JP2001102104A - Photoelectric conversion device and photoelectric cell - Google Patents

Photoelectric conversion device and photoelectric cell

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JP2001102104A
JP2001102104A JP28020399A JP28020399A JP2001102104A JP 2001102104 A JP2001102104 A JP 2001102104A JP 28020399 A JP28020399 A JP 28020399A JP 28020399 A JP28020399 A JP 28020399A JP 2001102104 A JP2001102104 A JP 2001102104A
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Japan
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layer
photoelectric conversion
group
fine particles
dye
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JP28020399A
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Japanese (ja)
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Shigeru Nakamura
茂 中村
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Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion device of high energy conversion rate, and a photoelectric cell using the same. SOLUTION: A photoelectric conversion device comprises at least a photosensitive semiconductor layer, charge transfer layer, opposite electrode, and an electrically insulating spacer layer between the semiconductor layer and opposite layer. Additionally deposited over the opposite electrode is a porous electron- conductive layer.

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】本発明は半導体を用いた光電
変換素子、特に、色素により増感された光電変換素子に
関する。さらには、これを用いた光電池に関する。
The present invention relates to a photoelectric conversion device using a semiconductor, and more particularly to a photoelectric conversion device sensitized by a dye. Furthermore, the present invention relates to a photovoltaic cell using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、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の改良が、実用化の主力技術となっ
ており、太陽光エネルギー変換効率として10%近い発
電効率が得られている。しかし、将来に向けてこれらを
普及させる上では、素材製造にかかるエネルギーコスト
が高く製品化への環境負荷が大きいこと、ユーザーにと
って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。このため、低価格化を目指し、大面
積化も容易な有機材料をシリコンい替わる感光材料とし
て用いた太陽電池がこれまでに多く提案されてきたが、
エネルギー変換効率が1%以下と低く、耐久性も悪いと
いう問題があった。こうした状況の中で、Nature(第35
3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、ならびにこの作製に必要な
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
を高純度まで精製する必要なしに用いることができるた
め、安価な光電変換素子として提供できる点であり、第
二には用いられる色素の吸収がブロードであり、広い可
視光の波長域にわたって太陽光を電気に変換できること
であり、第三にはエネルギー変換効率が最適条件では1
0%近くと高いことである。しかしながら太陽電池とし
て実用化するには、電荷移動層の耐久性の向上が重要な
課題であった。初期の検討では電荷移動層としてレドッ
クス化合物の有機溶媒溶液が用いられたが、これらの素
子においては有機溶媒の飛散が起き、性能の劣化が大き
いとの問題があった。これを解決する方法として、常温
で液体状態を保つ溶融塩や固体の電荷輸送材料の使用が
検討されてきたが、これらの電荷移動層では、電荷の移
動が遅くなる傾向にあるため、層の厚みをいかに減ずる
かが重要な技術課題であった。
2. Description of the Related Art At present, photovoltaic power generation is the main technology for practical use in which monocrystalline silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells, and compound solar cells such as cadmium telluride and indium copper selenide are improved. The power generation efficiency of about 10% is obtained as the solar energy conversion efficiency. However, in order to popularize these materials in the future, it is necessary to overcome the problems that the energy cost for material production is high, the environmental load for commercialization is large, and the energy payback time is long for users. For this reason, many solar cells that use organic materials that can easily be increased in area and used as photosensitive materials in place of silicon have been proposed so far in order to reduce costs,
There is a problem that the energy conversion efficiency is as low as 1% or less and the durability is poor. Under these circumstances, Nature (No. 35)
3, 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 by a dye, and materials and manufacturing techniques required for the production thereof. Was done. The proposed battery is
This is a wet solar cell 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 having to purify it to high purity, and therefore it can be provided as an inexpensive photoelectric conversion element. Dye absorption is broad, and sunlight can be converted into electricity over a wide visible light wavelength range. Third, energy conversion efficiency is 1 under optimum conditions.
This is as high as nearly 0%. However, for practical use as a solar cell, improvement of the durability of the charge transfer layer has been an important issue. In the initial investigation, an organic solvent solution of a redox compound was used as the charge transfer layer. However, in these devices, there was a problem that the organic solvent was scattered and the performance was greatly deteriorated. To solve this problem, the use of a molten salt or a solid charge transporting material that maintains a liquid state at room temperature has been considered.However, in these charge transfer layers, the charge transfer tends to be slow, so How to reduce the thickness was an important technical issue.

【0003】従来の素子では、半導体微粒子を担持した
支持体と対極を担持した支持体との間にスペーサーを介
して挟み込むことで、酸化物半導体層と対極との直接接
触による短絡を防止するのが一般的であった。しかしこ
の方法で大サイズのセルを作成しようとすると、両支持
体が平面性の高い、剛直な材料である必要がある他、全
面積にわたって電荷移動層の厚みを一定に保つのが困難
な為、電池性能が低下したり、また経年変化により厚み
が変わることでの性能劣化の問題があった。さらに従来
の方法では、薄いスペーサーを作成するのが困難で、実
質的には、十数μm程度の厚みの材料を得るのが困難で
あった。
In a conventional element, a short circuit caused by direct contact between an oxide semiconductor layer and a counter electrode is prevented by interposing a spacer between a support supporting semiconductor fine particles and a support supporting a counter electrode via a spacer. Was common. However, if a large cell is to be produced by this method, both supports need to be made of a highly planar and rigid material, and it is difficult to keep the thickness of the charge transfer layer constant over the entire area. However, there has been a problem that the performance of the battery is deteriorated due to a decrease in battery performance or a change in thickness due to aging. Further, in the conventional method, it is difficult to form a thin spacer, and it is substantially difficult to obtain a material having a thickness of about ten and several μm.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、エネ
ルギー変換効率に優れた光電変換素子および光電池を提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element and a photovoltaic cell having excellent energy conversion efficiency.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は本発明を
特定する下記の事項およびその好ましい態様により達成
された。 (1)少なくとも感光性半導体膜、電荷移動層および対
極を有する光電変換素子において、該半導体膜と対極と
の間に実質的に電気絶縁性のスペーサー層を有し、か
つ、該対極が多孔質の電子伝導性層を有することを特徴
とする光電変換素子。 (2)前記多孔質電子伝導性層が前記スペーサー層に隣
接して設置されることを特徴とする(1)記載の光電変
換素子。 (3)前記多孔質電子伝導層が、導電性微粒子を結着し
て成ることを特徴とする(1)または(2)に記載の光
電変換素子。 (4)前記導電性微粒子が、白金黒または白金を担持し
た炭素微粒子であることをを特徴とする(3)に記載の
光電変換素子。 (5)対極が導電性基板上に前記多孔質電子伝導性層を
設置した構成であることを特徴とする(1)〜(4)の
いずれかに記載の光電変換素子。 (6)前記スペーサー層が絶縁性微粒子を結着して成る
多孔質層であることを特徴とする(1)〜(5)のいず
れかに記載の光電変換素子。 (7)前記スペーサー層の絶縁性微粒子が、アルミニウ
ム、珪素、硼素およびリンから選ばれる少なくとも1つ
の元素を含む酸化物から成ることを特徴とする(6)記
載の光電変換素子。 (8)前記スペーサー層の絶縁性微粒子が、有機高分子
から成ることを特徴とする(6)記載の光電変換素子。 (9)前記感光性半導体膜が二酸化チタンを含むことを
特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の光電変換
素子。 (10)前記感光性半導体膜が色素により増感されてい
ることを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の
光電変換素子。 (11)前記電荷移動層が溶融塩を含有することを特徴
とする(1)〜(10)のいずれかに記載の光電変換素
子。 (12)上記(1)〜(11)のいずれかの光電変換素
子を用いた光電池。
The object of the present invention has been attained by the following items which specify the present invention and preferred embodiments thereof. (1) In a photoelectric conversion element having at least a photosensitive semiconductor film, a charge transfer layer, and a counter electrode, a substantially electrically insulating spacer layer is provided between the semiconductor film and the counter electrode, and the counter electrode is porous. A photoelectric conversion element comprising an electron conductive layer of (2) The photoelectric conversion element according to (1), wherein the porous electron conductive layer is provided adjacent to the spacer layer. (3) The photoelectric conversion element according to (1) or (2), wherein the porous electron conductive layer is formed by binding conductive fine particles. (4) The photoelectric conversion element according to (3), wherein the conductive fine particles are platinum black or carbon fine particles carrying platinum. (5) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (4), wherein the counter electrode has a configuration in which the porous electron conductive layer is provided on a conductive substrate. (6) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (5), wherein the spacer layer is a porous layer formed by binding insulating fine particles. (7) The photoelectric conversion element according to (6), wherein the insulating fine particles of the spacer layer are made of an oxide containing at least one element selected from aluminum, silicon, boron and phosphorus. (8) The photoelectric conversion element according to (6), wherein the insulating fine particles of the spacer layer are made of an organic polymer. (9) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (8), wherein the photosensitive semiconductor film contains titanium dioxide. (10) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (9), wherein the photosensitive semiconductor film is sensitized by a dye. (11) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (10), wherein the charge transfer layer contains a molten salt. (12) A photovoltaic cell using the photoelectric conversion element according to any of (1) to (11).

