size of the small particles may be 5 nm or less. In addition, semiconductor particles having a large particle size, for example, about 300 nm may be mixed for the purpose of improving the light capture rate by scattering incident light.

【0018】半導体微粒子の作製法は、作花済夫の「ゾ
ル−ゲル法の科学」アグネ承風社(1988年)、技術
情報協会の「ゾル−ゲル法による薄膜コーティング技
術」(1995)等に記載のゾル−ゲル法、杉本忠夫の
「新合成法ゲルーゾル法による単分散粒子の合成とサイ
ズ形態制御」 まてりあ、第35巻、第9号 1012
頁から1018頁(1996)記載のゲルーゾル法が好
ましい。
The method for producing semiconductor fine particles is described in "Sol-Gel Method Science" by Akio Sakuhana, Agne Shofusha (1988), and "Thin Film Coating Technology by Sol-Gel Method" (1995) by Technical Information Association. Tadao Sugimoto, "Synthesis of Monodisperse Particles and Control of Size and Morphology by New Synthetic Gel-Sol Method", Materia, Vol. 35, No. 9, 1012
The gel-sol method described on pages 10 to 1018 (1996) is preferred.

【0019】またDegussa社が開発した塩化物を
酸水素炎中で高温加水分解により酸化物を作製する方法
も好ましい。
It is also preferred to use a method developed by Degussa to produce an oxide by high-temperature hydrolysis of chloride in an oxyhydrogen flame.

【0020】また酸化チタンの場合は上記のゾル−ゲル
法、ゲルーゾル法、塩化物を酸水素炎中で高温加水分解
法がいずれも好ましいが、さらに清野学の「酸化チタン
物性と応用技術」技報堂出版(1997)に記載の硫
酸法、塩素法を用いることもできる。
In the case of titanium oxide, the above-mentioned sol-gel method, gel-sol method, and high-temperature hydrolysis method of chloride in an oxyhydrogen flame are all preferable, but furthermore, Manabu Kiyono's "Titanium oxide physical properties and applied technology" Gihodo The sulfuric acid method and chlorine method described in Publication (1997) can also be used.

【0021】酸化チタンの場合は上記のゾル−ゲル法の
うち、特にバーブ等の「ジャーナル・オブ・アメリカン
・セラミック・ソサエティー 第80巻、第12号、3
157ページから3171ページ(1997)」記載の
ものと、バーンサイド等の「ケミカル・マテリアルズ
第10巻 第9号、2419ページから2425ペー
ジ」記載の方法が好ましい。
In the case of titanium oxide, among the sol-gel methods described above, in particular, Barb et al., "Journal of American Ceramic Society, Vol. 80, No. 12, No. 3,
Pages 157 to 3171 (1997) ”and“ Chemical Materials ”such as Burnside
Vol. 10, No. 9, pages 2419 to 2425 ".

【0022】導電性支持体は、金属のように支持体その
ものに導電性があるものか、または表面に導電剤層(導
電層)を有するガラスもしくはプラスチックの支持体を
使用することができる。後者の場合好ましい導電剤とし
ては金属(例えば白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロ
ジウム、インジウム等)、炭素、もしくは導電性の金属
酸化物(インジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ
素をドープしたもの等)が挙げられる。上記導電剤層の
厚さは、0.02〜10μm程度であることが好まし
い。
As the conductive support, a support such as a metal which has conductivity itself, or a glass or plastic support having a conductive agent layer (conductive layer) on the surface can be used. In the latter case, a preferable conductive agent is a metal (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), carbon, or a conductive metal oxide (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine). And the like). The conductive agent layer preferably has a thickness of about 0.02 to 10 μm.

【0023】導電性支持体は表面抵抗が低い程よい。好
ましい表面抵抗の範囲としては100Ω/cm2以下であ
り、さらに好ましくは40Ω/cm2以下である。この下限
には特に制限はないが、通常0.1Ω/cm2程度であ
る。
The lower the surface resistance of the conductive support, the better. The preferred range of the surface resistance is 100 Ω / cm 2 or less, and more preferably 40 Ω / cm 2 or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually about 0.1 Ω / cm 2 .

【0024】導電性支持体は実質的に透明であることが
好ましい。実質的に透明であるとは光の透過率が10%
以上であることを意味し、50%以上であることが好ま
しく、70%以上が特に好ましい。透明導電性支持体と
してはガラスもしくはプラスチックに導電性の金属酸化
物を塗設したものが好ましい。この中でもフッ素をドー
ピングした二酸化スズからなる導電層を低コストのソー
ダ石灰フロートガラスでできた透明基板上に堆積した導
電性ガラスが特に好ましい。また、低コストでフレキシ
ブルな光電変換素子または光電気化学電池には、透明ポ
リマーフィルムに上記導電層を設けたものを用いるのが
よい。透明ポリマーフィルムには、テトラアセチルセル
ロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PE
T),ポリエチレンナフタレート(PEN)、シンジオ
クタチックポリステレン(SPS)、ポリフェニレンス
ルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリ
アクレート(PAr)、ポリスルフォン(PSF)、ポ
リエステルスルフォン(PES)、ポリエーテルイミド
(PEI)、環状ポリオレフィン、ブロム化フェノキシ
等がある。透明導電性支持体を用いる場合、光はその支
持体側から入射させることが好ましい。この場合、導電
性金属酸化物の塗布量はガラスもしくはプラスチックの
支持体1m2当たり0.01〜100gが好ましい。
Preferably, the conductive support is substantially transparent. Substantially transparent means that light transmittance is 10%
The above means that it is preferably at least 50%, particularly preferably at least 70%. As the transparent conductive support, glass or plastic coated with a conductive metal oxide is preferable. Among them, conductive glass in which a conductive layer made of tin dioxide doped with fluorine is deposited on a transparent substrate made of low-cost soda-lime float glass is particularly preferable. In addition, for a low-cost and flexible photoelectric conversion element or photoelectrochemical cell, a transparent polymer film provided with the above conductive layer is preferably used. Transparent polymer films include tetraacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PE)
T), polyethylene naphthalate (PEN), syndioctatic polysterene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyacrylate (PAr), polysulfone (PSF), polyester sulfone (PES), polyether There are imide (PEI), cyclic polyolefin, brominated phenoxy and the like. When a transparent conductive support is used, it is preferable that light be incident from the support side. In this case, the coating amount of the conductive metal oxide is preferably 0.01 to 100 g per 1 m 2 of a glass or plastic support.

【0025】透明導電性基板の抵抗を下げる目的で金属
リードを用いてもよい。金属リードの材質はアルミニウ
ム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属が好ましく、
特にアルミニウム、銀が好ましい。金属リードは透明基
板に蒸着、スッパタリング等で設置し、その上にフッ素
をドープした酸化スズ、またはITO膜からなる透明導
電層を設けることが好ましい。また上記の透明導電層を
透明基板に設けたあと、透明導電層上に金属リードを設
置することも好ましい。金属リード設置による入射光量
の低下は1〜10%、より好ましくは1〜5%である。
Metal leads may be used to reduce the resistance of the transparent conductive substrate. The material of the metal lead is preferably a metal such as aluminum, copper, silver, gold, platinum and nickel,
Particularly, aluminum and silver are preferable. It is preferable that the metal lead is provided on a transparent substrate by vapor deposition, sputtering, or the like, and a transparent conductive layer made of tin oxide doped with fluorine or an ITO film is provided thereon. It is also preferable to provide a metal lead on the transparent conductive layer after providing the transparent conductive layer on a transparent substrate. The decrease in the amount of incident light due to the installation of the metal leads is 1 to 10%, more preferably 1 to 5%.

【0026】半導体微粒子を導電性支持体上に塗設する
方法としては、半導体微粒子の分散液またはコロイド溶
液を導電性支持体上に塗布する方法、前述のゾル−ゲル
法などが挙げられる。光電変換素子の量産化、液物性や
支持体の融通性を考えた場合、湿式の膜付与方式が比較
的有利である。湿式の膜付与方式としては、塗布法、印
刷法が代表的である。
Examples of the method of applying the semiconductor fine particles on the conductive support include a method of applying a dispersion or colloid solution of the semiconductor fine particles on the conductive support, and the above-mentioned sol-gel method. In consideration of mass production of photoelectric conversion elements, liquid physical properties, and flexibility of a support, a wet film forming method is relatively advantageous. As a wet type film applying method, a coating method and a printing method are typical.

【0027】半導体微粒子の分散液を作成する方法とし
ては前述のゾル-ゲル法の他、乳鉢ですり潰す方法、ミ
ルを使って粉砕しながら分散する方法、あるいは半導体
を合成する際に溶媒中で微粒子として析出させそのまま
使用する方法等が挙げられる。分散媒としては水または
各種の有機溶媒(例えばメタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール、ジクロロメタン、アセトン、アセ
トニトリル、酢酸エチル等)が挙げられる。分散の際、
必要に応じてポリマー、界面活性剤、酸、もしくはキレ
ート剤などを分散助剤として用いてもよい。
As a method for preparing a dispersion of semiconductor fine particles, in addition to the above-mentioned sol-gel method, a method of grinding in a mortar, a method of dispersing while pulverizing using a mill, or a method of synthesizing a semiconductor in a solvent when synthesizing a semiconductor. A method of precipitating it as fine particles and using it as it is may be mentioned. Examples of the dispersion medium include water and various organic solvents (eg, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, ethyl acetate, etc.). When dispersing,
If necessary, a polymer, a surfactant, an acid, a chelating agent or the like may be used as a dispersing aid.

【0028】塗布方法としては、アプリケーション系と
してローラ法、ディップ法、メータリング系としてエア
ーナイフ法、ブレード法等、またアプリケーションとメ
ータリングを同一部分でできるものとして、特公昭58
−4589号公報に開示されているワイヤーバー法、米
国特許2681294号、同2761419号、同27
61791号等に記載のスライドホッパ法、エクストル
ージョン法、カーテン法等が好ましい。また汎用機とし
てスピン法やスプレー法も好ましく用いられる。
The application method includes a roller method and a dip method as an application system, an air knife method and a blade method as a metering system, and a method in which application and metering can be performed in the same part.
No. 4,589,294, U.S. Pat. No. 2,761,419, and U.S. Pat.
A slide hopper method, an extrusion method, a curtain method and the like described in US Pat. As a general-purpose machine, a spin method or a spray method is also preferably used.

【0029】湿式印刷方法としては、従来から凸版、オ
フセット、グラビアの3大印刷法をはじめ、凹版、ゴム
版、スクリーン印刷等が好ましい。
As the wet printing method, three types of printing methods such as relief printing, offset printing and gravure printing, intaglio printing, rubber printing and screen printing have been conventionally preferred.

【0030】前記方法の中から、液粘度やウェット厚み
により好ましい膜付与方式を選択する。
From the above methods, a preferable film forming method is selected according to the liquid viscosity and the wet thickness.

【0031】液粘度は半導体微粒子の種類や分散性、使
用溶媒種、界面活性剤やバインダー等の添加剤により大
きく左右される。高粘度液(例えば0.01〜500Po
ise)ではエクストルージョン法やキャスト法が好まし
く、低粘度液(例えば0.1Poise以下)ではスライド
ホッパー法もしくはワイヤーバー法もしくはスピン法が
好ましく、均一な膜にすることが可能である。
The liquid viscosity is greatly affected by the type and dispersibility of the semiconductor fine particles, the type of solvent used, and additives such as a surfactant and a binder. High viscosity liquid (for example, 0.01 to 500 Po
In ise), an extrusion method or a casting method is preferable, and in a low-viscosity liquid (for example, 0.1 Poise or less), a slide hopper method, a wire bar method, or a spin method is preferable, and a uniform film can be formed.

【0032】なお、エクストルージョン法による低粘度
液の塗布の場合でも塗布量がある程度の量あれば塗布は
可能である。
In the case of applying a low-viscosity liquid by the extrusion method, the application is possible if the applied amount is a certain amount.

【0033】また半導体微粒子の高粘度ペーストの塗設
にはしばしばスクリーン印刷が用いられており、この手
法を使うこともできる。
Screen printing is often used for applying a high-viscosity paste of semiconductor fine particles, and this method can also be used.

【0034】このように塗布液の液粘度、塗布量、支持
体、塗布速度等のパラメータに対応して、適宜ウェット
膜の付与方式を選択すればよい。
As described above, a method of applying a wet film may be appropriately selected according to parameters such as the liquid viscosity of the coating liquid, the coating amount, the support, and the coating speed.