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。まず、本発明の光電変換素子および光電池の構成
と材料について詳述する。本発明において光電変換素子
は、導電性支持体上に設置された半導体膜(感光層)か
らなる光電極、対極、そして光電極と対極に電気的に接
触しこれらを接合する電荷移動層からなる積層構成をと
る。半導体膜は必要に応じて、色素により増感され、こ
れを色素増感半導体膜と呼ぶ。色素増感半導体膜を設置
した導電性支持体は光電変換素子における作用電極であ
り、光アノードとして機能する。この光電変換素子は作
用電極の光照射下で外部回路に電流と起電力を発生する
光電池であり、電荷移動層がイオン伝導性電解質の場合
は電気化学光電池として特徴づけられる。感光層である
半導体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。色素増感型の感光層の場合、感光層に入射
した光は色素によって吸収され色素分子を励起する。励
起状態の色素分子は、エネルギーの高い励起電子を半導
体微粒子の伝導帯に注入し、注入された伝導体電子は半
導体バルクを拡散して対極に到達する。電子注入した色
素分子は電子の欠損した酸化体となり、色素と接する電
荷輸送材料中の電子供与体によって電子的に還元され再
生される。すなわち、導電性支持体上が受け取った励起
電子は外部回路で電気的仕事をして対極に伝達され、電
荷移動層の電荷輸送材料を介して色素酸化体に戻り、色
素が再生する。なお、本発明では層構成をとるものの、
それぞれの層の接触部(たとえば、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)においては、層を構成する材料
もしくは化合物、イオンは、相互に拡散して混合した状
態であってもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. First, the configurations and materials of the photoelectric conversion element and the photovoltaic cell of the present invention are described in detail. In the present invention, the photoelectric conversion element includes a photoelectrode comprising a semiconductor film (photosensitive layer) provided on a conductive support, a counter electrode, and a charge transfer layer electrically contacting the photoelectrode and the counter electrode and joining them. Take a laminated configuration. The semiconductor film is sensitized by a dye as necessary, and this is called a dye-sensitized semiconductor film. The conductive support provided with the dye-sensitized semiconductor film is a working electrode in the photoelectric conversion element and functions as a photoanode. This photoelectric conversion element is a photovoltaic cell that generates a current and an electromotive force in an external circuit under irradiation of light from a working electrode, and is characterized as an electrochemical photovoltaic cell when the charge transfer layer is an ion-conductive electrolyte. The semiconductor layer as the photosensitive layer is designed according to the purpose, and may have a single-layer structure or a multilayer structure. In the case of a dye-sensitized photosensitive layer, light incident on the photosensitive layer is absorbed by the dye and excites dye molecules. The dye molecules in the excited state inject excited electrons with high energy into the conduction band of the semiconductor fine particles, and the injected conductor electrons diffuse through the semiconductor bulk and reach the counter electrode. The electron-injected dye molecule becomes an oxidized form having an electron deficiency, and is electronically reduced and regenerated by an electron donor in the charge transporting material in contact with the dye. In other words, the excited electrons received on the conductive support perform electrical work in an external circuit and are transmitted to the counter electrode, return to the dye oxidant via the charge transport material of the charge transfer layer, and regenerate the dye. Although the present invention has a layer structure,
At the contact portion of each layer (for example, at the boundary between the conductive layer and the photosensitive layer of the conductive support, at the boundary between the photosensitive layer and the charge transfer layer, or at the boundary between the charge transfer layer and the counter electrode), the material or compound constituting the layer is used. And the ions may be in a state of being diffused and mixed with each other.

【0007】本発明は、上記の半導体膜と対極とを、短
絡させる事無く、薄い電荷移動層を介して電気化学的に
接続させる為に、半導体膜上に隣接して実質的に電気絶
縁性のスペーサー層と、多孔性の電子伝導性層を有する
対極を積層して成ることを特徴とする。本発明では、電
荷輸送材料をこれらスペーサー層と電子伝導性層に浸透
させることが必要であり、さらに半導体膜にも浸透させ
ることが好ましい。この場合、明確な単独の電荷移動層
はなくても構わない。
According to the present invention, the semiconductor film and the counter electrode are electrochemically connected to each other through a thin charge transfer layer without short-circuiting. And a counter electrode having a porous electron conductive layer. In the present invention, it is necessary that the charge transporting material penetrates into the spacer layer and the electron conductive layer, and more preferably, penetrates into the semiconductor film. In this case, there is no need for a clear single charge transfer layer.

【0008】スペーサー層は、断続的にスペーサーを配
置してもよいが、多孔性の連続膜であることが好まし
く、絶縁性微粒子からなる多孔質層とすることが特に好
ましい。スペーサー層の好ましい厚さは、0.05μm
〜10μmである。本発明のスペーサー層に用いる実質
的に電気絶縁性の粒子としては、電気伝導度が10-3ジー
メンス/cm以下の物質であって、電荷移動層を形成す
る成分に対して不活性な物質であれば任意のものが用い
られる。このような物質の一つとしては酸化物があり、
アモルファスの酸化物ガラスまたは結晶性酸化物のいず
れも用いることができる。好ましい酸化物ガラス物質の
具体例は、アルミニウム、珪素、硼素およびリンから選
ばれる少なくとも一種の元素を含む酸化物ガラスであ
る。また、好ましい結晶性酸化物の具体例としては酸化
アルミニウムが挙げられる。
The spacer layer may have spacers intermittently arranged, but is preferably a continuous porous film, and particularly preferably a porous layer made of insulating fine particles. The preferred thickness of the spacer layer is 0.05 μm
〜1010 μm. As the substantially electrically insulating particles used in the spacer layer of the present invention, a substance having an electric conductivity of 10 −3 Siemens / cm or less and a substance that is inactive with respect to the components forming the charge transfer layer is used. If any, any one is used. One such material is an oxide,
Either amorphous oxide glass or crystalline oxide can be used. A specific example of a preferred oxide glass material is an oxide glass containing at least one element selected from aluminum, silicon, boron and phosphorus. Further, a specific example of a preferable crystalline oxide is aluminum oxide.

【0009】更に好ましい酸化物ガラスは少なくとも珪
素、硼素、リンの一つを含み、軟化点が700℃以下とな
るようなガラスである。例えば以下のような組成が挙げ
られるが本発明はこれに限定されるものではない。 Na0.20.40.4X Rb0.20.40.4X Pb0.20.25Si0.25X Pb0.2Zn0.1BOX
A more preferred oxide glass is a glass containing at least one of silicon, boron and phosphorus and having a softening point of 700 ° C. or less. For example, the following compositions may be mentioned, but the present invention is not limited thereto. Na 0.2 B 0.4 P 0.4 O X Rb 0.2 B 0.4 P 0.4 O X Pb 0.2 B 0.25 Si 0.25 O X Pb 0.2 Zn 0.1 BO X

【0010】もう一つの電気絶縁性の粒子としては、有
機高分子より成る粒子を挙げることが出来る。粒子を形
成する有機高分子材料としては、電荷移動層を形成する
成分に対して不活性な材質であれば任意のものが用いら
れる。好ましい有機高分子の例としては、ポリーメチル
メタクリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプ
ロピレン、ポリビニリデンージーフルオレートが挙げら
れる。
As another electrically insulating particle, there can be mentioned a particle composed of an organic polymer. As the organic polymer material forming the particles, any material can be used as long as it is a material that is inert to the components forming the charge transfer layer. Examples of preferred organic polymers include polymethyl methacrylate, polyethylene, polystyrene, polypropylene, and polyvinylidene difluoride.

【0011】上記の絶縁性粒子は後述する電極に用いる
半導体微粒子の5〜1000倍の粒子径のものが用いられ、
好ましくは20倍〜500倍である。
The above-mentioned insulating particles have a particle diameter of 5 to 1000 times that of semiconductor fine particles used for an electrode described later,
Preferably it is 20 to 500 times.

【0012】本発明の多孔性の電子伝導性層は導電性で
多孔性の材料であり、電荷移動層を構成する成分に対し
て不活性な材料であって電荷移動層との間で迅速な電子
移動をする材料であれば任意なものを用いることができ
る。このような性質を備えた好ましい材料としては、A
u,Pt,カーボン(グラファイト、カーボンブラッ
ク、アセチレンブラック、コークス、炭素繊維、黒鉛化
カーボンマイクロビーズなど)等を挙げることが出来
る。また、多孔性の電子伝導性層は導電性微粒子を結着
して形成することが好ましい。この導電性微粒子として
は、上述の材料の微粒子(特に白金黒)のほか、実質的
に電気絶縁性の粒子の表面にAu,Ptをメッキするこ
とで電子伝導性を付与した粒子、あるいは上述のカーボ
ン粒子(特にグラファイト)に部分的にPtを担持して
電子移動速度を改善した粒子などが好ましく用いられ
る。また、発泡メタルを用いることもできる。多孔性電
子伝導層の好ましい厚さは、0.1μm〜100μmで
あり、さらに好ましくは0.5μm〜30μmである。
[0012] The porous electron conductive layer of the present invention is a conductive and porous material, is a material which is inert to the components constituting the charge transfer layer, and has a high speed between the layer and the charge transfer layer. Any material can be used as long as it can transfer electrons. Preferred materials having such properties include A
u, Pt, carbon (graphite, carbon black, acetylene black, coke, carbon fiber, graphitized carbon microbeads, etc.) and the like. Further, the porous electron conductive layer is preferably formed by binding conductive fine particles. As the conductive fine particles, in addition to the fine particles of the above-described materials (particularly, platinum black), particles obtained by plating the surfaces of substantially electrically insulating particles with Au or Pt to impart electron conductivity, or the above-described particles. Particles in which Pt is partially supported on carbon particles (particularly graphite) to improve the electron transfer speed are preferably used. Further, a foamed metal can also be used. The preferred thickness of the porous electron conductive layer is 0.1 μm to 100 μm, and more preferably 0.5 μm to 30 μm.

【0013】次に、光電変換素子の光電極について説明
する。本発明において光電極に用いる半導体材料は光エ
ネルギーの吸収などで励起された状態で伝導性を生じる
材料であり、エネルギー準位として価電子バンドと伝導
バンドを有し、バンドギャップに相当する波長の光で励
起すると伝導帯電子と価電子帯正孔を生じる。このとき
n型半導体では伝導帯電子がキャリアー、p−型半導体
では正孔がキャリアーとなり伝導性を生じる。本発明で
色素増感するのに用いる半導体は、光励起下で伝導帯電
子がキャリアーとなりアノード電流を与えるn型半導体
であることが好ましい。n型半導体は電極をアノード分
極(正に分極)の状態で伝導帯励起電子を発生したと
き、アノーディックに整流された電流を生じる。また、
伝導に関わるキャリアーの濃度として1014〜1020
/cm3の範囲の半導体が好ましい。本発明の色素増感
された半導体では、光吸収およびこれによる励起電子と
正孔の発生は主として色素の分子において起こり、半導
体はこの励起電子を伝導帯で受け取り、支持体の電極に
伝達する役割を担う。本発明に関わるこのような半導体
電極の色素増感の機構は、本多健一、藤嶋昭、化学総説
No7、p77(1976)、渡辺正、滝澤卓朗、本多
健一、触媒、20、p370(1978)に詳解されて
いる。
Next, the photoelectrode of the photoelectric conversion element will be described. The semiconductor material used for the photoelectrode in the present invention is a material that generates conductivity when excited by absorption of light energy or the like, has a valence band and a conduction band as energy levels, and has a wavelength corresponding to a band gap. Excitation by light produces conduction band electrons and valence band holes. At this time, the conduction band electrons serve as carriers in the n-type semiconductor, and the holes serve as carriers in the p-type semiconductor, thereby generating conductivity. The semiconductor used for dye sensitization in the present invention is preferably an n-type semiconductor that gives an anode current by using conduction band electrons as carriers under photoexcitation. An n-type semiconductor generates an anodic rectified current when it generates conduction band excited electrons while the electrode is anodic polarized (positively polarized). Also,
Semiconductors having a carrier concentration related to conduction in the range of 10 14 to 10 20 / cm 3 are preferable. In the dye-sensitized semiconductor of the present invention, light absorption and the resulting generation of excited electrons and holes mainly occur in dye molecules, and the semiconductor receives the excited electrons in the conduction band and transmits them to the electrode of the support. Carry. The mechanism of dye sensitization of such a semiconductor electrode related to the present invention is described in Kenichi Honda, Akira Fujishima, Chemical Review No. 7, p77 (1976), Tadashi Watanabe, Takuro Takizawa, Kenichi Honda, Catalyst, 20, p370 (1978) ).

【0014】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、III-V系化合物半導体、金属のカ
ルコゲニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)、
又はペロブスカイト構造を有する化合物(例えばチタン
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、ニオブ酸カリウム等)等を
使用することができる。
Examples of the semiconductor include simple semiconductors such as silicon and germanium, III-V compound semiconductors, metal chalcogenides (eg, oxides, sulfides, selenides, etc.),
Alternatively, a compound having a perovskite structure (for example, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate, or the like) can be used.

【0015】好ましい金属のカルコゲニドとして、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、又はタン
タルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン
又はビスマスの硫化物、カドミウム又は鉛のセレン化
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−ヒ素又は銅−インジウム
のセレン化物、銅−インジウムの硫化物等が挙げられ
る。
Preferred metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead and silver. , Antimony or bismuth sulfide, cadmium or lead selenide, cadmium telluride and the like. Other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium and cadmium, selenides of gallium-arsenic or copper-indium, and sulfides of copper-indium.

【0016】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、特に好
ましくは、TiO2またはNb2O5であり、最も好ましくはTiO
2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, a CuInS 2, CuInSe 2, particularly preferably a TiO 2 or Nb 2 O 5, and most preferably TiO
2

【0017】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.

【0018】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 diameter of these semiconductor fine particles is preferably 5 to 200 nm as a primary particle as an average particle diameter using the diameter when the projected area is converted into a circle, and particularly preferably 8 to 1 nm.
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.

【0019】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以下であることが好ましい。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 is preferably 5 nm or less. Also, in order to improve the light capture rate by scattering incident light,
Semiconductor particles having a large particle size, for example, about 300 nm may be mixed.

【0020】半導体微粒子の作製法は、作花済夫の「ゾ
ルーゲル法の科学」アグネ承風社(1988年)、技術
情報協会の「ゾルーゲル法による薄膜コーティング技
術」(1995)等に記載のゾルーゲル法、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 described in "Sol-gel method science" by Agaku Shofusha (1988) by Sakuhana Sakubana, "Thin-film coating technology by sol-gel method" (1995) by Technical Information Association. Tadao Sugimoto, "Synthesis of Monodisperse Particles by New Synthetic Gel-Sol Method and Size Morphology Control" Materia, Vol. 35, No. 9, 1012
The gel-sol method described on pages 10 to 1018 (1996) is preferred.

【0021】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 preferable to use a method developed by Degussa to produce an oxide by hydrolyzing a chloride in an oxyhydrogen flame at a high temperature.

【0022】また酸化チタンの場合は上記のゾルーゲル
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", published by Gihodo ( 1997) can also be used.

【0023】酸化チタンの場合は上記のゾルーゲル法の
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、31
57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, "Journal of American
Ceramic Society Vol. 80, No. 12, 31
Pages 57 to 3171 (1997) "and Burnside et al.," Chemical Materials Vol. 10, No. 9, pages 2419 to 2425 "
The described method is preferred.

【0024】酸化チタンは主としてアナターゼ型とルチ
ル型の2種類の結晶型があり、その製法や熱履歴によ
り、いずれの型もとりうるし、しばしば両者の混合物と
して得られる。本発明の酸化チタンは、アナターゼ含率
が高い方が好ましく、80%以上であることがさらに好
ましい。アナターゼはルチルよりも光吸収の長波端波長
が短く、紫外線による光電変換素子の損傷が少ない。な
お、アナターゼ含率は、X線回折法により求めることが
でき、アナターゼおよびルチルに由来する回折ピーク強
度の比率から求めることができる。
Titanium oxide mainly has two types of crystal forms, anatase type and rutile type. Depending on the production method and thermal history, any type can be used, and often it is obtained as a mixture of both. The titanium oxide of the present invention preferably has a high anatase content, more preferably 80% or more. Anatase has a shorter long-wavelength wavelength of light absorption than rutile, and has less damage to the photoelectric conversion element due to ultraviolet rays. The anatase content can be determined by the X-ray diffraction method, and can be determined from the ratio of the diffraction peak intensities derived from anatase and rutile.

【0025】本発明の素子において、半導体層の基板と
なる導電性支持体は、実質的に透明であるものを使用す
る。実質的に透明であるとは光(400〜900nmの
可視光域)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。
In the device of the present invention, the conductive support serving as the substrate of the semiconductor layer is substantially transparent. Substantially transparent means that the transmittance of light (visible light range of 400 to 900 nm) is 10% or more,
It is preferably at least 50%, particularly preferably at least 70%.

【0026】実質的に透明な導電性支持体としては、表
面に導電剤を含む導電層(導電剤層)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。
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)の薄膜、
炭素薄膜、または導電性の金属酸化物(インジウム−ス
ズ複合酸化物(ITO)、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、実質
的に透明である範囲内で、0.02〜10μm程度であ
ることが好ましい。
As the substantially transparent conductive support, a glass or plastic support having on its surface a conductive layer containing a conductive agent (conductive agent layer) can be used.
Preferred conductive agents include metals (eg, platinum, gold, silver,
Thin films of copper, aluminum, rhodium, indium, etc.)
Examples thereof include a carbon thin film and a conductive metal oxide (indium-tin composite oxide (ITO), tin oxide doped with fluorine, and the like). The thickness of the conductive agent layer is preferably about 0.02 to 10 μm within a substantially transparent range.

【0027】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/□以下であ
り、さらに好ましくは40Ω/□以下である。この下限
には特に制限はないが、通常0.1Ω/□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 / □ or less, and more preferably 40 Ω / □ or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually about 0.1 Ω / □.

【0028】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(PET),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(SP
S)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカー
ボネート(PC)、ポリアリレート(PAr)、ポリス
ルフォン(PSF)、ポリエステルスルフォン(PE
S)、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。
The transparent conductive support is preferably made of glass or plastic coated with a conductive metal oxide. Of these, 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 photovoltaic cell, a transparent polymer film provided with the above conductive layer is preferably used. Transparent polymer films include tetraacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and syndioctatic polysterene (SP
S), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyarylate (PAr), polysulfone (PSF), polyester sulfone (PE)
S), polyetherimide (PEI), cyclic polyolefin, brominated phenoxy and the like. When a transparent conductive support is used, it is preferable that light is incident from the support side. In this case, the coating amount of the conductive metal oxide is 0.01 to 1 m 2 per glass or plastic support.
100 g is preferred.

【0029】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。
A metal lead may be used for the purpose of lowering 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%.

【0030】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 a 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.

【0031】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.

【0032】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。
As a coating method, a roller method, a dipping method as an application system, an air knife method, a blade method, etc. as a metering system.
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.

【0033】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, namely, relief printing, offset printing and gravure printing, intaglio printing, rubber printing, and screen printing have been conventionally preferred.

【0034】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 preferred film forming method is selected according to the liquid viscosity and the wet thickness.

【0035】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.

【0036】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。
Incidentally, even 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.

【0037】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.

【0038】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.

【0039】さらに、半導体微粒子含有層は単層と限定
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 layer containing semiconductor fine particles need not be limited to a single layer. It is also possible to apply a multi-layer coating of dispersion liquids having different particle diameters, and different types of semiconductors.
Alternatively, multi-layer coating of coating layers having different compositions of binders and additives can be performed, and multi-layer coating is effective even when the film thickness is insufficient by one-time coating. The extrusion method or the slide hopper method is suitable for multilayer coating. In the case of multi-layer coating, multi-layer coating may be performed at the same time, or several to dozens of times may be sequentially applied. Furthermore, a screen printing method can also be preferably used in the case of successive coating.