【0035】さらに、半導体微粒子層は単層と限定する
必要はない。微粒子の粒径の違った分散液を多層塗布す
ることも可能であり、また半導体の種類が異なる、ある
いはバインダー、添加剤の組成が異なる塗布層を多層塗
布することもでき、また一度の塗布で膜厚が不足の場合
にも多層塗布は有効である。多層塗布には、エクストル
ージョン法またはスライドホッパー法が適している。ま
た多層塗布をする場合は同時に多層を塗布しても良く、
数回から十数回順次重ね塗りしてもよい。さらに順次重
ね塗りであればスクリーン印刷法も好ましく使用でき
る。
Further, the semiconductor fine particle layer need not be limited to a single layer. It is also possible to apply a multi-layer coating of dispersions having different particle diameters of fine particles.Also, it is possible to apply a multi-layer coating of different types of semiconductors or different coating compositions of binders and additives. Even when the film thickness is insufficient, the multilayer coating is effective. The extrusion method or slide hopper method is suitable for multi-layer coating. In the case of multi-layer coating, multiple layers may be coated at the same time,
It may be applied several times to several tens of times sequentially. Furthermore, a screen printing method can also be preferably used in the case of successive coating.

【0036】一般に、半導体微粒子含有層の厚みが増大
するほど単位投影面積当たりの担持色素量が増えるため
光の捕獲率が高くなるが、生成した電子の拡散距離が増
すため電荷再結合によるロスも大きくなる。したがっ
て、半導体微粒子層には好ましい厚さが存在するが、典
型的には0.1〜100μmである。光電気化学電池と
して用いる場合は1〜30μmであることが好ましく、
2〜25μmであることがより好ましい。半導体微粒子
の支持体1m2当たりの塗布量は0.5〜400g、さら
には5〜100gが好ましい。
In general, as the thickness of the layer containing semiconductor fine particles increases, the amount of dye carried per unit projected area increases, so that the light trapping rate increases. However, the diffusion distance of generated electrons increases, and the loss due to charge recombination also increases. growing. Therefore, the semiconductor fine particle layer has a preferable thickness, but typically has a thickness of 0.1 to 100 μm. When used as a photoelectrochemical cell, the thickness is preferably 1 to 30 μm,
More preferably, it is 2 to 25 μm. The coating amount per support 1 m 2 of the semiconductor fine particles 0.5~400G, more 5~100g is preferred.

【0037】半導体微粒子は導電性支持体に塗布した後
に粒子同士を電子的にコンタクトさせるため、および塗
膜強度の向上や支持体との密着性を向上させるために加
熱処理することが好ましい。好ましい加熱処理温度の範
囲は40℃以上700℃未満であり、より好ましくは1
00℃以上600℃以下である。また加熱処理時間は1
0分〜10時間程度である。ポリマーフィルムなど融点
や軟化点の低い支持体を用いる場合は、高温処理は支持
体の劣化を招くため、好ましくない。また、コストの観
点からもできる限り低温であることが好ましい。低温化
は、先に述べた5nm以下の小さい半導体微粒子の併用や
鉱酸の存在下での加熱処理等により可能である。
The semiconductor fine particles are preferably subjected to a heat treatment in order to bring the particles into electronic contact with each other after being applied to the conductive support, and to improve the strength of the coating film and the adhesion to the support. A preferred range of the heat treatment temperature is 40 ° C. or more and less than 700 ° C.,
It is not less than 00 ° C and not more than 600 ° C. The heat treatment time is 1
It is about 0 minutes to 10 hours. When a support having a low melting point or softening point, such as a polymer film, is used, high-temperature treatment is not preferable because the support is deteriorated. Further, it is preferable that the temperature is as low as possible from the viewpoint of cost. The lowering of the temperature can be achieved by the above-mentioned combination of small semiconductor particles having a size of 5 nm or less, heat treatment in the presence of a mineral acid, and the like.

【0038】また、加熱処理後、半導体粒子の表面積を
増大させたり、半導体粒子近傍の純度を高め、色素から
半導体粒子への電子注入効率を高める目的で、例えば四
塩化チタン水溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水
溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行ってもよい。
After the heat treatment, chemical plating using, for example, an aqueous solution of titanium tetrachloride for the purpose of increasing the surface area of the semiconductor particles, increasing the purity in the vicinity of the semiconductor particles, and increasing the efficiency of electron injection from the dye into the semiconductor particles. Alternatively, electrochemical plating using an aqueous solution of titanium trichloride may be performed.

【0039】半導体微粒子は多くの色素を吸着すること
ができるように表面積の大きいものが好ましい。このた
め半導体微粒子層を支持体上に塗設した状態での表面積
は、投影面積に対して10倍以上であることが好まし
く、さらに100倍以上であることが好ましい。この上
限には特に制限はないが、通常1000倍程度である。
It is preferable that the semiconductor fine particles have a large surface area so that many dyes can be adsorbed. For this reason, the surface area in the state where the semiconductor fine particle layer is coated on the support is preferably at least 10 times, more preferably at least 100 times the projected area. The upper limit is not particularly limited, but is usually about 1000 times.

【0040】本発明に使用する色素は金属錯体色素また
はポリメチン色素が好ましい。使用する色素は1種類で
もよいし、2種以上混合して用いてもよい。光電変換の
波長域をできるだけ広くしたり、目的とする光源の波長
域に合わせるように混合する色素を選ぶことができる。
こうした色素は半導体微粒子の表面に対する適当な結合
基(interlocking group)を有していることが好まし
い。好ましい結合基としては、COOH基、SO3H基、シアノ
基、-P(O)(OH)2基、-OP(O)(OH)2基、または、オキシ
ム、ジオキシム、ヒドロキシキノリン、サリチレートお
よびα−ケトエノレートのようなπ伝導性を有するキレ
ート化基が挙げられる。この中でもCOOH基、-P(O)(OH)2
基、-OP(O)(OH)2基が特に好ましい。これらの基はアル
カリ金属等と塩を形成していてもよく、また分子内塩を
形成していてもよい。また、ポリメチン色素の場合、メ
チン鎖がスクアリリウム環やクロコニウム環を形成する
場合のように酸性基を有するなら、この部分を結合基と
してもよい。
The dye used in the present invention is preferably a metal complex dye or a polymethine dye. One type of dye may be used, or two or more types may be used in combination. The dye to be mixed can be selected so as to widen the wavelength range of the photoelectric conversion as much as possible or to match the wavelength range of the target light source.
Such a dye preferably has an appropriate interlocking group for the surface of the semiconductor fine particles. Preferred linking groups, COOH groups, SO 3 H group, a cyano group, -P (O) (OH) 2 group, -OP (O) (OH) 2 group, or, oxime, dioxime, hydroxyquinoline, salicylate and Chelating groups having π conductivity, such as α-keto enolate. Among them, COOH group, -P (O) (OH) 2
The group, -OP (O) (OH) 2, is particularly preferred. These groups may form a salt with an alkali metal or the like, or may form an intramolecular salt. In the case of a polymethine dye, if the methine chain has an acidic group as in the case of forming a squarylium ring or a croconium ring, this portion may be used as a bonding group.

【0041】本発明に使用する色素が金属錯体色素の場
合、ルテニウム錯体色素が好ましく、さらに下記式(I
I)で表される色素が好ましい。 式(II) (Y1)pRuBabc 式中、pは0〜2であり、好ましくは2である。Ruは
ルテニウムを表す。Y 1はCl、SCN、H2O、Br、
I、CN、NCO、およびSeCNから選択される配位
子である。Ba、Bb、Bcはそれぞれ独立に以下のB-1
〜B-8から選択される有機配位子である。
When the dye used in the present invention is a metal complex dye,
In this case, a ruthenium complex dye is preferable, and further, the following formula (I
The dyes represented by I) are preferred. Formula (II) (Y1)pRuBaBbBc In the formula, p is 0 to 2, preferably 2. Ru is
Represents ruthenium. Y 1Is Cl, SCN, HTwoO, Br,
Coordination selected from I, CN, NCO, and SeCN
I am a child. Ba, Bb, BcIs independently the following B-1
Or an organic ligand selected from B-8.

【0042】[0042]

【化3】 Embedded image

【0043】[0043]

【化4】 Embedded image

【0044】ここで、Raは水素原子、ハロゲン原子、
炭素原子数(以下C数という)1〜12個で置換もしく
は無置換のアルキル基、C数7〜12個で置換もしくは
無置換のアラルキル基、またはC数6〜12個で置換も
しくは無置換のアリール基を表す。上記のアルキル基、
アラルキル基のアルキル部分は直鎖状であっても分岐状
であってもよく、アリール基、アラルキル基のアリール
部分は単環であっても多環(縮合環、環集合)であって
もよい。
Here, Ra is a hydrogen atom, a halogen atom,
A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms (hereinafter referred to as C number), an aralkyl group substituted or unsubstituted with 7 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted with 6 to 12 carbon atoms Represents an aryl group. The above alkyl group,
The alkyl portion of the aralkyl group may be linear or branched, and the aryl portion of the aralkyl group may be monocyclic or polycyclic (condensed ring, ring assembly). .

【0045】本発明に用いられるルテニウム錯体色素と
しては、例えば、米国特許4927721号、同4684537号、同
5084365号、同5350644号、同5463057号、同5525440号お
よび特開平7-249790号明細書に記載の錯体色素が挙げら
れる。
The ruthenium complex dyes used in the present invention include, for example, US Pat.
Complex dyes described in 5084365, 5350644, 5463057, 5525440 and JP-A-7-249790.

【0046】以下に本発明に使用する金属錯体色素の好
ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
Preferred specific examples of the metal complex dye used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these.

【0047】[0047]

【化5】 Embedded image

【0048】[0048]

【化6】 Embedded image

【0049】[0049]

【化7】 Embedded image

【0050】本発明に使用する色素がポリメチン色素で
ある場合、下記式(III)または式(IV)で表される色
素が好ましい。
When the dye used in the present invention is a polymethine dye, a dye represented by the following formula (III) or (IV) is preferred.

【0051】[0051]

【化8】 Embedded image

【0052】式中、RbおよびRfは各々水素原子、アル
キル基、アリール基、または複素環基を表し、Rc〜Re
は各々水素原子または置換基を表す。Rb〜Rfは互いに
結合して環を形成してもよい。X11およびX12は各々窒
素、酸素、硫黄、セレン、テルルを表す。n11およびn
13は各々0〜2の整数を表し、n12は1〜6の整数を表
す。式(III)で表される化合物は分子全体の電荷に応
じて対イオンを有してもよい。
In the formula, R b and R f each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, and R c to R e
Represents a hydrogen atom or a substituent. R b to R f may combine with each other to form a ring. X 11 and X 12 each represent nitrogen, oxygen, sulfur, selenium, or tellurium. n 11 and n
13 represents an integer of 0 to 2; n 12 represents an integer of 1 to 6; The compound represented by the formula (III) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule.

【0053】上記におけるアルキル基、アリール基、複
素環基は、置換基を有していてもよい。アルキル基は直
鎖であっても分岐鎖であってもよく、アリール基、複素
環基は、単環でも、多環(縮合環、環集合)であっても
よい。またRb〜Rfによって形成される環は、置換基を
有していてもよく、単環であっても縮合環であってもよ
い。
The above alkyl group, aryl group and heterocyclic group may have a substituent. The alkyl group may be linear or branched, and the aryl group and the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic (condensed ring, ring assembly). The ring formed by R b to R f may have a substituent and may be a single ring or a condensed ring.

【0054】[0054]

【化9】 Embedded image

【0055】式中、Zaは含窒素複素環を形成するに必
要な非金属原子群を表す。Rgはアルキル基またはアリ
ール基である。Qは式(IV)で表される化合物がメチン
色素を形成するのに必要なメチン基またはポリメチン基
を表す。X13は電荷均衡対イオンを表し、n14は分子の
電荷を中和するのに必要な0以上10以下の数を表す。
[0055] In the formula, Z a represents a non-metallic atomic group necessary for forming a nitrogen-containing heterocyclic ring. R g is an alkyl group or an aryl group. Q represents a methine group or a polymethine group necessary for the compound represented by the formula (IV) to form a methine dye. X 13 represents a charge balancing counter ion, and n 14 represents a number from 0 to 10 required to neutralize the charge of the molecule.

【0056】上記のZaで形成される含窒素複素環は置
換基を有していてもよく、単環であっても縮合環であっ
てもよい。また、アルキル基、アリール基は置換基を有
していてもよく、アルキル基は直鎖であっても分岐鎖で
あってもよく、アリール基は単環であっても多環(縮合
環、環集合)であってもよい。
[0056] nitrogen-containing heterocyclic ring formed by the above Z a may have a substituent, may be a condensed ring may be a single ring. Further, the alkyl group and the aryl group may have a substituent, the alkyl group may be linear or branched, and the aryl group may be monocyclic or polycyclic (condensed ring, Ring set).

【0057】式(IV)で表される色素は、下記式(IV
−a)〜(IV−d)で表される色素であることが好ま
しい。
The dye represented by the formula (IV) has the following formula (IV)
The dyes represented by -a) to (IV-d) are preferable.