【0040】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、半導体微粒子含有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 capture rate increases. However, the diffusion distance of the generated electrons increases, and the loss due to charge recombination also increases. growing. Therefore, the semiconductor fine particle-containing layer has a preferable thickness, but typically has a thickness of 0.1 to 100 μm. When used as a photovoltaic cell, the thickness is preferably 1 to 30 μm,
It is more preferable that the thickness be 25 μm. The coating amount per support 1 m 2 of the semiconductor fine particles 0.5~400G, more 5~100g is preferred.

【0041】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 after being applied to the conductive support, and to improve the strength of the coating film and the adhesion to the support. The preferred range of the heat treatment temperature is 40 ° C. or more and less than 700 ° C., more preferably 1 ° 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 it causes deterioration of the support. 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 of 5 nm or less, heat treatment in the presence of a mineral acid, and the like.

【0042】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.

【0043】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. Therefore, the surface area when 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.

【0044】本発明に使用する色素は金属錯体色素また
はメチン色素が好ましい。本発明では、光電変換の波長
域をできるだけ広くし、かつ変換効率を上げるため、二
種類以上の色素を混合することができる。そして、目的
とする光源の波長域と強度分布に合わせるように混合す
る色素とその割合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(interlocki
ng 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、OH基、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)(O
H)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
酸性基を含有するなら、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 methine dye. In the present invention, two or more dyes can be mixed in order to widen the wavelength range of photoelectric conversion as much as possible and to increase the conversion efficiency. Dyes to be mixed and their proportions can be selected so as to match the wavelength range and intensity distribution of the target light source. These dyes are suitably linked to the surface of the semiconductor fine particles (interlocki).
ng group). Preferred linking groups include OH, COOH, SO 3 H, cyano, -P (O)
(OH) 2 groups, —OP (O) (OH) 2 groups, or chelating groups having π conductivity such as oximes, dioximes, hydroxyquinolines, salicylates and α-keto enolates. Among them, COOH group, -P (O) (OH) 2 group, -OP (O) (O
H) Two groups are particularly preferred. These groups may form a salt with an alkali metal or the like, or may form an inner salt. In the case of a polymethine dye, if the methine chain contains 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.

【0045】以下に本発明で好ましく用いられる色素を
具体的に説明する。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)で表される色素が好ましい。 式(I) (A1)pRuBabc 式(I)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。A1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。
The dyes preferably used in the present invention will be specifically described below. When the dye used in the present invention is a metal complex dye, a ruthenium complex dye is preferable, and a dye represented by the following formula (I) is more preferable. Wherein (I) (A 1) p RuB a B b B c formula (I), p is 0 to 2, preferably 2.
Ru represents ruthenium. A 1 is Cl, SCN, H 2 O,
A ligand selected from Br, I, CN, NCO, and SeCN. B a, B b, B c is an organic ligand selected from the following B-1 to B-8 independently.

【0046】[0046]

【化1】 Embedded image

【0047】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). .

【0048】本発明に用いられる具体的ルテニウム錯体
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55254
40号、特開平7-249790号、特表平10-504521号およびWO9
8/50393号の各明細書に記載の錯体色素が挙げられる。
Specific ruthenium complex dyes for use in the present invention include, for example, US Pat.
No. 5084365, No. 5350644, No. 5463057, No. 55254
No. 40, JP-A-7-249790, JP-T10-504521 and WO9
The complex dyes described in each specification of 8/50393 are exemplified.

【0049】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.

【0050】[0050]

【化2】 Embedded image

【0051】[0051]

【化3】 Embedded image

【0052】[0052]

【化4】 Embedded image

【0053】本発明で好ましく用いられるメチン色素
は、特開平11−35836号、特開平11−1583
95号、特開平11−163378号、特開平11−2
14730号、特開平11−214731号、欧州特許
892411号および同911841号の各明細書に記
載の色素である。
The methine dyes preferably used in the present invention are described in JP-A-11-35836 and JP-A-11-1583.
No. 95, JP-A-11-163378, JP-A-11-2
No. 14730, JP-A-11-214731, European Patents 892411 and 911841.

【0054】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。浸漬法の場合、色素の吸着は室温で行っ
てもよいし、特開平7-249790号に記載されているように
加熱還流して行ってもよい。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。
The method of adsorbing the dye on the semiconductor fine particles can be carried out by immersing the working electrode containing the semiconductor particles which are well dried in the dye solution, or by applying the dye solution to the semiconductor fine particle layer and adsorbing it. . In the former case, a dipping method, a dipping method, a roller method, an air knife method, or the like can be used. In the case of the immersion method, the dye may be adsorbed at room temperature or may be heated and refluxed as described in JP-A-7-249790. As the latter application method,
There are a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, and a spray method. Examples of the printing method include letterpress, offset, gravure, and screen printing.

【0055】溶媒は、色素の溶解性に応じて適宜選択で
きる。例えば、水、アルコール類(メタノール、エタノ
ール、t−ブタノール、ベンジルアルコール等)、ニト
リル類(アセトニトリル、プロピオニトリル、3−メト
キシプロピオニトリル等)、ニトロメタン、ハロゲン化
炭化水素(ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホ
ルム、クロロベンゼン等)、エーテル類(ジエチルエー
テル、テトラヒドロフラン等)、ジメチルスルホキシ
ド、アミド類(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N
−ジメチルアセタミド等)、N−メチルピロリドン、
1,3−ジメチルイミダゾリジノン、3−メチルオキサ
ゾリジノン、エステル類(酢酸エチル、酢酸ブチル
等)、炭酸エステル類(炭酸ジエチル、炭酸エチレン、
炭酸プロピレン等)、ケトン類(アセトン、2−ブタノ
ン、シクロヘキサノン等)、炭化水素(ヘキサン、石油
エーテル、ベンゼン、トルエン等)やこれらの混合溶媒
が挙げられる。
The solvent can be appropriately selected according to the solubility of the dye. For example, water, alcohols (methanol, ethanol, t-butanol, benzyl alcohol, etc.), nitriles (acetonitrile, propionitrile, 3-methoxypropionitrile, etc.), nitromethane, halogenated hydrocarbons (dichloromethane, dichloroethane, chloroform) , Chlorobenzene, etc.), ethers (diethyl ether, tetrahydrofuran, etc.), dimethyl sulfoxide, amides (N, N-dimethylformamide, N, N
-Dimethylacetamide, etc.), N-methylpyrrolidone,
1,3-dimethylimidazolidinone, 3-methyloxazolidinone, esters (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), carbonates (diethyl carbonate, ethylene carbonate,
Propylene carbonate), ketones (acetone, 2-butanone, cyclohexanone, etc.), hydrocarbons (hexane, petroleum ether, benzene, toluene, etc.) and mixed solvents thereof.

【0056】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 is not limited to the extrusion method for a high-viscosity liquid (for example, 0.01 to 500 Poise), and various printing methods are used for a 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.

【0057】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.

【0058】色素の使用量は、全体で、支持体1m2当た
り0.01〜100m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
0.01〜1mモルが好ましい。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。
The total amount of the dye used is preferably 0.01 to 100 mmol per 1 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. With such an amount of the dye, a sensitizing effect in the semiconductor can be sufficiently obtained. On the other hand, 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.

【0059】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. Further, 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 the 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.

【0060】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(例えばケノデオキシコール酸)等が挙げられ
る。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。また、紫外線による
光劣化を防止する目的で紫外線吸収剤を共吸着させるこ
ともできる。
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 a steroid compound having a carboxyl group (for example, chenodeoxycholic acid). Further, 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 are 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. In addition, an ultraviolet absorber can be co-adsorbed for the purpose of preventing light deterioration due to ultraviolet light.

【0061】本発明の多孔性スペーサー層、電子伝導性
層は、それぞれ前記絶縁性微粒子、導電性微粒子を適当
な分散媒に分散して半導体微粒子層の上にコートするこ
とで作製することができる。半導体微粒子層、スペーサ
ー層および電子伝導性層は、同時にコーティングしても
良いし、逐次的にコーティングしても良く、それぞれの
材料の耐熱性により選択できる。好ましくは、半導体微
粒子層とスペーサー層を同時にコーティングし、焼結し
た後に色素を染着せしめ、ついで適当な溶媒に分散した
導電性微粒子をコーティングすることで電子伝導性層
(対極)を作製する。分散媒としては、水および有機溶
媒が用いられるが、色素を半導体微粒子層に吸着された
後にコーティングを行う場合は、有機溶媒を用いるのが
好ましい。このような有機溶媒としては、メタノール、
エタノール、メトキシアセトニトリル、メトキシプロキ
オニトリル、N−メチルピロリドン、プロピレンカーボ
ネート等が挙げられる。分散媒には、適当な分散助剤
(例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)な
ど)の他、コーティング膜の物理強度を改良するために
適当な結着剤を含ませるのが好ましい。このような結着
剤としては、軟化点が60℃から300℃の高分子化合
物を用いることが出来る。具体的には、ポリビニリデン
ジフルオレート、酢酸ビニルとビニルメチルメタクリレ
ートとの共重合体、ビニルスチレンとビニル酢酸との共
重合体等が好ましく用いられる。
The porous spacer layer and the electron conductive layer of the present invention can be prepared by dispersing the insulating fine particles and the conductive fine particles in an appropriate dispersion medium and coating the semiconductor fine particle layer. . The semiconductor fine particle layer, the spacer layer and the electron conductive layer may be coated simultaneously or sequentially and may be selected according to the heat resistance of each material. Preferably, a semiconductor fine particle layer and a spacer layer are simultaneously coated, sintered, dyed with a dye, and then coated with conductive fine particles dispersed in an appropriate solvent to form an electron conductive layer (counter electrode). As the dispersion medium, water and an organic solvent are used. When coating is performed after the dye is adsorbed on the semiconductor fine particle layer, it is preferable to use an organic solvent. Such organic solvents include methanol,
Examples thereof include ethanol, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, N-methylpyrrolidone, and propylene carbonate. It is preferable that the dispersion medium contains not only a suitable dispersing agent (for example, carboxymethyl cellulose (CMC), etc.) but also a suitable binder for improving the physical strength of the coating film. As such a binder, a polymer compound having a softening point of 60 ° C to 300 ° C can be used. Specifically, polyvinylidene difluorate, a copolymer of vinyl acetate and vinyl methyl methacrylate, a copolymer of vinyl styrene and vinyl acetic acid, and the like are preferably used.

【0062】対極側の基板は、透明あるいは不透明のど
ちらでも良く、上記の対極として作動する電子伝導性多
孔質層と接触して電流を取り出せる構成のものであれば
任意のものが用いられる。例えば、半導体膜の基板で述
べた透明性導電性支持体でもよく、ガラスあるいはプラ
スチック支持体に金属リードを一定間隔で配置したもの
でもよく、この場合支持体自体は導電性を有していなく
ともよい。また、電荷移動層の成分に対して実質的に不
活性な金属板でも良く、たとえばPt板、耐腐食性のス
テンレス(SUS316)などが挙げられるほか、アル
ミニウム、銅などの金属板に白金をメッキしたものも用
いることができる。
The substrate on the counter electrode side may be either transparent or opaque, and any substrate may be used as long as it has a structure capable of taking out current by contacting the above-mentioned electron conductive porous layer acting as the counter electrode. For example, the transparent conductive support described for the substrate of the semiconductor film may be used, or a glass or plastic support with metal leads arranged at regular intervals may be used. In this case, the support itself may not have conductivity. Good. Further, a metal plate which is substantially inactive with respect to the components of the charge transfer layer may be used. Examples thereof include a Pt plate, corrosion-resistant stainless steel (SUS316) and the like. Can also be used.

【0063】以下、電荷移動層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
有する電荷輸送材料を含有する層である。本発明で用い
ることのできる代表的な電荷輸送材料の例としては、
イオン輸送材料として、酸化還元対のイオンが溶解した
溶液(電解液)、酸化還元対の溶液をポリマーマトリク
スのゲルに含浸したいわゆるゲル電解質、酸化還元対イ
オンを含有する溶融塩電解質、さらには固体電解質が挙
げられる。また、イオンがかかわる電荷輸送材料のほか
に、固体中のキャリアー移動が電気伝導にかかわる材
料として、電子輸送材料や正孔(ホール)輸送材料、を
用いることもできる。
Hereinafter, the charge transfer layer will be described in detail. The charge transfer layer is a layer containing a charge transport material having a function of replenishing electrons to an oxidized dye. Examples of typical charge transport materials that can be used in the present invention include:
As an ion transport material, a solution (electrolyte solution) in which redox couple ions are dissolved, a so-called gel electrolyte in which a redox couple solution is impregnated in a gel of a polymer matrix, a molten salt electrolyte containing redox counter ions, and a solid Electrolytes. In addition to a charge transporting material involving ions, an electron transporting material or a hole (hole) transporting material may be used as a material relating to electric conduction in which carrier movement in a solid is involved.

【0064】溶融塩電解質は、光電変換効率と耐久性の
両立という観点から好ましい。本発明の光電変換素子に
溶融塩電解質を用いる場合は、例えばWO95/18456号、特
開平8-259543号、電気化学,第65巻,11号,923頁(199
7年)等に記載されているピリジニウム塩、イミダゾリ
ウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩を用いる
ことができる。
The molten salt electrolyte is preferable from the viewpoint of achieving both photoelectric conversion efficiency and durability. When a molten salt electrolyte is used in the photoelectric conversion element of the present invention, for example, WO95 / 18456, JP-A-8-259543, Electrochemistry, Vol. 65, No. 11, p.
Known iodine salts such as pyridinium salts, imidazolium salts, and triazolium salts described in J. Org.

【0065】好ましく用いることのできる溶融塩として
は、下記一般式(Y-a)、(Y-b)及び(Y-c)のいずれ
かにより表されるものが挙げられる。
The molten salt which can be preferably used includes those represented by any of the following formulas (Ya), (Yb) and (Yc).

【0066】[0066]

【化5】 Embedded image

【0067】一般式(Y-a)中、Qy1は窒素原子と共に5
又は6員環の芳香族カチオンを形成しうる原子団を表
す。Qy1は炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子及
び硫黄原子からなる群から選ばれる1種以上の原子によ
り構成されるのが好ましい。
In the general formula (Ya), Q y1 is 5 together with a nitrogen atom.
Or an atomic group capable of forming a 6-membered aromatic cation. Q y1 is preferably composed of one or more atoms selected from the group consisting of a carbon atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom.

【0068】Qy1により形成される5員環は、オキサゾ
ール環、チアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール
環、イソオキサゾール環、チアジアゾール環、オキサジ
アゾール環又はトリアゾール環であるのが好ましく、オ
キサゾール環、チアゾール環又はイミダゾール環である
のがより好ましく、オキサゾール環又はイミダゾール環
であるのが特に好ましい。Qy1により形成される6員環
は、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジ
ン環又はトリアジン環であるのが好ましく、ピリジン環
であるのがより好ましい。
The 5-membered ring formed by Q y1 is preferably an oxazole ring, a thiazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, an isoxazole ring, a thiadiazole ring, an oxadiazole ring or a triazole ring. It is more preferably a ring or an imidazole ring, particularly preferably an oxazole ring or an imidazole ring. The 6-membered ring formed by Q y1 is preferably a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring or a triazine ring, and more preferably a pyridine ring.

【0069】一般式(Y-b)中、Ay1は窒素原子又はリン
原子を表す。
In the general formula (Yb), A y1 represents a nitrogen atom or a phosphorus atom.

【0070】一般式(Y-a)、(Y-b)及び(Y-c)中のR
y1〜Ry6はそれぞれ独立に置換又は無置換のアルキル基
(好ましくは炭素原子数1〜24、直鎖状であっても分岐
状であっても、また環式であってもよく、例えばメチル
基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ペンチル
基、ヘキシル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、t-
オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、
2-ヘキシルデシル基、オクタデシル基、シクロヘキシル
基、シクロペンチル基等)、或いは置換又は無置換のア
ルケニル基(好ましくは炭素原子数2〜24、直鎖状であ
っても分岐状であってもよく、例えばビニル基、アリル
基等)を表し、より好ましくは炭素原子数2〜18のアル
キル基又は炭素原子数2〜18のアルケニル基であり、特
に好ましくは炭素原子数2〜6のアルキル基である。
R in the general formulas (Ya), (Yb) and (Yc)
y1 to Ry6 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, which may be linear, branched, or cyclic; for example, methyl Group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, t-
Octyl, decyl, dodecyl, tetradecyl,
2-hexyldecyl group, octadecyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, etc.) or a substituted or unsubstituted alkenyl group (preferably having 2 to 24 carbon atoms, which may be linear or branched, For example, a vinyl group or an allyl group), more preferably an alkyl group having 2 to 18 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms. .

【0071】また、一般式(Y-b)中のRy1〜Ry4のうち
2つ以上が互いに連結してAy1を含む非芳香族環を形成
してもよく、一般式(Y-c)中のRy1〜Ry6のうち2つ以
上が互いに連結して環構造を形成してもよい。
Further, two or more of R y1 to R y4 in the general formula (Yb) may be linked to each other to form a non-aromatic ring containing A y1, and R in the general formula (Yc) Two or more of y1 to Ry6 may be connected to each other to form a ring structure.

【0072】一般式(Y-a)、(Y-b)及び(Y-c)中のQ
y1及びRy1〜Ry6は置換基を有していてもよく、好ましい
置換基の例としては、ハロゲン原子(F、Cl、Br、I
等)、シアノ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ
基等)、アリーロキシ基(フェノキシ基等)、アルキル
チオ基(メチルチオ基、エチルチオ基等)、アルコキシ
カルボニル基(エトキシカルボニル基等)、炭酸エステ
ル基(エトキシカルボニルオキシ基等)、アシル基(ア
セチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等)、スルホ
ニル基(メタンスルホニル基、ベンゼンスルホニル基
等)、アシルオキシ基(アセトキシ基、ベンゾイルオキ
シ基等)、スルホニルオキシ基(メタンスルホニルオキ
シ基、トルエンスルホニルオキシ基等)、ホスホニル基
(ジエチルホスホニル基等)、アミド基(アセチルアミ
ノ基、ベンゾイルアミノ基等)、カルバモイル基(N,N-
ジメチルカルバモイル基等)、アルキル基(メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピ
ル基、ブチル基、2-カルボキシエチル基、ベンジル基
等)、アリール基(フェニル基、トルイル基等)、複素
環基(ピリジル基、イミダゾリル基、フラニル基等)、
アルケニル基(ビニル基、1-プロペニル基等)等が挙げ
られる。
Q in the general formulas (Ya), (Yb) and (Yc)
y1 and R y1 to R y6 may have a substituent, examples of preferred substituents, a halogen atom (F, Cl, Br, I
), A cyano group, an alkoxy group (such as a methoxy group and an ethoxy group), an aryloxy group (such as a phenoxy group), an alkylthio group (such as a methylthio group and an ethylthio group), an alkoxycarbonyl group (such as an ethoxycarbonyl group), and a carbonate group ( Ethoxycarbonyloxy group, etc.), acyl group (acetyl group, propionyl group, benzoyl group, etc.), sulfonyl group (methanesulfonyl group, benzenesulfonyl group, etc.), acyloxy group (acetoxy group, benzoyloxy group, etc.), sulfonyloxy group ( Methanesulfonyloxy group, toluenesulfonyloxy group, etc.), phosphonyl group (diethylphosphonyl group, etc.), amide group (acetylamino group, benzoylamino group, etc.), carbamoyl group (N, N-
Dimethylcarbamoyl group), alkyl group (methyl group,
Ethyl group, propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, butyl group, 2-carboxyethyl group, benzyl group, etc., aryl group (phenyl group, toluyl group, etc.), heterocyclic group (pyridyl group, imidazolyl group, furanyl group) etc),
Alkenyl groups (vinyl group, 1-propenyl group, etc.) and the like.