【0058】[0058]

【化10】 Embedded image

【0059】式(IV−a)〜(IV−d)中、R11
15、R21〜R24、R31〜R33、およびR41〜R43はそ
れぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、また
は複素環基を表し、Y11、Y12、Y21、Y22、Y31〜Y
35およびY41〜Y46はそれぞれ独立に酸素、硫黄、セレ
ン、テルル、−CR1617−、または−NR18−を表
す。R16〜R18はそれぞれ独立に水素原子、アルキル
基、アリール基、または複素環基を表す。Y23はO-
-、Se-、Te-、または−NR18 -を表す。V11、V
1 2、V21、V22、V31およびV41はそれぞれ独立に置換
基を表し、n15、n31およびn41はそれぞれ独立に1〜
6の整数を表す。
In the formulas (IV-a) to (IV-d), R 11 to
R 15 , R 21 to R 24 , R 31 to R 33 , and R 41 to R 43 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and Y 11 , Y 12 , Y 21 , Y 22, Y 31 ~Y
35 and Y 41 to Y 46 each independently represent oxygen, sulfur, selenium, tellurium, -CR 16 R 17 - represents a -, or -NR 18. R 16 to R 18 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. Y 23 is O -,
S -, Se -, Te - , or -NR 18 - represents a. V 11, V
1 2, V 21, V 22 , V 31 and V 41 each independently represents a substituent, n 15, n 31 and n 41 are 1 independently
Represents an integer of 6.

【0060】上記におけるアルキル基、アリール基、複
素環基は置換基を有していてもよく、アルキル基は直鎖
であっても分岐鎖であってもよく、アリール基、複素環
基は単環であっても多環(縮合環、環集合)であっても
よい。
The alkyl group, aryl group and heterocyclic group in the above may have a substituent, the alkyl group may be linear or branched, and the aryl group and heterocyclic group may be a single group. It may be a ring or a polycyclic (condensed ring, ring assembly).

【0061】以上のようなポリメチン色素の具体例はM.
Okawara,T.Kitao,T.Hirasima, M.Matuoka著Organic Col
orants(Elsevier)等に詳しく記載されている。
Specific examples of the above polymethine dyes are described in M.
Organic Col by Okawara, T. Kitao, T. Hirasima, M. Matuoka
orants (Elsevier) and others.

【0062】以下に式(III)または(IV)で表される
ポリメチン色素の好ましい具体例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。
Preferred specific examples of the polymethine dye represented by the formula (III) or (IV) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0063】[0063]

【化11】 Embedded image

【0064】[0064]

【化12】 Embedded image

【0065】[0065]

【化13】 Embedded image

【0066】[0066]

【化14】 Embedded image

【0067】[0067]

【化15】 Embedded image

【0068】[0068]

【化16】 Embedded image

【0069】[0069]

【化17】 Embedded image

【0070】[0070]

【化18】 Embedded image

【0071】[0071]

【化19】 Embedded image

【0072】式(III)および式(IV)で表される化合
物は、エフ・エム・ハーマー(F.M.Harmer)著「ヘテロサ
イクリック・コンパウンズ−シアニンダイズ・アンド・
リレィティド・コンパウンズ(Heterocyclic Compounds-
Cyanine Dyes and Related Compounds)」、ジョン・ウ
ィリー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons)社−ニュ
ーヨーク、ロンドン、1964年刊、デー・エム・スタ
ーマー(D.M.Sturmer)著「ヘテロサイクリック・コンパ
ウンズースペシャル・トピックス・イン・ヘテロサイク
リック・ケミストリー(Heterocyclic Compounds-Specia
l topics in heterocyclic chemistry)」、第18章、
第14節、第482から515項、ジョン・ウィリー・
アンド・サンズ(John Wiley & Sons)社−ニューヨー
ク、ロンドン、1977年刊、「ロッズ・ケミストリー
・オブ・カーボン・コンパウンズ(Rodd's Chemistry of
Carbon Compounds)」2nd.Ed.vol.IV,partB,1977
刊、第15章、第369から422項、エルセビア・サ
イエンス・パブリック・カンパニー・インク(Elsevier
Science Publishing Company Inc.)社刊、ニューヨー
ク、英国特許第1,077,611号などに記載の方法に基づい
て合成することができる。
The compounds represented by the formulas (III) and (IV) are described in "Heterocyclic Compounds-Cyanine Soybeans &Co.," by FM Harmer.
Related Compounds (Heterocyclic Compounds-
Cyanine Dyes and Related Compounds), John Wiley & Sons, Inc.- New York, London, 1964, DMSturmer, Heterocyclic Compounds-Special Topics. In Heterocyclic Compounds-Specia
l topics in heterocyclic chemistry), Chapter 18,
Section 14, Sections 482-515, John Willie
John Wiley & Sons, New York, London, 1977, "Rodd's Chemistry of Carbon Compounds"
Carbon Compounds) '' 2nd.Ed.vol.IV, partB, 1977
Published in Chapter 15, Chapters 369-422, Elsevier Science Public Company, Inc.
It can be synthesized based on the method described in Science Publishing Company Inc., New York, UK Patent No. 1,077,611, and the like.

【0073】半導体微粒子に色素を吸着させる方法は色
素溶液中によく乾燥した半導体微粒子を含有する作用電
極を浸漬するか、もしくは色素溶液を半導体微粒子層に
塗布して吸着させる方法を用いることができる。前者の
場合、浸漬法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法
などが使える。後者の塗布方法としては、ワイヤーバー
法、スライドホッパ法、エクストルージョン法、カーテ
ン法、スピン法、スプレー法があり、印刷方法として
は、凸版、オフセット、グラビア、スクリーン印刷等が
ある。
As a method of adsorbing the dye on the semiconductor fine particles, a method of immersing the working electrode containing the semiconductor particles which are well dried in the dye solution or applying the dye solution to the semiconductor fine particle layer and adsorbing the dye can be used. . In the former case, a dipping method, a dipping method, a roller method, an air knife method, or the like can be used. The latter coating method includes a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, and a spray method, and the printing method includes letterpress, offset, gravure, screen printing, and the like.

【0074】液粘度も半導体微粒子層の形成時と同様
に、高粘度液(例えば0.01〜500Poise)ではエ
クストルージョン法の他、各種印刷法が、低粘度液(例
えば0.1Poise以下)ではスライドホッパー法もしく
はワイヤーバー法もしくはスピン法が適していて、均一
な膜にすることが可能である。
As in the case of the formation of the semiconductor fine particle layer, the liquid viscosity can be determined by various printing methods other than the extrusion method for a high viscosity liquid (for example, 0.01 to 500 Poise) and the low viscosity liquid (for example, 0.1 Poise or less). A slide hopper method, a wire bar method, or a spin method is suitable, and a uniform film can be obtained.

【0075】このように色素塗布液の液粘度、塗布量、
支持体、塗布速度等のパラメータに対応して、適宜付与
方式を選択すればよい。塗布後の色素吸着に要する時間
は、量産化を考えた場合、なるべく短い方がよい。
As described above, the viscosity of the dye coating solution, the coating amount,
An application method may be appropriately selected according to parameters such as a support and a coating speed. The time required for dye adsorption after coating should be as short as possible in consideration of mass production.

【0076】未吸着の色素の存在は素子性能の外乱にな
るため、吸着後速やかに洗浄によって除去することが好
ましい。湿式洗浄槽を使い、アセトニトリル等の極性溶
剤、アルコール系溶剤のような有機溶媒で洗浄を行うの
がよい。また、吸着色素量を増大させるため、加熱処理
を吸着前に行うことが好ましい。加熱処理後、半導体微
粒子表面に水が吸着するのを避けるため、常温に戻さず
40〜80℃の間で素早く色素を吸着させることも好ま
しい。
Since the presence of unadsorbed dye causes disturbance of device performance, it is preferable to remove the dye by washing immediately after adsorption. It is preferable to perform cleaning with a polar solvent such as acetonitrile and an organic solvent such as an alcohol solvent using a wet cleaning tank. In order to increase the amount of the adsorbed dye, it is preferable to perform the heat treatment before the adsorption. After the heat treatment, in order to avoid adsorption of water on the surface of the semiconductor fine particles, it is also preferable to quickly adsorb the dye at 40 to 80 ° C. without returning to normal temperature.

【0077】色素の使用量は、全体で、支持体1m2当た
り0.01〜100ミリモルが好ましい。また、色素の
半導体微粒子に対する吸着量は半導体微粒子1gに対し
て0.01〜1ミリモルが好ましい。
The amount of the dye used is preferably from 0.01 to 100 mmol per m 2 of the support. The amount of the dye adsorbed on the semiconductor fine particles is preferably 0.01 to 1 mmol per 1 g of the semiconductor fine particles.

【0078】このような色素量とすることによって、半
導体における増感効果が十分に得られる。これに対し、
色素量が少ないと増感効果が不十分となり、色素量が多
すぎると、半導体に付着していない色素が浮遊し増感効
果を低減させる原因となる。
By using such a dye amount, a sufficient sensitizing effect in a semiconductor can be obtained. In contrast,
If the amount of the dye is small, the sensitizing effect becomes insufficient, and if the amount of the dye is too large, the dye not adhering to the semiconductor floats and causes a reduction in the sensitizing effect.

【0079】また、会合など色素同士の相互作用を低減
する目的で無色の化合物を共吸着させてもよい。共吸着
させる疎水性化合物としてはカルボキシル基を有するス
テロイド化合物(例えばコール酸)等が挙げられる。
A colorless compound may be co-adsorbed for the purpose of reducing the interaction between dyes such as association. Examples of the hydrophobic compound to be co-adsorbed include steroid compounds having a carboxyl group (for example, cholic acid).

【0080】また、余分な色素の除去を促進する目的
で、色素を吸着した後にアミン類を用いて半導体微粒子
の表面を処理してもよい。好ましいアミン類としてはピ
リジン、4−tert−ブチルピリジン、ポリビニルピリジ
ン等が挙げられる。これらが液体の場合はそのまま用い
てもよいし有機溶媒に溶解して用いてもよい。
For the purpose of promoting the removal of excess dye, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with an amine after adsorbing the dye. Preferred amines include pyridine, 4-tert-butylpyridine, polyvinylpyridine and the like. When these are liquids, they may be used as they are or may be used by dissolving them in an organic solvent.

【0081】次に電荷移動層と対極について詳しく説明
する。電荷移動層は色素の酸化体に電子を補充する機能
を有する層である。本発明の電荷移動層は電解質(酸化
還元対)を有機溶媒に溶解した液体をポリマーマトリッ
クスに含有させたゲル電解質である。本発明で使用する
電解液は電解質、溶媒、および添加物から構成されるこ
とが好ましい。本発明の電解質はI2とヨウ化物の組み
合わせ(ヨウ化物としてはLiI、NaI、KI、Cs
I、CaI2 などの金属ヨウ化物、あるいはテトラアル
キルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイ
ド、イミダゾリウムヨーダイドなど4級アンモニウム化
合物のヨウ素塩など)、Br2と臭化物の組み合わせ
(臭化物としてはLiBr、NaBr、KBr、CsB
r、CaBr2 などの金属臭化物、あるいはテトラアル
キルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド
など4級アンモニウム化合物の臭素塩など)のほか、フ
ェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩やフェロセン−フェ
リシニウムイオンなどの金属錯体、ポリ硫化ナトリウ
ム、アルキルチオール−アルキルジスルフィドなどのイ
オウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノンな
どを用いることができる。この中でもI2とLiIやピリ
ジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイドなど4
級アンモニウム化合物のヨウ素塩を組み合わせた電解質
が好ましい。上述した電解質は混合して用いてもよい。
また、電解質はEP-718288号、WO95/18456号、J. Electr
ochem. Soc., Vol.143,No.10,3099(1996)、Inorg. Che
m. 1996,35,1168-1178に記載された室温で溶融状態の塩
(溶融塩)を使用することもできる。溶融塩を電解質と
して使用する場合、溶媒は使用しなくても構わない。本
発明で使用する好ましい電解質の例を以下に列挙する
が、本発明はこれに限定されるものではない。
Next, the charge transfer layer and the counter electrode will be described in detail. The charge transfer layer is a layer having a function of replenishing the oxidized dye with electrons. The charge transfer layer of the present invention is a gel electrolyte in which a liquid in which an electrolyte (a redox couple) is dissolved in an organic solvent is contained in a polymer matrix. The electrolyte used in the present invention is preferably composed of an electrolyte, a solvent, and an additive. The electrolyte of the present invention is a combination of I 2 and iodide (for iodide, LiI, NaI, KI, Cs
Metal iodides such as I and CaI 2 , or iodine salts of quaternary ammonium compounds such as tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, imidazolium iodide and the like; a combination of Br 2 and bromide (bromide such as LiBr, NaBr, KBr, CsB
r, metal bromides, such as CaBr 2 or tetraalkylammonium bromide, and bromine salts of quaternary ammonium compounds such as pyridinium bromide), as well as ferrocyanate - ferricyanide or ferrocene - metal complexes such as ferricinium ion, Sulfur compounds such as sodium polysulfide and alkyl thiol-alkyl disulfide, viologen dyes, hydroquinone-quinone and the like can be used. Among them, 4 such as I2 and LiI, pyridinium iodide, imidazolium iodide
An electrolyte combining an iodine salt of a quaternary ammonium compound is preferred. The above-mentioned electrolytes may be used as a mixture.
The electrolyte is EP-718288, WO95 / 18456, J. Electr
ochem. Soc., Vol. 143, No. 10, 3099 (1996), Inorg. Che.
m. A salt in a molten state at room temperature (molten salt) described in 1996, 35, 1168-1178 can also be used. When a molten salt is used as an electrolyte, a solvent need not be used. Examples of preferred electrolytes used in the present invention are listed below, but the present invention is not limited thereto.