【0073】一般式(Y-a)、(Y-b)又は(Y-c)によ
り表される化合物は、Qy1又はRy1〜R y6を介して多量体
を形成してもよい。
According to the general formula (Y-a), (Y-b) or (Y-c)
The compound represented byy1Or Ry1~ R y6Multimer through
May be formed.

【0074】これらの溶融塩は、単独で使用しても、2
種以上混合して使用してもよく、また、ヨウ素アニオン
を他のアニオンで置き換えた溶融塩と併用することもで
きる。ヨウ素アニオンと置き換えるアニオンとしては、
ハロゲン化物イオン(Cl-、Br-等)、NSC-、BF4 -、P
F6 -、ClO4 -、(CF3SO2)2N-、(CF3CF2SO2)2N-、CF3SO3 -
CF3COO-、Ph4B-、(CF3SO2)3C-等が好ましい例として挙
げられ、(CF3SO2)2N-又はBF4 -であるのがより好まし
い。また、LiIなど他のヨウ素塩を添加することもで
きる。
These molten salts may be used alone or
The iodine anion may be used in combination with a molten salt obtained by replacing the iodine anion with another anion. As the anion to replace the iodine anion,
Halide ions (Cl -, Br -, etc.), NSC -, BF 4 - , P
F 6 -, ClO 4 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N -, CF 3 SO 3 -,
Preferred examples include CF 3 COO , Ph 4 B , (CF 3 SO 2 ) 3 C −, and more preferably (CF 3 SO 2 ) 2 N or BF 4 . Also, other iodine salts such as LiI can be added.

【0075】本発明で好ましく用いられる溶融塩の具体
例を以下に挙げるが、これらに限定されるわけではな
い。
Specific examples of the molten salt preferably used in the present invention are shown below, but are not limited thereto.

【0076】[0076]

【化6】 Embedded image

【0077】[0077]

【化7】 Embedded image

【0078】[0078]

【化8】 Embedded image

【0079】[0079]

【化9】 Embedded image

【0080】[0080]

【化10】 Embedded image

【0081】[0081]

【化11】 Embedded image

【0082】[0082]

【化12】 Embedded image

【0083】上記溶融塩は、溶媒を用いなくても使用で
きる。後述する溶媒を添加しても構わないが、溶融塩の
含有量は電解質組成物全体に対して50重量%以上である
のが好ましい。また、塩のうち、50重量%以上がヨウ素
塩であることが好ましい。
The above molten salt can be used without using a solvent. Although the solvent described below may be added, the content of the molten salt is preferably 50% by weight or more based on the entire electrolyte composition. Further, it is preferable that at least 50% by weight of the salt is an iodine salt.

【0084】電解質組成物にヨウ素を添加するのが好ま
しく、この場合、ヨウ素の含有量は、電解質組成物全体
に対して0.1〜20重量%であるのが好ましく、0.5〜5重
量%であるのがより好ましい。
It is preferable to add iodine to the electrolyte composition. In this case, the content of iodine is preferably 0.1 to 20% by weight, and more preferably 0.5 to 5% by weight based on the whole electrolyte composition. Is more preferred.

【0085】電荷移動層に電解液を使用する場合、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、CsI、
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)、Br 2と臭化物の組み合わせ(臭化物
としてはLiBr、NaBr、KBr、CsBr、Ca
Br2 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本発明
では好ましい。上述した電解質は混合して用いてもよ
い。
When an electrolyte is used for the charge transfer layer,
Liquids can consist of electrolytes, solvents, and additives
preferable. The electrolyte of the present invention comprises ITwoAnd iodide combinations
(Iodides include LiI, NaI, KI, CsI,
CaITwoMetal iodide such as, or tetraalkyl
Ammonium iodide, pyridinium iodide, i
Of quaternary ammonium compounds such as midazolium iodide
Iodine salt), Br TwoAnd bromide combinations (bromide
As LiBr, NaBr, KBr, CsBr, Ca
BrTwoMetal bromide or tetraalkylan
Grade 4 such as monium bromide and pyridinium bromide
Bromide salts of ammonium compounds)
Phosphate-ferricyanate or ferrocene-ferricinium
Metal complexes such as muon, sodium polysulfide,
Sulfur compounds such as ruthiol-alkyl disulfide
Products, viologen dyes, hydroquinone-quinone, etc.
Can be Among them ITwoAnd LiI and pyridinium
Grade 4 ammo such as iodide, imidazolium iodide
The present invention provides an electrolyte comprising a combination of an iodine salt of a sodium compound.
Is preferred. The above-mentioned electrolytes may be used as a mixture.
No.

【0086】好ましい電解質濃度は0.1M以上15M以
下であり、さらに好ましくは0.2M以上10M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0.01M以上0.5M以下である。
The preferred electrolyte concentration is 0.1M or more and 15M or less, more preferably 0.2M or more and 10M or less. When iodine is added to the electrolyte, a preferable concentration of iodine is 0.01 M or more and 0.5 M or less.

【0087】本発明で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(DMSO)、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。
The solvent used for the electrolyte in the present invention is a compound capable of exhibiting excellent ionic conductivity by lowering the viscosity and improving the ionic mobility or increasing the dielectric constant and improving the effective carrier concentration. Desirably. Examples of such a solvent include carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, 3-methyl-
Heterocyclic compounds such as 2-oxazolidinone, dioxane, ether compounds such as diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, chain ethers such as 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 dimethylsulfoxide (DMSO) and sulfolane; and water can be used.

【0088】また、本発明では、J. Am. Ceram. Soc .,
80 (12)3157-3171(1997)に記載されているようなter-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することもできる。塩基性化合物を
添加する場合の好ましい濃度範囲は0.05M以上2M以下で
ある。
Further, according to the present invention, J. Am. Ceram. Soc.,
80 (12) 3157-3171 (1997), ter-butylpyridine, and basic compounds such as 2-picoline and 2,6-lutidine can also be added. The preferred concentration range when adding a basic compound is 0.05M or more and 2M or less.

【0089】本発明では、電解質はポリマー添加、オイ
ルゲル化剤添加、多官能モノマー類を含む重合、ポリマ
ーの架橋反応等の手法によりゲル化(固体化)させて使
用することもできる。ポリマー添加によりゲル化させる
場合は、¨Polymer Electrolyte Revi ews-1および2¨
(J.R.MacCallumとC.A. Vincentの共編、ELSEVIER APPLI
ED SCIENCE)に記載された化合物を使用することができ
るが、特にポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデ
ンを好ましく使用することができる。オイルゲル化剤添
加によりゲル化させる場合はJ. Chem Soc. Japan, Ind.
Chem.Sec., 46,779(1943), J. Am. Chem. Soc., 111,5
542(1989), J. Chem. Soc., Chem. Com mun., 1993, 39
0, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 35,1949(1996), Che
m. Lett.,1996, 885, J. Chm. Soc., Chem. Commun., 1
997,545に記載されている化合物を使用することができ
るが、好ましい化合物は分子構造中にアミド構造を有す
る化合物である。
In the present invention, the electrolyte may be gelled (solidified) by a technique such as addition of a polymer, addition of an oil gelling agent, polymerization containing a polyfunctional monomer, or crosslinking reaction of the polymer. When gelling by adding a polymer, use the Polymer Electrolyte Review-1 and 2
(Co-edited by JR MacCallum and CA Vincent, ELSEVIER APPLI
Compounds described in ED SCIENCE) can be used, and particularly, polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride can be preferably used. When gelling by adding an oil gelling agent, use J. Chem Soc. Japan, Ind.
Chem.Sec., 46,779 (1943), J. Am. Chem. Soc., 111,5
542 (1989), J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1993, 39
0, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 35, 1949 (1996), Che
m. Lett., 1996, 885, J. Chm. Soc., Chem. Commun., 1
Although the compounds described in 997,545 can be used, preferred compounds are compounds having an amide structure in the molecular structure.

【0090】ゲル電解質を多官能モノマー類の重合によ
って形成する場合、多官能モノマー類、重合開始剤、電
解質、溶媒から溶液を調製し、キャスト法,塗布法,浸
漬法、含浸法などの方法により色素を担持した電極上に
ゾル状の電解質層を形成し、その後ラジカル重合するこ
とによってゲル化させる方法が好ましい。多官能性モノ
マーはエチレン性不飽和基を2個以上有する化合物であ
ることが好ましく、例えばジビニルベンゼン、エチレン
グリコールジメタクリレート、エチレングリコールジア
クリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジ
エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコ
ールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアク
リレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、
ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロー
ルプロパントリアクリレートが好ましい例として挙げら
れる。ゲル電解質を構成するモノマー類はこの他に単官
能モノマーを含んでいてもよく、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−is
o−プロピルアクリルアミド、アクリルアミド、2−ア
クリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、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、
メチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、
n−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、
2−メトキシエチルアクリレート、シクロヘキシルアク
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(例えば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)、含窒素複素環を有するビニ
ル化合物、4級アンモニウム塩を有するビニル化合物、
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を好ましく使用するこ
とができる。モノマー全量に占める多官能性モノマーの
好ましい重量組成範囲は0.5重量%以上70重量%以下であ
ることが好ましく、さらに好ましくは1.0重量%以上50
重量%以下である。
When the gel electrolyte is formed by polymerization of polyfunctional monomers, a solution is prepared from the polyfunctional monomers, a polymerization initiator, an electrolyte, and a solvent, and the solution is prepared by a method such as a casting method, a coating method, a dipping method, or an impregnation method. A method in which a sol-like electrolyte layer is formed on an electrode supporting a dye and then gelled by radical polymerization is preferable. The polyfunctional monomer is preferably a compound having two or more ethylenically unsaturated groups, for example, divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, and triethylene glycol dimethacrylate. Ethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate,
Preferred examples include pentaerythritol triacrylate and trimethylolpropane triacrylate. The monomers constituting the gel electrolyte may include a monofunctional monomer in addition to the above, and may include acrylic acid or α-
Esters or amides derived from alkylacrylic acids (such as methacrylic acid) (such as Nis
o-propylacrylamide, acrylamide, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, acrylamidopropyltrimethylammonium chloride,
Methyl acrylate, hydroxyethyl acrylate,
n-propyl acrylate, n-butyl acrylate,
2-methoxyethyl acrylate, cyclohexyl acrylate, etc.), vinyl esters (eg, vinyl acetate), esters derived from maleic acid or fumaric acid (eg, dimethyl maleate, dibutyl maleate, diethyl fumarate, etc.), maleic acid, Fumaric acid,
p-styrenesulfonic acid sodium salt, acrylonitrile, methacrylonitrile, dienes (eg, butadiene, cyclopentadiene, isoprene), aromatic vinyl compound (eg, styrene, p-chlorostyrene, sodium styrenesulfonate), nitrogen-containing heterocycle A vinyl compound having a quaternary ammonium salt,
N-vinylformamide, N-vinyl-N-methylformamide, vinyl sulfonic acid, sodium vinyl sulfonate, vinylidene fluoride, vinylidene chloride, vinyl alkyl ethers (eg, methyl vinyl ether), ethylene, propylene, 1-butene, isobutene, N-phenylmaleimide and the like can be preferably used. The preferred weight composition range of the polyfunctional monomer in the total amount of the monomers is preferably from 0.5% by weight to 70% by weight, more preferably from 1.0% by weight to 50% by weight.
% By weight or less.

【0091】上述のモノマーは、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
重合することができる。本発明で使用できるゲル電解質
用モノマーは、加熱、光、電子線、また電気化学的にラ
ジカル重合することができるが、特に加熱によってラジ
カル重合させることが好ましい。架橋高分子が加熱によ
り形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)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2
0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 above-mentioned monomers are generally described in Takatsu Otsu and Masayoshi Kinoshita: Experimental Method for Polymer Synthesis (Chemical Doujin) and Takatsu Otsu: Lecture Polymerization Reaction Theory 1 Radical Polymerization (I) (Chemical Doujin) It can be polymerized by radical polymerization, which is a simple polymer synthesis method. The monomer for a gel electrolyte that can be used in the present invention can be radically polymerized by heating, light, electron beam, or electrochemically, but it is particularly preferable to radically polymerize by heating. The polymerization initiator preferably used when the crosslinked polymer is formed by heating,
For example, 2,2'-azobis (isobutyronitrile),
Azo initiators such as 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate), peroxide initiators such as benzoyl peroxide, etc. It is. The preferable addition amount of the polymerization initiator is 0.01% by weight or more based on the total amount of the monomers.
0% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or more and 10% by weight or less.

【0092】ゲル電解質に占めるモノマー類の重量組成
範囲は0.5重量%以上70重量%以下であることが好まし
く、さらに好ましくは1.0重量%以上50重量%以下であ
る。
The weight composition range of the monomers in the gel electrolyte is preferably from 0.5% by weight to 70% by weight, more preferably from 1.0% by weight to 50% by weight.

【0093】また、ポリマーの架橋反応により電解質を
ゲル化させる場合、架橋可能な反応性基を含有するポリ
マーおよび架橋剤を併用することが望ましい。この場
合、好ましい架橋可能な反応性基は、含窒素複素環(例
えば、ピリジン環、イミダゾール環、チアゾール環、オ
キサゾール環、トリアゾール環、モルホリン環、ピペリ
ジン環、ピペラジン環など)であり、好ましい架橋剤
は、窒素原子に対して求電子反応可能な2官能以上の試
薬(例えば、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アラルキ
ル、スルホン酸エステル、酸無水物、酸クロライド、イ
ソシアネートなど)である。
When the electrolyte is gelled by the crosslinking reaction of the polymer, it is desirable to use a polymer containing a crosslinkable reactive group and a crosslinking agent together. In this case, a preferable crosslinkable reactive group is a nitrogen-containing heterocyclic ring (for example, a pyridine ring, an imidazole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, a triazole ring, a morpholine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, etc.), and a preferable crosslinking agent. Is a bifunctional or higher functional reagent capable of electrophilic reaction with a nitrogen atom (for example, alkyl halide, aralkyl halide, sulfonic acid ester, acid anhydride, acid chloride, isocyanate, etc.).

【0094】本発明では、電解質の替わりに有機または
無機あるいはこの両者を組み合わせた正孔輸送材料を使
用することができる。本発明に適用可能な有機正孔輸送
材料としては、N,N'-ジフエニル-N、N'-ビス(4-メト
キシフェニル)-(1,1'-ビフェニル)-4,4'-ジアミン
(J.Hagen et al.,Synthetic Metal 89(1997)215-22
0)、2,2',7,7'-テトラキス(N,N-ジ-p-メトキシフェニ
ルアミン)9,9'-スピロビフルオレン(Nature,Vol.395,
8 Oct. 1998,p583-585およびWO97/10617)、1,1-ビス
{4-(ジ-p-トリルアミノ)フェニル}シクロヘキサン
の3級芳香族アミンユニットを連結した芳香族ジアミン
化合物(特開昭59−194393号公報)、4,4,‐ビス
[(N-1-ナフチル)‐N-フェニルアミノ]ビフェニルで
代表される2個以上の3級アミンを含み2個以上の縮合
芳香族環が窒素原子に置換した芳香族アミン(特開平5
−234681号公報)、トリフェニルベンゼンの誘導体でス
ターバースト構造を有する芳香族トリアミン(米国特許
第4,923,774号、特開平4−308688号公報)、N,N'-ジ
フエニル-N、N'-ビス(3-メチルフェニル)-(1,1'-ビ
フェニル)-4,4'-ジアミン等の芳香族ジアミン(米国
特許第4,764,625号)、α,α,α',α'-テトラメチ
ル-α,α'-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-p-
キシレン(特開平3−269084号公報)、p-フェニレンジ
アミン誘導体、分子全体として立体的に非対称なトリフ
ェニルアミン誘導体(特開平4−129271号公報)、ピレ
ニル基に芳香族ジアミノ基が複数個置換した化合物(特
開平4−175395号公報)、エチレン基で3級芳香族アミン
ユニツトを連結した芳香族ジアミン(特開平4−264189
号公報)、スチリル構造を有する芳香族ジアミン(特開
平4−290851号公報)、ベンジルフェニル化合物(特開
平4−364153号公報)、フルオレン基で3級アミンを連結
したもの(特開平5−25473号公報)、トリアミン化合物
(特開平5−239455号公報)、ピスジピリジルアミノビ
フェニル(特開平5−320634号公報)、N,N,N−トリフ
ェニルアミン誘導体(特開平6−1972号公報)、フェノ
キザジン構造を有する芳香族ジアミン(特開平7-138562
号)、ジアミノフエニルフエナントリジン誘導体(特開
平7-252474号)等に示される芳香族アミン類、α-オク
チルチオフェンおよびα,ω-ジヘキシル-α-オクチルチ
オフェン(Adv.Mater. 1997,9,N0.7,p557)、ヘキサドデ
シルドデシチオフェン(Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1
995, 34, No.3,p303-307)、2,8-ジヘキシルアンスラ[2,
3-b:6,7-b']ジチオフェン(JACS,Vol120, N0.4,1998,p66
4-672)等のオリゴチオフェン化合物、ポリピロール(K.
Murakoshi et al.,;Chem. Lett. 1997, p471)、¨ Ha
ndbook of Organic Conductive Molecules and Polymer
s Vol.1,2,3,4¨(NALWA著、WILEY出版)に記載されて
いるポリアセチレンおよびその誘導体、ポリ(p-フェニ
レン) およびその誘導体、ポリ( p-フェニレンビニレ
ン) およびその誘導体、ポリチエニレンビニレンおよび
その誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリア
ニリンおよびその誘導体、ポリトルイジンおよびその誘
導体等の導電性高分子を好ましく使用することができ
る。また、有機正孔(ホール)輸送材料にはNature,Vo
l.395, 8 Oct. 1998,p583-585に記載されているように
ドーパントレベルをコントロールするためにトリス(4
-ブロモフェニル)アミニウムヘキサクロロアンチモネ
ートのようなカチオンラジカルを含有する化合物を添加
したり、酸化物半導体表面のポテンシャル制御(空間電
荷層の補償)を行うためにLi[(CF 3SO2)2N]のような塩を
添加しても構わない。
In the present invention, an organic or organic material is used instead of the electrolyte.
Use a hole transport material that is inorganic or a combination of both.
Can be used. Organic hole transport applicable to the present invention
Materials include N, N'-diphenyl-N, N'-bis (4-meth
(Xyphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine
(J. Hagen et al., Synthetic Metal 89 (1997) 215-22
0), 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenyl)
Ruamine) 9,9'-spirobifluorene (Nature, Vol. 395,
 8 Oct. 1998, p583-585 and WO97 / 10617), 1,1-bis
{4- (di-p-tolylamino) phenyl} cyclohexane
Aromatic Diamine Linked with Tertiary Aromatic Amine Unit
Compound (JP-A-59-194393), 4,4-bis
[(N-1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl
Condensation of two or more containing two or more tertiary amines represented
Aromatic amine having an aromatic ring substituted by a nitrogen atom
-234681), a derivative of triphenylbenzene
Aromatic triamine having terburst structure (US Patent
No. 4,923,774, JP-A-4-308688), N, N'-di
Phenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-bi
Aromatic diamines such as phenyl) -4,4'-diamine (US
Patent No. 4,764,625), α, α, α ′, α′-tetramethy
-Α, α'-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) -p-
Xylene (JP-A-3-269084), p-phenylene
Amine derivatives, sterically asymmetric trif as a whole molecule
Phenylamine derivatives (JP-A-4-129271),
Compounds in which a plurality of aromatic diamino groups are substituted for a benzyl group (particularly
JP-A-4-175395), tertiary aromatic amine with ethylene group
Unit-linked aromatic diamine (JP-A-4-264189)
Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) No. 6-64, and aromatic diamine having a styryl structure
JP-A-4-290851), benzylphenyl compounds (JP-A
JP-A-4-364153), connecting a tertiary amine with a fluorene group
(JP-A-5-25473), triamine compound
(JP-A-5-239455), pisdipyridylaminobi
Phenyl (JP-A-5-320634), N, N, N-trif
Phenylamine derivatives (JP-A-6-1972), phenoamines
Aromatic diamine having a xazazine structure (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-138562)
No.), diaminophenylphenanthridine derivative (JP-A
Aromatic amines, α-octane shown in
Tilthiophene and α, ω-dihexyl-α-octylchi
Offen (Adv. Mater. 1997, 9, N0.7, p557), hexadode
Sild decithiophene (Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1
995, 34, No. 3, p303-307), 2,8-dihexylanthra [2,
3-b: 6,7-b '] dithiophene (JACS, Vol120, N0.4,1998, p66
Oligothiophene compounds such as 4-672), polypyrrole (K.
 Murakoshi et al.,; Chem. Lett. 1997, p471), ¨ Ha
ndbook of Organic Conductive Molecules and Polymer
s Vol.1,2,3,4¨ (by NALWA, published by WILEY)
Polyacetylene and its derivatives, poly (p-phenylene)
Len) and its derivatives, poly (p-phenylene vinylene)
And its derivatives, polythienylenevinylene and
Derivatives, polythiophenes and their derivatives, polya
Nirin and its derivatives, polytoluidine and its derivatives
Conductive polymers such as conductors can be preferably used
You. In addition, Nature, Vo
l. 395, 8 Oct. 1998, as described in p583-585
Tris (4) to control dopant level
-Bromophenyl) aminium hexachloroantimonate
Addition of compounds containing cation radicals such as salts
Control of the oxide semiconductor surface
Li [(CF ThreeSOTwo)TwoN]
It may be added.