【0082】[0082]

【化20】 Embedded image

【0083】好ましい電解質濃度は0.1モル/リット
ル以上15モル/リットル以下であり、さらに好ましく
は0.2モル/リットル以上10モル/リットル以下であ
る。また、電解質にヨウ素を添加する場合の好ましいヨ
ウ素の添加濃度は0.01モル/リットル以上0.5モ
ル/リットル以下である。
The preferred electrolyte concentration is 0.1 mol / L or more and 15 mol / L or less, more preferably 0.2 mol / L or more and 10 mol / L or less. Further, when iodine is added to the electrolyte, the preferable concentration of iodine is 0.01 mol / liter or more and 0.5 mol / liter or less.

【0084】本発明の電解質に使用する溶媒は、粘度が
低くイオン易動度を向上したり、もしくは誘電率が高く
有効キャリアー濃度を向上したりして、優れたイオン伝
導性を発現できる化合物であることが望ましい。このよ
うな溶媒ととしては、エチレンカーボネート、プロピレ
ンカーボネートなどのカーボネート化合物、3−メチル
−2−オキサゾリジノンなどの複素環化合物、ジオキサ
ン、ジエチルエーテルなどのエーテル化合物、エチレン
グリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコール
ジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキ
ルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエー
テルなどの鎖状エーテル類、メタノール、エタノール、
エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレン
グリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコ
ールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコール
モノアルキルエーテルなどのアルコール類、エチレング
リコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール、グリセリンなどの多
価アルコール類、アセトニトリル、グルタロジニトリ
ル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベン
ゾニトリルなどのニトリル化合物、ジメチルスルフォキ
シド、スルフォランなど非プロトン極性物質、水などを
用いることができる。この中でも、本発明では以下に列
挙する化合物が好ましい。
The solvent used in the electrolyte of the present invention is a compound that can exhibit excellent ionic conductivity by lowering the viscosity and improving the ionic mobility, or increasing the dielectric constant and improving the effective carrier concentration. Desirably. As such a solvent, ethylene carbonate, carbonate compounds such as propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, dioxane, ether compounds such as diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, Chain ethers such as polyethylene glycol dialkyl ether and polypropylene glycol dialkyl ether, methanol, ethanol,
Alcohols such as ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, and polypropylene glycol monoalkyl ether; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and glycerin; acetonitrile; Nitrile compounds such as glutaronitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, and benzonitrile; aprotic polar substances such as dimethyl sulfoxide and sulfolane; and water can be used. Among them, the compounds listed below are preferable in the present invention.

【0085】[0085]

【化21】 Embedded image

【0086】また、本発明J. Am. Ceram. Soc.,80 (12)
3157-3171(1997)に記載されているようなtert-ブチルピ
リジンや、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の塩基性
化合物を添加しても構わない。塩基性化合物を添加する
場合の好ましい濃度範囲は0.05モル/リットル以上2モ
ル/リットル以下である。
The present invention J. Am. Ceram. Soc., 80 (12)
Basic compounds such as tert-butylpyridine and 2-picoline and 2,6-lutidine as described in 3157-3171 (1997) may be added. A preferred concentration range when the basic compound is added is 0.05 mol / L or more and 2 mol / L or less.

【0087】本発明の電解質は、前述の電解質および溶
媒とからなる溶液に水酸基および/もしくはカルボキシ
ル基を含有するポリマーと少なくともイソシアナート基
を2個以上含有する化合物を添加し、架橋反応させて得
られるゲル電解質である。本発明で使用する水酸基およ
び/またはカルボキシル基を含有するポリマーとしては
式(I)で表されるポリマーまたはセルロースのエーテ
ル化物もしくはエステル化物が好ましい。
The electrolyte of the present invention is obtained by adding a polymer containing a hydroxyl group and / or a carboxyl group and a compound containing at least two isocyanate groups to a solution comprising the above-mentioned electrolyte and a solvent, followed by a crosslinking reaction. Gel electrolyte. As the polymer containing a hydroxyl group and / or a carboxyl group used in the present invention, a polymer represented by the formula (I) or an etherified or esterified product of cellulose is preferable.

【0088】[0088]

【化22】 Embedded image

【0089】ここでR1は水素原子または炭素原子数1か
ら4個までのアルキル基を表わす。好ましいR1は水素原
子またはメチル基である。L1は二価の連結基を表わす。
好ましいL1は−COO−基、−OCO−基、−CONR2−基、−N
R3CO−基、フェニレン基、アルキレン基(炭素原子数1
〜4)、−O−基である。また、これらの組み合わせで
あってもよい。R2およびR3は、各々水素原子または炭素
原子数1から4個までの置換基を有していてもよいアル
キル基を表わす。R2およびR3としては、各々水素原子ま
たはメチル基が好ましい。また、X1で表わされる基であ
ってもよい。nは0または1の整数を表わす。X1は水酸
基および/またはカルボキシル基を有する一価の有機基
を表わす。X1を含む繰り返し単位としては、ヒドロキシ
エチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、メタクリル酸、アクリル酸、ビニルアルコールから
選択されることが特に好ましい。Aはエチレン性不飽和
基を有する化合物から誘導される繰り返し単位を表わ
す。本発明で使用される好ましいAで表されるモノマー
類としては、アクリル酸またはα−アルキルアクリル酸
(例えばメタクリル酸など)類から誘導されるエステル
類もしくはアミド類(例えば、N−iso−プロピル(メ
タ)アクリルアミド、N−tert−ブチル(メタ)アクリ
ルアミド、(メタ)アクリルアミド、2−(メタ)アク
リルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)
アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロラ
イド、N−(メタ)アクリロイル−N,N−ジメチルア
ミン、N−(メタ)アクリロイル−N,N−ジエチルア
ミン、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−(メ
タ)アクリロイル−2,6−ジメチルモルホリン、N−
(メタ)アクリロイルピペリジン、メチル(メタ)アク
リレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル
(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレー
ト、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、シクロ
ヘキシル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシエ
トキシ)エチル(メタ)アクリレートなど)、ビニルエ
ステル類(例えば酢酸ビニル)、マレイン酸またはフマ
ル酸から誘導されるエステル類(マレイン酸ジメチル、
マレイン酸ジブチル、フマル酸ジエチルなど)、マレイ
ン酸、フマル酸、p−スチレンスルホン酸のナトリウム
塩、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ジエン類
(例えばブタジエン、シクロペンタジエン、イソプレ
ン)、芳香族ビニル化合物(例えばスチレン、p−クロ
ルスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウム)、N−ビ
ニルホルムアミド、N−ビニル−N−メチルホルムアミ
ド、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸ナトリウム、
ビニリデンフルオライド、ビニリデンクロライド、ビニ
ルアルキルエーテル類(例えばメチルビニルエーテ
ル)、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテ
ン、N−フェニルマレイミド等が挙げられる。k、mは各
繰り返し単位の重量組成比を表わし、kは0.5重量%以上
80重量%以下、mは20重量%以上99.5重量%以下であ
る。さらに好ましくは、kは1重量%以上50重量%以
下、mは50重量%以上99重量%以下である。
Here, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Desirable R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. L 1 represents a divalent linking group.
Preferred L 1 is -COO- group, -OCO- group, -CONR 2 -group, -N
R 3 CO— group, phenylene group, alkylene group (C 1
~ 4), -O- group. Also, a combination of these may be used. R 2 and R 3 each represent a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent having 1 to 4 carbon atoms. R 2 and R 3 are each preferably a hydrogen atom or a methyl group. Further, it may be a group represented by X 1. n represents an integer of 0 or 1. X 1 represents a monovalent organic group having a hydroxyl group and / or a carboxyl group. The repeating unit containing X 1 is particularly preferably selected from hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, methacrylic acid, acrylic acid, and vinyl alcohol. A represents a repeating unit derived from a compound having an ethylenically unsaturated group. As the preferred monomers represented by A used in the present invention, esters or amides derived from acrylic acid or α-alkylacrylic acid (for example, methacrylic acid) (for example, N-iso-propyl ( (Meth) acrylamide, N-tert-butyl (meth) acrylamide, (meth) acrylamide, 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, (meth)
Acrylamidopropyltrimethylammonium chloride, N- (meth) acryloyl-N, N-dimethylamine, N- (meth) acryloyl-N, N-diethylamine, N- (meth) acryloylmorpholine, N- (meth) acryloyl-2, 6-dimethylmorpholine, N-
(Meth) acryloylpiperidine, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2 -(2-methoxyethoxy) ethyl (meth) acrylate, etc.), vinyl esters (eg, vinyl acetate), esters derived from maleic acid or fumaric acid (dimethyl maleate,
Dibutyl maleate, diethyl fumarate, etc.), maleic acid, fumaric acid, sodium salt of p-styrenesulfonic acid, acrylonitrile, methacrylonitrile, dienes (eg, butadiene, cyclopentadiene, isoprene), and aromatic vinyl compounds (eg, styrene) , P-chlorostyrene, sodium styrenesulfonate), N-vinylformamide, N-vinyl-N-methylformamide, vinylsulfonic acid, sodium vinylsulfonate,
Examples include vinylidene fluoride, vinylidene chloride, vinyl alkyl ethers (for example, methyl vinyl ether), ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, N-phenylmaleimide and the like. k and m represent the weight composition ratio of each repeating unit, and k is 0.5% by weight or more.
80% by weight or less and m is 20% by weight or more and 99.5% by weight or less. More preferably, k is from 1% by weight to 50% by weight, and m is from 50% by weight to 99% by weight.

【0090】式(I)で表されるポリマーは、大津隆行
・木下雅悦共著:高分子合成の実験法(化学同人)や大
津隆行:講座重合反応論1ラジカル重合(I)(化学同
人)に記載された一般的な高分子合成法であるラジカル
重合によって合成することができる。式(I)で表され
るポリマーは、加熱、光、電子線、また電気化学的なラ
ジカル重合によって合成することができるが、特に加熱
によるラジカル重合を用いることが好ましい。式(I)
で表されるポリマーが加熱によるラジカル重合により合
成される場合に好ましく使用される重合開始剤は、例え
ば、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、2,2′
−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメ
チル2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)
(ジメチル2,2′−アゾビスイソブチレート)などの
アゾ系開始剤、ベンゾイルパーオキシドなどの過酸化物
系開始剤等である。重合開始剤の好ましい添加量はモノ
マー総量に対し0.01重量%以上20重量%以下であ
り、さらに好ましくは0.1重量%以上10重量%以下
である。
The polymer represented by the formula (I) is described by Takayuki Otsu and Masayoshi Kinoshita: Experimental Method for Polymer Synthesis (Chemical Doujin) and Takatsu Otsu: Lecture Polymerization Reaction Theory 1 Radical Polymerization (I) (Chemical Doujin) Can be synthesized by radical polymerization, which is a general polymer synthesis method described in (1). The polymer represented by the formula (I) can be synthesized by heating, light, electron beam, or electrochemical radical polymerization, and it is particularly preferable to use radical polymerization by heating. Formula (I)
The polymerization initiator preferably used when the polymer represented by the formula is synthesized by radical polymerization by heating is, for example, 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2 '
-Azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate)
Azo initiators such as (dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate), and peroxide initiators such as benzoyl peroxide. The preferable addition amount of the polymerization initiator is from 0.01% by weight to 20% by weight, more preferably from 0.1% by weight to 10% by weight, based on the total amount of the monomers.

【0091】本発明に好ましく使用されるセルロースの
エーテル化物もしくはエステル化物としてはアセチルセ
ルロース、アセチルブチリルセルロース、メチルセルロ
ース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチル
セルロース、ベンジルセルロース等が挙げられる。アセ
チル基など各置換基の導入数はグルコース環当り、0.1
個以上2.8個以下であることが好ましく、0.1個以上2.5
個以下であることがより好ましい。
Examples of the etherified or esterified cellulose preferably used in the present invention include acetylcellulose, acetylbutyrylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, carboxymethylcellulose and benzylcellulose. The number of introduced substituents such as acetyl group is 0.1 per glucose ring.
The number is preferably 2.8 or less and 0.1 or more and 2.5 or less.
More preferably, the number is not more than the number.

【0092】本発明で使用する水酸基および/またはカ
ルボキシル基を有するポリマーの好ましいゲル化前重合
度は10以上1,000,000以下であり、さらに好ましくは30
以上800,000以下であり、特に好ましくは30以上600,000
以下である。
The polymer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group used in the present invention has a preferable degree of polymerization before gelation of 10 to 1,000,000, more preferably 30 to 1,000,000.
Not less than 800,000, particularly preferably 30 to 600,000
It is as follows.

【0093】る。[0093]

【0094】以下に本発明のゲル電解質において好まし
く使用される水酸基および/またはカルボキシル基を有
するポリマーの例を示すが、本発明はこれに限定される
ものではない。x、yは重量組成比を示す。
Examples of the polymer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group which are preferably used in the gel electrolyte of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto. x and y indicate weight composition ratios.

【0095】[0095]

【化23】 Embedded image

【0096】[0096]

【化24】 Embedded image

【0097】[0097]

【化25】 Embedded image

【0098】上述のポリマーがゲル電解質に占める重量
分率は、式(I)のポリマーの場合は、ゲル化前におけ
る電解質の全構成成分に対して、0.5重量%以上80重量
%以下であることが好ましく、さらに1.5重量%以上
50重量%以下であることが好ましい。また、ポリマー
がセルロースのエーテル化物またはエステル化物である
場合は、0.02重量%以上10重量%以下であること
が好ましく、さらに0.05重量%以上7重量%以下で
あることが好ましい。この量が少なくなると、ゲル強度
が低下して漏液しやすくなり、一方、この量が多くなる
と、液抵抗(電気抵抗)が増大するため、好ましくな
い。
In the case of the polymer of the formula (I), the weight fraction of the above-mentioned polymer in the gel electrolyte is not less than 0.5% by weight and not more than 80% by weight based on all components of the electrolyte before gelation. And more preferably 1.5% by weight or more and 50% by weight or less. When the polymer is an etherified product or an esterified product of cellulose, the content is preferably 0.02% by weight or more and 10% by weight or less, and more preferably 0.05% by weight or more and 7% by weight or less. If the amount is reduced, the gel strength is reduced and the liquid is liable to leak. On the other hand, if the amount is increased, the liquid resistance (electric resistance) increases, which is not preferable.

【0099】次にイソシアナート基を2個以上含有する
化合物について説明する。本発明では少なくともイソシ
アナート基を2個以上含有する化合物を架橋剤として使
用する。本発明で使用する好ましいイソシアナート化合
物としては、トルイレンジイソシアナート(TDI)、2,
4−トルイレンジイソシアナートの二量体、ナフチレン
-1,5-ジイソシアナート(NDI)、0-トルイレンジイソシア
ナート、ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI)、ト
リフェニルメタントリイソシアナート、トリス-(p-イソ
シアナートフェニル)チオフォスファイト、ミリオネー
トMR(日本ポリウレタン製)などのポリメチレンポリフ
ェニルイソシアナート、スミモジュールL、デスモジュ
ールILなどの多官能芳香族イソシアナート、デスモジュ
ールVLなどの芳香族ポリイソシアナート、多官能芳香族
脂肪族イソシアナート、多官能芳香族イソシアナート、
ヘキサメチレンジイソシアナート(HMDI)、トリメチルヘ
キサメチレンジイソシアナート、イソホロンジイソシア
ナート、ブロック化多官能脂肪族イソシアナート、脂肪
酸変性多官能脂肪族イソシアナート、ブロック型ポリイ
ソシアナート、イソシアナート混合物、エーテル基やウ
レタン基を含有するブロック型イソシアナートプレポリ
マー、高分子ポリイソシアナート、ポリイソシアナート
プレポリマー、キシリレンジイソシアナート(XDI)が挙
げられる。この中でもトルイレンジイソシアナート(TD
I)、0-トルイレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジ
イソシアナート(HMDI)、ジフェニルメタンジイソシアナ
ート(MDI)、ミリオネートMR(日本ポリウレタン製)な
どのポリメチレンポリフェニルイソシアナート、イソホ
ロンジイソシアナートが特に好ましい。
Next, compounds having two or more isocyanate groups will be described. In the present invention, a compound containing at least two isocyanate groups is used as a crosslinking agent. Preferred isocyanate compounds used in the present invention include toluylene diisocyanate (TDI), 2,
4- toluylene diisocyanate dimer, naphthylene
-1,5-diisocyanate (NDI), 0-toluylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate (MDI), triphenylmethane triisocyanate, tris- (p-isocyanatophenyl) thiophosphite, millionate MR ( Polymethylene polyphenyl isocyanate such as Nippon Polyurethane), polyfunctional aromatic isocyanate such as Sumimodule L, Desmodur IL, aromatic polyisocyanate such as Desmodur VL, polyfunctional aromatic aliphatic isocyanate, Functional aromatic isocyanate,
Hexamethylene diisocyanate (HMDI), trimethylhexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, blocked polyfunctional aliphatic isocyanate, fatty acid-modified polyfunctional aliphatic isocyanate, block type polyisocyanate, isocyanate mixture, ether Block-type isocyanate prepolymers containing a group or a urethane group, polymer polyisocyanates, polyisocyanate prepolymers, and xylylene diisocyanate (XDI). Among them, toluylene diisocyanate (TD
I), polymethylene polyphenyl isocyanate such as 0-toluylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HMDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), millionate MR (manufactured by Nippon Polyurethane), and isophorone diisocyanate are particularly preferred. .

【0100】以下に本発明に好ましく使用されるイソシ
アナート基を2個以上有する化合物の例を示すが、本発
明はこれに限定されるものではない。
Examples of compounds having two or more isocyanate groups preferably used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these.

【0101】[0101]

【化26】 Embedded image

【0102】イソシアナート基を2個以上有する化合物
の好ましい添加量は前述の水酸基および/またはカルボ
キシル基を有するポリマーに対し、0.1重量%以上80重
量%以下である。さらに好ましい添加量範囲は0.3重量
%以上50重量%以下であり、特に好ましくは0.3重量%
以上40重量%以下である。
The preferable addition amount of the compound having two or more isocyanate groups is 0.1% by weight or more and 80% by weight or less based on the polymer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group. A more preferable addition amount range is 0.3% by weight or more and 50% by weight or less, particularly preferably 0.3% by weight or less.
Not less than 40% by weight.

【0103】本発明のゲル電解質は、「架橋剤ハンドブ
ック」(山下普三、金子東助編、大成社出版)に記載さ
れた方法によってゲル化させることができるが、典型的
には前述の電解質および溶媒とからなる溶液に前述の水
酸基および/またはカルボキシル基を含有するポリマー
と少なくともイソシアナート基を2個以上有する化合物
を添加混合し均一溶液とした後、通常、室温(15〜30℃
程度の温度)で1〜8時間経過した後に得ることができ
る。本発明のゲル電解質は架橋反応の促進のため、必要
に応じジブチルジラウリル錫のような触媒を添加した
り、また、加熱しても構わない。触媒を添加する場合の
好ましい添加量はイソシアナート基を2個以上含有する
化合物に対し、0.001重量%以上10重量%以下である。ゲ
ル化時に加熱する場合の好ましい温度範囲は30℃以上15
0℃以下である。
The gel electrolyte of the present invention can be gelled by the method described in “Crosslinking Agent Handbook” (edited by Hozo Yamashita and Tosuke Kaneko, Taiseisha Publishing). And a solution containing a hydroxyl group and / or a carboxyl group and a compound having at least two isocyanate groups in a solution consisting of a solvent and a solvent.
After about 1 to 8 hours have passed. The gel electrolyte of the present invention may be added with a catalyst such as dibutyl dilauryl tin or heated as needed in order to promote the crosslinking reaction. When the catalyst is added, the preferable addition amount is 0.001% by weight or more and 10% by weight or less based on the compound containing two or more isocyanate groups. The preferred temperature range when heating during gelation is 30 ° C or higher and 15
0 ° C or less.

【0104】ゲル電解質層の形成方法は次の2通りの方
法が考えられる。1つは増感色素を担持させた半導体微
粒子層の上に先に対極を貼り合わせておき、その間隙に
液状のゲル化前の電解質溶液を挟み込む方法である。も
う1つは半導体微粒子層上に直接ゲル電解質層を付与す
る方法で、対極はその後付与することになる。
The gel electrolyte layer can be formed by the following two methods. One is a method in which a counter electrode is first stuck on a semiconductor fine particle layer carrying a sensitizing dye, and a liquid electrolyte solution before gelation is sandwiched in the gap. The other is a method in which a gel electrolyte layer is directly provided on the semiconductor fine particle layer, and a counter electrode is subsequently provided.

【0105】前者(ゲル電解質の挟み込み)の方法とし
て、浸漬等による毛管現象を利用する常圧プロセスと常
圧より低い圧力にして気相を液相に置換する真空プロセ
スが利用できる。この場合、ゲル化前の電解液を速やか
に素子中に導入するため、ゲル化前(液調製直後)の液
粘度は1000cp以下であることが好ましい。
As the former method (sandwiching of the gel electrolyte), a normal pressure process utilizing a capillary phenomenon by immersion or the like and a vacuum process of replacing the gas phase with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure can be used. In this case, the liquid viscosity before gelation (immediately after liquid preparation) is preferably 1000 cp or less in order to quickly introduce the electrolyte solution before gelation into the device.

【0106】後者の場合、湿式の電解質層においては未
乾燥のまま対極を付与し、エッジ部の液漏洩防止措置も
施すことになる。ゲル電解質を付与する方法としては、
半導体微粒子層や色素の付与と同様に、浸漬法、ローラ
法、ディップ法、エアーナイフ法、エクストルージョン
法、スライドホッパー法、ワイヤーバー法、スピン法、
スプレー法、キャスト法、各種印刷法等が考えられる。
また、電解質、溶媒、式(I)で表されるポリマーの混
合溶液を先に塗布しておき、その後、イソシアナート基
を2個以上含有する化合物の溶液をオーバーコートして
ゲル化を行わせることも量産化の際に有効な方法であ
り、本発明で好ましく使用される。
In the latter case, the wet electrolyte layer is provided with a counter electrode in an undried state, and measures are taken to prevent the edge portion from leaking liquid. As a method of applying a gel electrolyte,
As well as the application of the semiconductor fine particle layer and the dye, the dipping method, the roller method, the dipping method, the air knife method, the extrusion method, the slide hopper method, the wire bar method, the spin method,
A spray method, a casting method, various printing methods and the like can be considered.
In addition, a mixed solution of an electrolyte, a solvent, and a polymer represented by the formula (I) is applied first, and then a solution of a compound containing two or more isocyanate groups is overcoated to cause gelation. This is also an effective method for mass production, and is preferably used in the present invention.

【0107】なお、上記のゲル電解質層である電荷移動
層中の水分としては10,000ppm以下が好まし
く、さらに好ましくは2,000ppm以下であり、特
に好ましくは100ppm以下である。
The water content in the charge transfer layer serving as the gel electrolyte layer is preferably 10,000 ppm or less, more preferably 2,000 ppm or less, and particularly preferably 100 ppm or less.

【0108】対極は、光電変換素子を光電気化学電池と
したとき、光電気化学電池の正極として働くものであ
る。対極は通常前述の導電性支持体と同様に導電性層を
有する支持体を用いることもできるが、強度や密封性が
十分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要で
ない。具体的に対極に用いる導電性の材料としては金属
(例えば白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、
インジウム等)、炭素、または導電性の金属酸化物(イ
ンジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素をドープ
したもの等)が挙げられる。対極の厚さは、特に制限は
ないが、3nm以上10μm以下であることが好まし
い。金属材料である場合は、その膜厚は好ましくは5μ
m以下であり、さらに好ましくは5nm以上3μm以下
の範囲である。
The counter electrode functions as a positive electrode of the photoelectrochemical cell when the photoelectric conversion element is a photoelectrochemical cell. As the counter electrode, a support having a conductive layer can be used as in the case of the above-described conductive support. However, the support is not necessarily required in a configuration in which the strength and the sealing property are sufficiently maintained. Specifically, as the conductive material used for the counter electrode, a metal (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium,
Indium, etc.), carbon, or a conductive metal oxide (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine, or the like). The thickness of the counter electrode is not particularly limited, but is preferably 3 nm or more and 10 μm or less. If it is a metal material, its thickness is preferably 5 μm.
m, more preferably 5 nm or more and 3 μm or less.

【0109】感光層に光が到達するためには、前述の導
電性支持体と対極の少なくとも一方は実質的に透明でな
ければならない。本発明の光電気化学電池においては、
導電性支持体が透明であって太陽光を支持体側から入射
させるのが好ましい。この場合対極は光を反射する性質
を有することがさらに好ましい。本発明において対極と
しては金属または導電性の酸化物を蒸着したガラスまた
はプラスチック、あるいは金属薄膜を使用できる。
In order for light to reach the photosensitive layer, at least one of the conductive support and the counter electrode must be substantially transparent. In the photoelectrochemical cell of the present invention,
It is preferable that the conductive support is transparent and sunlight is incident from the support side. In this case, it is more preferable that the counter electrode has a property of reflecting light. In the present invention, as the counter electrode, glass or plastic on which a metal or a conductive oxide is deposited, or a metal thin film can be used.

【0110】さらに、作用電極の導電性支持体または対
極に保護層、反射防止膜など、必要な他の機能の層を設
けることも可能である。このような層を多層にて機能分
離させる場合、同時多層塗布や逐次で塗布することが可
能であるが、生産性を優先させると同時多層塗布がより
好ましい。同時多層塗布では、生産性および膜付与均一
性を考えた場合、スライドホッパー法やエクストルージ
ョン法が適している。また、これらの機能層はその材料
により、蒸着や貼り付けなどの手法を用いて設けること
もできる。
Further, a layer having other necessary functions such as a protective layer and an antireflection film can be provided on the conductive support or the counter electrode of the working electrode. When such layers are separated in function by multiple layers, simultaneous multilayer coating and sequential coating can be performed, but simultaneous multilayer coating is more preferable in terms of productivity. In the simultaneous multi-layer coating, the slide hopper method and the extrusion method are suitable in consideration of productivity and uniformity of film formation. In addition, these functional layers can be provided by a technique such as vapor deposition or pasting depending on the material.

【0111】本発明の光電気化学電池では構成物の劣化
や内容物の揮散を防止するために電池の側面をポリマー
や接着剤等で密封するのが好ましい。
In the photoelectrochemical cell of the present invention, it is preferable to seal the side surface of the cell with a polymer, an adhesive or the like in order to prevent deterioration of components and volatilization of contents.

【0112】次に本発明の光電変換素子をいわゆる太陽
電池に適用する場合のセル構造およびモジュール構造に
ついて説明する。
Next, a cell structure and a module structure when the photoelectric conversion element of the present invention is applied to a so-called solar cell will be described.

【0113】色素増感型太陽電池のセル内部の構造は、
基本的には図1に示されるような構造である(後述)
が、図2または図3に示すように目的に合わせ様々な形
態が可能である。大きく二つに分ければ、両面から光の
入射が可能な構造[図2(a)、(d)、図3(g)]
と、片面からのみ可能なタイプ[図2(b)、(c)、
図3(e)、(f)]である。
The structure inside the cell of the dye-sensitized solar cell is as follows:
Basically, the structure is as shown in Fig. 1 (described later)
However, various forms are possible according to the purpose as shown in FIG. 2 or FIG. When roughly divided into two, a structure capable of entering light from both sides [FIGS. 2 (a), (d), and FIG. 3 (g)]
And a type that is only possible from one side [FIGS. 2 (b), (c),
3 (e) and (f)].

【0114】図2(a)は、透明導電層12間に、色素
吸着半導体微粒子含有層である色素吸着TiO2層10
と、電荷移動層11とを介在させた構造である。図2
(b)は、透明基板13上に一部金属リード9を設け、
さらに透明導電層12を設け、下塗り層14、色素吸着
TiO2層10、電荷移動層11および金属層8をこの
順で設け、さらに支持基板15を配置した構造である。
図2(c)は、支持基板15上にさらに金属層8を有
し、下塗り層14を介して色素吸着TiO2層10を設
け、さらに電荷移動層11と透明導電層12とを設け、
一部に金属リード9を設けた透明基板13を、金属リー
ド9側を内側にして配置した構造である。図2(d)
は、透明基板13上に一部金属リード9を設け、さらに
透明導電層12を設けたものの間に下塗り層14と色素
吸着TiO2層10と電荷移動層11とを介在させた構
造である。図3(e)は、透明基板13上に透明導電層
12を有し、下塗り層14を介して色素吸着TiO2
10を設け、さらに電荷移動層11および金属層8を設
け、この上に支持基板15を配置した構造である。図3
(f)は、支持基板15上に金属層8を有し、下塗り層
14を介して色素吸着TiO2層10を設け、さらに電
荷移動層11および透明導電層12を設け、この上に透
明基板13を配置した構造である。図3(g)は、透明
導電層12を有する透明基板13間に、透明導電性層1
2を内側にして、下塗り層14、色素吸着TiO2層1
0および電荷移動層11を介在させた構造である。
FIG. 2A shows a dye-adsorbed TiO 2 layer 10 which is a layer containing dye-adsorbed semiconductor fine particles between transparent conductive layers 12.
And the charge transfer layer 11. FIG.
(B), a metal lead 9 is partially provided on a transparent substrate 13;
Further, a transparent conductive layer 12 is provided, an undercoat layer 14, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10, a charge transfer layer 11 and a metal layer 8 are provided in this order, and a support substrate 15 is further provided.
FIG. 2 (c) shows that a metal layer 8 is further provided on a support substrate 15, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10 is provided via an undercoat layer 14, and a charge transfer layer 11 and a transparent conductive layer 12 are further provided.
This is a structure in which a transparent substrate 13 partially provided with a metal lead 9 is arranged with the metal lead 9 side inside. FIG. 2 (d)
Has a structure in which a metal lead 9 is partially provided on a transparent substrate 13, and an undercoat layer 14, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10, and a charge transfer layer 11 are interposed between a transparent conductive layer 12 and a transparent conductive layer 12. FIG. 3 (e) has a transparent conductive layer 12 on a transparent substrate 13, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10 is provided via an undercoat layer 14, and a charge transfer layer 11 and a metal layer 8 are further provided thereon. This is a structure in which a support substrate 15 is arranged. FIG.
(F) has a metal layer 8 on a support substrate 15, a dye-adsorbed TiO 2 layer 10 is provided via an undercoat layer 14, a charge transfer layer 11 and a transparent conductive layer 12 are further provided, and a transparent substrate 13 is arranged. FIG. 3 (g) shows a transparent conductive layer 1 between transparent substrates 13 having a transparent conductive layer 12.
2 on the inside, the undercoat layer 14, the dye-adsorbed TiO 2 layer 1
0 and the charge transfer layer 11 are interposed.

【0115】本発明の色素増感型太陽電池のモジュール
構造は、従来の太陽電池モジュールと基本的には同様の
構造をとりうる。一般的には、金属・セラミック等の支
持基板の上にセルが構成され、その上を充填樹脂や保護
ガラス等で覆い、支持基板の反対側から光を取り込む構
造とすることができるが、支持基板に強化ガラス等の透
明材料を用い、その上にセルを構成してその透明の支持
基板側から光を取り込むことも可能である。具体的に
は、スーパーストレートタイプ、サブストレートタイ
プ、ポッティングタイプと呼ばれるモジュール構造ある
いはアモルファスシリコン太陽電池などで用いられる基
板一体型などのモジュール構造が可能である。これらの
モジュール構造は使用目的や使用場所(環境)により適
宜選択できる。本発明の素子を基板一体型でモジュール
化した例を図4に示す。
The module structure of the dye-sensitized solar cell of the present invention can have basically the same structure as a conventional solar cell module. In general, a cell is formed on a supporting substrate such as a metal or ceramic, and the cell is covered with a filling resin or a protective glass, etc., so that light can be taken in from the opposite side of the supporting substrate. It is also possible to use a transparent material such as tempered glass for the substrate, form a cell thereon, and take in light from the transparent support substrate side. Specifically, a module structure called a superstrate type, a substrate type, or a potting type, or a module structure such as a substrate integrated type used in an amorphous silicon solar cell or the like is possible. These module structures can be appropriately selected depending on the purpose of use and the place of use (environment). FIG. 4 shows an example in which the element of the present invention is formed into a module with an integrated substrate.

【0116】図4の構造は、透明基板13の一方の面上
に透明導電層12を有し、この上にさらに色素吸着Ti
2層10、固体の電荷移動層16および金属層8を設
けたセルをモジュール化したものであり、透明基板13
の他方の面には反射防止層17が設けられている。この
場合、入射光の利用効率を高めるために、感光部である
色素吸着TiO2層10の面積比率(光の入射面である
透明基板13側から見たときの面積比率)を大きくした
方が好ましい。
The structure shown in FIG. 4 has a transparent conductive layer 12 on one surface of a transparent substrate 13, on which a dye-adsorbed Ti
A cell provided with an O 2 layer 10, a solid charge transfer layer 16 and a metal layer 8 is modularized and comprises a transparent substrate 13.
An anti-reflection layer 17 is provided on the other surface. In this case, in order to increase the utilization efficiency of incident light, it is preferable to increase the area ratio of the dye-adsorbed TiO 2 layer 10 as the photosensitive portion (the area ratio when viewed from the transparent substrate 13 side which is the light incident surface). preferable.

【0117】スーパーストレートタイプやサブストレー
トタイプの代表的な構造は、片側または両側が透明で反
射防止処理を施された支持基板の間に、一定間隔にセル
が配置され、隣り合うセル間が金属リードまたはフレキ
シブル配線等によって接続されており、外縁部に集電電
極を配置して、発生した電力を外部に取り出す構造にな
っている。基板とセルの間には、セルの保護や集電効率
アップのため、目的に応じ、エチレンビニルアセテート
(EVA)等様々な種類のプラスチック材料をフイルム
または充填樹脂の形で用いることができる。また、外部
からの衝撃が少ないところなど表面を硬い素材で覆う必
要のない場所に使う場合には、表面保護層を透明プラス
チックフイルムで構成したり、または、上記充填・封止
材料を硬化させることによって保護機能を付与し、片側
の支持基板をなくすことも可能である。支持基板の周囲
は、内部の密封、およびモジュールの剛性確保のため、
金属製のフレームでサンドイッチ状に固定し、支持基板
とフレームの間は封止材で密封シールする。
A typical structure of a superstrate type or a substrate type is that cells are arranged at regular intervals between supporting substrates which are transparent on one or both sides and have been subjected to antireflection treatment, and metal leads or adjacent cells are provided between adjacent cells. They are connected by a flexible wiring or the like, and have a structure in which current collecting electrodes are arranged on the outer edge to take out generated power to the outside. Various types of plastic materials such as ethylene vinyl acetate (EVA) can be used between the substrate and the cell in the form of a film or a filling resin, depending on the purpose, in order to protect the cell and increase current collection efficiency. When using in places where it is not necessary to cover the surface with a hard material, such as places where there is little external impact, make the surface protective layer of a transparent plastic film or cure the above-mentioned filling and sealing material. It is also possible to provide a protection function and eliminate the support substrate on one side. The periphery of the support substrate is sealed inside and the rigidity of the module is secured.
It is fixed in a sandwich shape with a metal frame, and the space between the support substrate and the frame is hermetically sealed with a sealing material.

【0118】また、セルそのものや支持基板、充填材お
よび封止部材に可撓性の素材を用いれば、曲面の上に太
陽電池を構成することもできる。このように、使用目的
や使用環境に合わせて様々な形状・機能を持つ太陽電池
を製作することができる。
When a flexible material is used for the cell itself, the support substrate, the filler and the sealing member, a solar cell can be formed on a curved surface. In this way, solar cells having various shapes and functions according to the purpose of use and environment of use can be manufactured.

【0119】スーパーストレートタイプの太陽電池モジ
ュールは、例えば、基板供給装置から送り出されたフロ
ント基板をベルトコンベヤ等で搬送しながら、その上に
セルを封止材・セル間接続用リード線・背面封止材等と
共に順次積層した後、背面基板または背面カバーを乗
せ、外縁部にフレームをセットして作ることができる。
[0119] The super straight type solar cell module, for example, conveys the front substrate sent from the substrate supply device by a belt conveyor or the like, and seals the cells thereon with a sealing material, inter-cell connection lead wires, and back surface sealing. After laminating sequentially with materials and the like, a back substrate or a back cover can be placed, and a frame can be set on the outer edge to make it.

【0120】一方、サブストレートタイプの場合、基板
供給装置から送り出された支持基板をベルトコンベヤ等
で搬送しながら、その上にセルをセル間接続用リード線
・封止材等と共に順次積層した後、フロントカバーを乗
せ、周縁部にフレームをセットして作製することができ
る。
On the other hand, in the case of the substrate type, while the support substrate sent out from the substrate supply device is conveyed by a belt conveyor or the like, the cells are sequentially laminated thereon with the lead wires for cell connection, the sealing material, and the like. It can be manufactured by placing a front cover and setting a frame on the periphery.

【0121】図4に示した構造のモジュールは、支持基
板上に透明電極・感光層・電荷移動層・裏面電極等が立
体的かつ一定間隔で配列されるように、選択メッキ・選
択エッチング・CVD・PVDといった半導体プロセス
技術、あるいはパターン塗布または広幅で塗布した後に
レーザースクライビングやプラズマCVM(Solar Ener
gy Materials and Solar Cells, 48, p373-381等に記
載)または研削等の機械的手法などの方法でパターニン
グすることができ、これらにより所望のモジュール構造
を得ることができる。
The module having the structure shown in FIG. 4 is formed by selective plating, selective etching, and CVD so that a transparent electrode, a photosensitive layer, a charge transfer layer, a back electrode, and the like are arranged three-dimensionally at regular intervals on a supporting substrate.・ Laser scribing or plasma CVM (Solar Ener) after semiconductor process technology such as PVD, or pattern application or wide application
gy Materials and Solar Cells, 48, p373-381) or a mechanical method such as grinding or the like, and a desired module structure can be obtained.

【0122】以下にその他の部材や工程について詳述す
る。封止材料としては、液状のEVA(エチレンビニル
アセテート)やフッ化ビニリデン共重合体とアクリル樹
脂混合物フイルム状のEVA等、耐候性付与・電気絶縁
性付与・集光効率向上・セル保護性(耐衝撃性)向上等の
目的に応じ様々な素材が使用可能である。
Hereinafter, other members and steps will be described in detail. Examples of the sealing material include liquid-state EVA (ethylene vinyl acetate) and EVA in the form of a film of a mixture of vinylidene fluoride copolymer and an acrylic resin. Various materials can be used according to the purpose of improving (impact).

【0123】これらを、セル上に固定する方法として
は、封止材の物性に合わせ、フイルム状の素材ではロー
ル加圧後加熱密着や真空加圧後加熱密着、液またはペー
スト状の材料ではロールコート、バーコート、スプレー
コート、スクリーン印刷等の様々な方法がある。
These are fixed on the cell according to the physical properties of the sealing material. For a film-like material, heat contact after roll pressing or heat contact after vacuum pressing, and for a liquid or paste-like material, a roll contact. There are various methods such as coating, bar coating, spray coating, screen printing and the like.

【0124】また、透明フィラーを封止材に混入して強
度を上げたり、光透過率を上げることができる。
Further, the strength and the light transmittance can be increased by mixing a transparent filler into the sealing material.

【0125】モジュール外縁と周縁を囲むフレームとの
間は、耐候性・防湿性が高い樹脂を使って封止するとよ
い。
The space between the outer edge of the module and the frame surrounding the peripheral edge is preferably sealed with a resin having high weather resistance and moisture resistance.

【0126】支持基板としてPET・PEN等の可撓性
素材を用いる場合は、ロール状の支持体を繰り出してそ
の上にセルを構成した後、上記の方法で連続して封止層
を積層することができ、生産性の高い工程を造ることが
できる。
When a flexible material such as PET or PEN is used as the support substrate, a roll-shaped support is drawn out to form cells thereon, and then the sealing layer is continuously laminated by the above-described method. And a highly productive process can be made.

【0127】発電効率を上げるため、モジュールの光取
り込み側の基板(一般的には強化ガラス)の表面には反
射防止処理が施される。これには、反射防止膜をラミネ
ートする方法、反射防止層をコーティングする方法があ
る。
In order to increase the power generation efficiency, the surface of the substrate (generally tempered glass) on the light intake side of the module is subjected to an anti-reflection treatment. This includes a method of laminating an antireflection film and a method of coating an antireflection layer.

【0128】また、セルの表面をグルービングまたはテ
クスチャリング等の方法で処理することによって入射し
た光の利用効率を高めることが可能である。
Further, by treating the surface of the cell by a method such as grooving or texturing, it is possible to increase the utilization efficiency of incident light.

【0129】発電効率を上げるためには、光を損失なく
モジュール内に取り込むことが最重要だが、光電変換層
を透過してその内側まで到達した光を反射させて光電変
換層側に効率良く戻すことも重要である。このために
は、支持基板面を鏡面研磨した後、AgやAl等を蒸着
またはメッキする方法、セルの最下層にAl-Mgまた
はAl-Tiなどの合金層を反射層として設ける方法、
あるいは、アニール処理によって最下層にテクスチャー
構造を作り反射率を高める方法等がある。
In order to increase the power generation efficiency, it is most important that light is taken into the module without loss. However, light that has passed through the photoelectric conversion layer and has reached the inside thereof is reflected and efficiently returned to the photoelectric conversion layer side. It is also important. For this purpose, a method in which a support substrate surface is mirror-polished and then Ag or Al is deposited or plated, a method in which an alloy layer such as Al-Mg or Al-Ti is provided as a reflective layer on the lowermost layer of the cell,
Alternatively, there is a method in which a texture structure is formed in the lowermost layer by annealing to increase the reflectance.

【0130】発電効率を上げるためには、セル間接続抵
抗を小さくすることが、内部電圧降下を抑える意味で重
要である。
In order to increase the power generation efficiency, it is important to reduce the connection resistance between cells from the viewpoint of suppressing the internal voltage drop.

【0131】ワイヤーボンディングや導電性のフレキシ
ブルシートで接続するのが一般的だが、導電性粘着テー
プや導電性接着剤を使ってセルの固定機能と電気的な接
続機能を兼ねる方法、導電性ホットメルトを所望の位置
にパターン塗布する方法等がある。
Although connection is generally made by wire bonding or a conductive flexible sheet, a method of using a conductive pressure-sensitive adhesive tape or a conductive adhesive to combine a cell fixing function and an electric connection function, a conductive hot melt To a desired position.

【0132】ポリマーフィルムなどのフレキシブル支持
体を使った太陽電池では、ロール状の支持体を送り出し
ながら半導体の塗設の説明で示した方法によって、順
次、セルを形成・所望のサイズに切断した後、周縁部を
フレキシブルで防湿性のある素材でシールして、電池本
体を作製できる。また、Solar Energy Materials and S
olar Cells, 48, p383-391記載の「SCAF」とよばれ
るモジュール構造とすることもできる。
In the case of a solar cell using a flexible support such as a polymer film, cells are sequentially formed and cut to a desired size by the method described in the description of semiconductor coating while feeding a roll-shaped support. In addition, the periphery can be sealed with a flexible and moisture-proof material to produce a battery body. Also, Solar Energy Materials and S
A module structure called “SCAF” described in olar Cells, 48, p383-391 can also be used.

【0133】フレキシブル支持体の太陽電池では、更に
これを曲面ガラス等に接着固定して使用することもでき
る。
In the case of a solar cell having a flexible support, it can be further used by bonding it to a curved glass or the like.

【0134】[0134]

【実施例】以下、本発明を比較例とともに示す実施例に
よって具体的に説明する。 実施例11.二酸化チタン分散液の調製 内側をテフロンコーティングした内容積200mlのステ
ンレス製ベッセルに二酸化チタン(日本アエロジル社
Degussa P−25)15g、水45g、分散剤
(アルドリッチ社製、Triton X−100)1
g、直径0.5mmのジルコニアビーズ(ニッカトー社
製)30gを入れ、サンドグラインダーミル(アイメッ
クス社製)を用いて1500rpmにて2時間分散し
た。分散物からジルコニアビーズをろ過して除いた。こ
の場合の二酸化チタンの平均粒径は2.5μmであっ
た。このときの粒径はMALVERN社製マスターサイ
ザーにて測定したものである。
The present invention will be specifically described below with reference to examples showing comparative examples. Example 1 1. Preparation of titanium dioxide dispersion liquid Titanium dioxide (Nippon Aerosil Co., Ltd.)
Degussa P-25) 15 g, water 45 g, dispersant (Triton X-100, manufactured by Aldrich) 1
g of zirconia beads having a diameter of 0.5 mm (manufactured by Nikkato Co., Ltd.), and dispersed for 2 hours at 1500 rpm using a sand grinder mill (manufactured by Imex). The zirconia beads were removed by filtration from the dispersion. In this case, the average particle size of the titanium dioxide was 2.5 μm. The particle size at this time was measured with a master sizer manufactured by MALVERN.

【0135】2.色素を吸着したTiO2電極(電極
A)の作成 フッ素をドープした酸化スズをコーティングした導電性
ガラス(旭硝子製TCOガラス-Uを20mm×20mmの大
きさに切断加工したもの)の導電面側にガラス棒を用い
て上記の分散液を塗布した。この際、導電面側の一部
(端から3mm)に粘着テープを張ってスペーサーとし、
粘着テープが両端に来るようにガラスを並べて一度に8
枚ずつ塗布した。塗布後、粘着テープを剥離し、室温で
1日間風乾した。次に、このガラスを電気炉(ヤマト科
学製マッフル炉FP−32型)に入れ、450℃にて3
0分間焼成した。ガラスを取り出し冷却した後、表1に
示す色素のエタノール溶液(3×10-4モル/リット
ル)に12時間浸漬した。色素の染着したガラスを4−
tert−ブチルピリジンに15分間浸漬した後、エタノー
ルで洗浄し自然乾燥させた。このようにして得られる感
光層の厚さは10μmであり、半導体微粒子の塗布量は
20g/m2とした。色素の吸着量は、色素の種類に応じ、
適宜0.1〜10mモル/m2の範囲から選択した。なお、
導電性ガラスの表面抵抗は約30Ω/cm2であった。
[0135] 2. Dye-adsorbed TiO 2 electrode (electrode
Preparation of A) The above dispersion liquid using a glass rod on the conductive surface side of conductive glass coated with fluorine-doped tin oxide (TCO glass-U manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. cut into a size of 20 mm × 20 mm). Was applied. At this time, adhesive tape is applied to a part (3 mm from the end) on the conductive surface side as a spacer,
Arrange the glass so that the adhesive tape is
It was applied one by one. After application, the adhesive tape was peeled off and air-dried at room temperature for one day. Next, this glass was placed in an electric furnace (muffle furnace FP-32 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and heated at 450 ° C. for 3 hours.
Bake for 0 minutes. After the glass was taken out and cooled, it was immersed in an ethanol solution of the dye shown in Table 1 (3 × 10 −4 mol / l) for 12 hours. The dyed glass is
After being immersed in tert-butylpyridine for 15 minutes, it was washed with ethanol and dried naturally. The thickness of the photosensitive layer thus obtained was 10 μm, and the coating amount of the semiconductor fine particles was 20 g / m 2 . The amount of dye adsorption depends on the type of dye,
It was appropriately selected from the range of 0.1 to 10 mmol / m 2 . In addition,
The surface resistance of the conductive glass was about 30 Ω / cm 2 .

【0136】[0136]

【表1】 [Table 1]

【0137】3.光電気化学電池の作製 上述のようにして作成した色増感されたTiO2電極基
板(2cm×2cm)をこれと同じ大きさの白金蒸着ガラス
と重ね合わせた(図1参照)。次に、両ガラスの隙間に
毛細管現象を利用して電解液(表1記載の有機溶媒、ポ
リマー、多官能イソシアナート化合物に支持電解質0.
65モル/リットル,ヨウ素0.05モル/リットルを
加えたもの)を染み込ませ、TiO2電極中に導入し、
光電気化学電池(サンプル)を得た。この工程を色素と
電解質組成物の組み合わせを表1に記載されているよう
に変更して行った。なお、電解液のゲル化は、室温(2
5℃程度の温度)で6時間程度放置することによって行
った。
[0137] 3. Preparation of Photoelectrochemical Cell The sensitized TiO 2 electrode substrate (2 cm × 2 cm) prepared as described above was overlaid on a platinum-deposited glass of the same size (see FIG. 1). Next, an electrolytic solution (organic solvent, polymer, polyfunctional isocyanate compound shown in Table 1 and a supporting electrolyte 0.1) is used in the gap between both glasses by utilizing the capillary phenomenon.
65 mol / l, iodine 0.05 mol / l) and introduced into the TiO 2 electrode,
A photoelectrochemical cell (sample) was obtained. This step was performed by changing the combination of the dye and the electrolyte composition as shown in Table 1. The gelation of the electrolytic solution was performed at room temperature (2
(Temperature of about 5 ° C.) for about 6 hours.

【0138】本実施例により、図1に示したとおり、導
電性ガラス1(ガラス上に導電剤層2が設層されたも
の)、TiO2電極3、色素層4、ゲル電解質からなる
電荷移動層5、白金層6およびガラス7が順に積層され
た光電気化学電池が作成された。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, charge transfer consisting of conductive glass 1 (a conductive agent layer 2 is provided on glass), TiO 2 electrode 3, dye layer 4, and gel electrolyte A photoelectrochemical cell in which the layer 5, the platinum layer 6, and the glass 7 were sequentially laminated was produced.

【0139】4.光電変換効率の測定 500Wのキセノンランプ(ウシオ製)の光を分光フィ
ルター(Oriel社製AM1.5)およびシャープカッ
トフィルター(KenkoL−42)を通すことにより
紫外線を含まない模擬太陽光を発生させた。この光の強
度は86mW/cm2であった。
[0139] 4. Measurement of Photoelectric Conversion Efficiency Simulated sunlight containing no ultraviolet light was generated by passing 500 W xenon lamp (Ushio) light through a spectral filter (Oriel AM1.5) and a sharp cut filter (Kenko L-42). . The intensity of this light was 86 mW / cm 2 .

【0140】前述の光電気化学電池の導電性ガラスと白
金蒸着ガラスにそれぞれ、ワニ口クリップを接続し、模
擬太陽光を照射し、発生した電気を電流電圧測定装置
(ケースレーSMU238型)にて測定した。これにより
求められた光電気化学電池の開放電圧(Voc)、短絡電流
密度(Jsc)、形状因子(FF)、および変換効率(η)と12
0時間連続照射後の短絡電流密度および短絡電流密度の
低下率を一括して表2に記載した。
An alligator clip was connected to each of the conductive glass and the platinum-deposited glass of the above-mentioned photoelectrochemical cell, simulated sunlight was irradiated, and the generated electricity was measured with a current / voltage measuring device (Keisley SMU238 type). did. The open-circuit voltage (V oc ), short-circuit current density (J sc ), form factor (FF), conversion efficiency (η), and
Table 2 shows the short-circuit current density and the decrease rate of the short-circuit current density after continuous irradiation for 0 hours.

【0141】[比較例1]比較用光電気化学電池A 前述の実施例で作製した色増感されたTiO2電極基板(電
極A;2cm×2cm)をこれと同じ大きさの白金蒸着ガラス
と重ねあわせた(図1参照)。次に、両ガラスの隙間に
毛細管現象を利用して電解液(アセトニトリルと3−メ
チル−2−オキサゾリジノンの体積比90対10の混合
物を溶媒とした沃素0.05モル/l、沃化リチウム
0.5モル/lの溶液)を染み込ませて比較用光電気化
学電池Aを作製した。
[Comparative Example 1] Comparative photoelectrochemical cell A The color-sensitized TiO 2 electrode substrate (electrode A; 2 cm x 2 cm) prepared in the above-described example was coated with platinum-deposited glass of the same size. They were superimposed (see FIG. 1). Next, an electrolytic solution (0.05 mol / l of iodine using a mixture of acetonitrile and 3-methyl-2-oxazolidinone at a volume ratio of 90:10 as a solvent, lithium iodide 0 (A solution of 0.5 mol / l) to make a comparative photoelectrochemical cell A.

【0142】[比較例2]比較用光電気化学電池B 前述の実施例と同様に色増感されたTiO2電極基板(電極
A;2cm×2cm)上に、モノマーとして、ヘキサエチレン
グリコールメタクリル酸エステル(日本油脂化学社製
ブレンマーPE350)1gおよびテトラエチレングリ
コールジアクリレート100mgと、電解質を溶解する
ことができる溶媒として、プロピレンカーボネート3g
と、重合開始剤として、2−ヒドロキシ−2ーメチル−
1−フェニループロパン−1−オン(日本チバガイギー
社製 ダロキュア1173)20mgを含有した混合溶
液に、ヨウ化リチウム500mgを溶解し10分間真空
脱気して、溶存する気体を追い出した後多孔性物質に塗
布した。次に、前記の混合溶液を塗布した多孔性物質を
減圧下に置くことで、多孔性物質中の気泡を除きモノマ
ーの浸透を促した後、紫外光照射により重合した。この
ようにして得られた素子をヨウ素雰囲気下に、30分間
曝して比較用光電気化学電池Bを得た。
Comparative Example 2 Comparative Photoelectrochemical Battery B A TiO 2 electrode substrate (electrode
A; 2 cm x 2 cm) on a hexaethylene glycol methacrylate (manufactured by NOF Chemical Co., Ltd.)
1 g of Blenmer PE350) and 100 mg of tetraethylene glycol diacrylate, and 3 g of propylene carbonate as a solvent capable of dissolving the electrolyte
And, as a polymerization initiator, 2-hydroxy-2-methyl-
Lithium iodide (500 mg) was dissolved in a mixed solution containing 20 mg of 1-phenyl-propan-1-one (Darocur 1173, manufactured by Nippon Ciba Geigy Co., Ltd.). Was applied. Next, the porous material to which the above-mentioned mixed solution was applied was placed under reduced pressure to remove bubbles in the porous material to promote penetration of the monomer, and then polymerized by irradiation with ultraviolet light. The device thus obtained was exposed to an iodine atmosphere for 30 minutes to obtain a photoelectrochemical battery B for comparison.

【0143】[比較例3]比較用光電気化学電池C 前述の実施例と同様に色増感されたTiO2電極基板(電極
A;2cm×2cm) をこれと同じ大きさの白金蒸着ガラス
と重ね合わせた。次に、両ガラスの隙間に毛細管現象を
利用して電解液(表1のサンプルNo.1に記載されたP-1と
いうポリマーを下記構造のポリマーに変更したもの:
x、yは重量組成比)を染みこませ、TiO 2電極中に
導入し、光電気化学電池を得た。
[0143]Comparative Example 3 Comparative Photoelectrochemical Battery C TiO sensitized in the same manner as in the previous exampleTwoElectrode substrate (electrode
A; 2cm x 2cm) is platinum-evaporated glass of the same size
And superimposed. Next, a capillary phenomenon is created in the gap between the two glasses.
Using electrolyte (P-1 described in sample No. 1 in Table 1)
The above-mentioned polymer is changed to a polymer having the following structure:
x and y are impregnated with TiO. TwoIn the electrode
And a photoelectrochemical cell was obtained.

【0144】[0144]

【化27】 Embedded image

【0145】これらの比較用電池についても、上記実施
例と同様の測定を行い短絡電流密度の低下率等を求め
た。その結果を表2に示した。
With respect to these comparative batteries, the same measurement as in the above example was performed to determine the rate of decrease in short circuit current density and the like. The results are shown in Table 2.

【0146】[0146]

【表2】 [Table 2]

【0147】比較例と比べ本発明の実施例では、加熱や
脱気の必要がなく簡便にゲル電解質を含有する光電気化
学電池が作製でき、また、湿式光電気化学電池と比べた
ときの光電変換特性の経時劣化が少ないことが明らかで
ある。
In the examples of the present invention as compared with the comparative example, a photoelectrochemical cell containing a gel electrolyte can be easily produced without the need for heating or degassing, and the photoelectrochemical cell as compared with a wet type photoelectrochemical cell was obtained. It is clear that the conversion characteristics have little deterioration over time.

【0148】[0148]

【発明の効果】本発明により作製工程が簡素で、光電変
換特性に優れ、電解液漏洩およびそれに伴う経時での特
性劣化が少ない光電変換素子および光電気化学電池が得
られた。
Industrial Applicability According to the present invention, a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell having a simple manufacturing process, excellent photoelectric conversion characteristics, and less leakage of the electrolyte and accompanying deterioration of the characteristics with time are obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例で作成した光電気化学電池の構成を示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectrochemical cell prepared in an example.

【図2】光電気化学電池の基本的な構成例を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a basic configuration example of a photoelectrochemical cell.

【図3】光電気化学電池の基本的な構成例を示す断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a basic configuration example of a photoelectrochemical cell.

【図4】基板一体型のモジュール構成例を示す断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a module configuration of a substrate integrated type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導電性ガラス 2 導電剤層 3 TiO2層 4 色素層 5 電荷移動層 6 白金層 7 ガラス 8 金属層 9 金属リード 10 色素吸着TiO2層 11 電荷移動層 12 透明導電層 13 透明基板 14 下塗り層 15 支持基板 16 電荷移動層 17 反射防止層REFERENCE SIGNS LIST 1 conductive glass 2 conductive agent layer 3 TiO 2 layer 4 dye layer 5 charge transfer layer 6 platinum layer 7 glass 8 metal layer 9 metal lead 10 dye adsorption TiO 2 layer 11 charge transfer layer 12 transparent conductive layer 13 transparent substrate 14 undercoat layer 15 Support substrate 16 Charge transfer layer 17 Anti-reflection layer

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性支持体、この導電性支持体上に塗
設された色素を吸着した半導体微粒子含有層、電荷移動
層および対極を有する色素増感された光電変換素子にお
いて、前記電荷移動層が水酸基および/またはカルボキ
シル基を有するポリマーと少なくともイソシアナート基
を2個以上有する化合物とを反応して得られる生成物を
含有するゲル電解質を含むことを特徴とする光電変換素
子。
1. A dye-sensitized photoelectric conversion device having a conductive support, a layer containing semiconductor fine particles adsorbed with a dye coated on the conductive support, a charge transfer layer, and a counter electrode, wherein the charge transfer A photoelectric conversion element, characterized in that the layer contains a gel electrolyte containing a product obtained by reacting a polymer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group with a compound having at least two isocyanate groups.
【請求項2】 水酸基および/またはカルボキシル基を
有するポリマーが下記式(I)で表されるポリマーであ
る請求項1の光電変換素子。 【化1】 [式(I)中、R1は水素原子または炭素原子数1から4
個までのアルキル基を表わす。L1は二価の連結基を表わ
し、nは0または1の整数を表す。X1は水酸基および/ま
たはカルボキシル基を有する一価の有機基を表わす。A
はエチレン性不飽和基を含有する化合物から誘導される
繰り返し単位を表わす。kおよびmはそれぞれ各繰り返し
単位の重量組成比を表わし、kは0.5重量%以上80重量%
以下、mは20重量%以上99.5重量%以下である。]
2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the polymer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group is a polymer represented by the following formula (I). Embedded image [In the formula (I), R 1 is a hydrogen atom or a group having 1 to 4 carbon atoms.
Represents up to alkyl groups. L 1 represents a divalent linking group, and n represents an integer of 0 or 1. X 1 represents a monovalent organic group having a hydroxyl group and / or a carboxyl group. A
Represents a repeating unit derived from a compound containing an ethylenically unsaturated group. k and m each represent a weight composition ratio of each repeating unit, and k is 0.5% by weight or more and 80% by weight.
Hereinafter, m is not less than 20% by weight and not more than 99.5% by weight. ]
【請求項3】 式(I)のX1を含む繰り返し単位が誘導
される化合物が、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒド
ロキシエチルメタクリレート、メタクリル酸、アクリル
酸およびビニルアルコールから選択される請求項2の光
電変換素子。
3. The photoelectric conversion device according to claim 2, wherein the compound from which the repeating unit containing X 1 of the formula (I) is derived is selected from hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, methacrylic acid, acrylic acid and vinyl alcohol. .
【請求項4】 式(I)で表されるポリマーのゲル電解
質のゲル化前の全構成成分に占める重量分率が0.5重量
%以上80重量%以下である請求項2または3の光電変換
素子。
4. The photoelectric conversion device according to claim 2, wherein the weight fraction of the polymer represented by the formula (I) in all the constituent components of the gel electrolyte before gelation is 0.5% by weight or more and 80% by weight or less. .
【請求項5】 水酸基および/またはカルボキシル基を
有するポリマーがセルロースのエーテル化物またはエス
テル化物である請求項1の光電変換素子。
5. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the polymer having a hydroxyl group and / or a carboxyl group is an etherified product or an esterified product of cellulose.
【請求項6】 前記セルロースのエーテル化物またはエ
ステル化物のゲル電解質のゲル化前の全構成成分に占め
る重量分率が0.02重量%以上10重量%以下である
請求項5の光電変換素子。
6. The photoelectric conversion device according to claim 5, wherein a weight fraction of the gelled electrolyte of the etherified product or the esterified product of cellulose in all the constituent components before gelation is 0.02% by weight or more and 10% by weight or less.
【請求項7】 ゲル電解質がヨウ素およびヨウ素塩を含
有する請求項1〜6のいずれかの光電変換素子。
7. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the gel electrolyte contains iodine and an iodine salt.
【請求項8】 前記色素がルテニウム錯体色素またはポ
リメチン色素である請求項1〜7のいずれかの光電変換
素子。
8. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the dye is a ruthenium complex dye or a polymethine dye.
【請求項9】 前記半導体微粒子含有層が二酸化チタン
微粒子を含有する請求項1〜8のいずれかの光電変換素
子。
9. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein said semiconductor fine particle-containing layer contains titanium dioxide fine particles.
【請求項10】 太陽光モジュールに用いられる請求項
1〜9のいずれかの光電変換素子。
10. The photoelectric conversion element according to claim 1, which is used for a solar module.
【請求項11】 請求項1〜9のいずれかの光電変換素
子を用いた光電気化学電池。
11. A photoelectrochemical cell using the photoelectric conversion element according to claim 1.
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