【0095】有機正孔輸送材料は真空蒸着法,キャスト
法,塗布法,スピンコート法、浸漬法、電解重合法、光
電解重合法等の手法により電極内部に導入することがで
きる。また、正孔輸送材料を電解液の替わりに使用する
ときは、短絡防止のためElectorochim. Acta 40, 643-6
52(1995)に記載されているスプレーパイロリシス等の手
法を用いて、導電性支持体と半導体含有層の間に二酸化
チタン薄層を下塗り層として塗設することが好ましい。
The organic hole transporting material can be introduced into the inside of the electrode by a method such as a vacuum evaporation method, a casting method, a coating method, a spin coating method, an immersion method, an electrolytic polymerization method, and a photoelectrolytic polymerization method. When a hole transport material is used instead of an electrolyte, use Electorochim. Acta 40, 643-6 to prevent short circuits.
52 (1995), it is preferable to apply a thin layer of titanium dioxide as an undercoat layer between the conductive support and the semiconductor-containing layer by using a technique such as spray pyrolysis.

【0096】無機固体化合物を電解質の替わりに使用す
る場合、ヨウ化銅(p-CuI)(J. Phys. D:Appl. Phys. 31
(1998)1492-1496)、チオシアン化銅(Thin Solid Film
s 261(1995)307-310、J. Appl. Phys. 80(8),15 Octobe
r 1996, p4749-4754、Chem.Mater. 1998, 10, 1501-150
9、Semicond. Sci. Technol. 10, 1689-1693)等をキャ
スト法,塗布法,スピンコート法、浸漬法、電解メッキ
法等の手法により電極内部に導入することができる。
When an inorganic solid compound is used in place of the electrolyte, copper iodide (p-CuI) (J. Phys. D: Appl. Phys. 31
(1998) 1492-1496), copper thiocyanate (Thin Solid Film)
s 261 (1995) 307-310, J. Appl. Phys. 80 (8), 15 Octobe
r 1996, p4749-4754, Chem. Mater. 1998, 10, 1501-150.
9, Semicond. Sci. Technol. 10, 1689-1693) can be introduced into the inside of the electrode by a method such as a casting method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, and an electrolytic plating method.

【0097】電荷移動層の形成方法に関してはいくつか
の方法が考えられる。1つは多孔性電子伝導層の上に先
に対極用基板を貼り合わせておき、その間隙に液状の電
荷移動層を挟み込む方法である。2つめは多孔性電子伝
導層上に直接電荷移動層を付与する方法で、対極基板は
その後付与することになる。
There are several methods for forming the charge transfer layer. One is a method in which a counter electrode substrate is first bonded on a porous electron conductive layer, and a liquid charge transfer layer is sandwiched in the gap. In the second method, the charge transfer layer is directly provided on the porous electron conductive layer, and then the counter electrode substrate is provided.

【0098】前者の場合の電荷移動層の挟み込み方法と
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電極間や多孔性膜中の気相
を液相に置換する真空プロセスが利用できる。
In the former case, as a method of sandwiching the charge transfer layer, a normal pressure process using a capillary phenomenon by immersion or the like, or a method in which the gas phase between the electrodes or in the porous film is replaced with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure. A vacuum process is available.

【0099】後者の場合、湿式の電荷移動層においては
未乾燥のまま対極基板を付与し、エッジ部の液漏洩防止
措置も施すことになる。またゲル電解質の場合には湿式
で塗布して重合等の方法により固体化する方法もあり、
その場合には乾燥、固定化した後に対極を付与すること
もできる。電解液のほか湿式有機正孔輸送材料やゲル電
解質を付与する方法としては、半導体微粒子含有層や色
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、ワーヤーバー法、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。固体電解質や固体の
正孔(ホール)輸送材料の場合には真空蒸着法やCVD
法等のドライ成膜処理で電荷移動層を形成し、その後対
極基板を付与することもできる。
In the latter case, the wet type charge transfer layer is provided with the counter electrode substrate in an undried state, and measures are taken to prevent the edge portion from leaking liquid. In the case of a gel electrolyte, there is also a method of applying in a wet manner and solidifying it by a method such as polymerization.
In that case, a counter electrode can be provided after drying and immobilization. As a method for applying a wet organic hole transport material or a gel electrolyte in addition to the electrolytic solution, the immersion method, the roller method, the dipping method, the air knife method, the extrusion method, and the slide method are the same as the method for applying the semiconductor fine particle-containing layer and the dye. A hopper method, a wire bar method, a spin method, a spray method, a casting method, various printing methods and the like can be considered. In the case of a solid electrolyte or a solid hole transporting material, a vacuum evaporation method or a CVD method is used.
The charge transfer layer may be formed by a dry film forming process such as a method, and then a counter electrode substrate may be provided.

【0100】なお、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2,0
00ppm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 was 10,
2,000 ppm or less, more preferably 2,0 ppm
It is at most 00 ppm, particularly preferably at most 100 ppm.

【0101】[0101]

【実施例】以下、本発明の効果を実施例によって具体的
に説明する。
EXAMPLES The effects of the present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0102】1.二酸化チタン粒子含有塗布液の作製 C.J.BarbeらのJ.Am.Ceramic S
oc.80巻,p3157の論文に記載の製造方法に従
い、チタン原料にチタニウムテトライソプロポキシドを
用い、オートクレーブ中での重合反応の温度を230℃
に設定して二酸化チタン濃度11重量%の二酸化チタン
分散物を合成した。得られた二酸化チタン粒子の平均サ
イズは約10nmであった。この分散物に二酸化チタンに
対し30重量%のポリエチレングリコール(分子量2
0,000、和光純薬製)を添加し、混合して塗布液を
得た。
1. Preparation of coating solution containing titanium dioxide particles J. J. Barbe et al. Am. Ceramic S
oc. According to the production method described in the article of Vol. 80, p. 3157, titanium tetraisopropoxide is used as a titanium raw material, and the temperature of the polymerization reaction in the autoclave is 230 ° C.
And a titanium dioxide dispersion having a titanium dioxide concentration of 11% by weight was synthesized. The average size of the obtained titanium dioxide particles was about 10 nm. 30% by weight of polyethylene glycol (molecular weight: 2
000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and mixed to obtain a coating solution.

【0103】2.アルミナ粒子含有塗布液の調製 平均粒径約0.8μのアルミナ粉末18gに、2%のC
MC水溶液120gと水150mlを加え、ホモジナイ
ザーを用いて、10000rpmで3分間攪拌して分散
液を得た。これにノニルフェノールエーテルの2%水溶
液の1mlを加えて、塗布液とした。
2. Preparation of Alumina Particle-Containing Coating Solution 2% C
120 g of an MC aqueous solution and 150 ml of water were added, and the mixture was stirred at 10,000 rpm for 3 minutes using a homogenizer to obtain a dispersion. To this, 1 ml of a 2% aqueous solution of nonylphenol ether was added to prepare a coating solution.

【0104】3.白金を担持したグラファイト分散物の
調製 イソプロピルアルコール100mlに塩化白金酸10m
gを溶解し、これにグラファイト粉末(粒子サイズ約1
μm)を100g添加し、攪拌機を用いて十分に攪拌し
た後、60℃で30分間加熱し、白金を担持したグラフ
ァイト分散物を得た。
3. Preparation of a graphite dispersion carrying platinum 10 ml of chloroplatinic acid in 100 ml of isopropyl alcohol
g was dissolved in the powdered graphite powder (with a particle size of about 1).
μm) was added, and the mixture was sufficiently stirred using a stirrer, and then heated at 60 ° C. for 30 minutes to obtain a graphite dispersion supporting platinum.

【0105】4.色素を吸着したスペーサー層付二酸化
チタン電極の作製 フッ素をドープした酸化スズをコーティングした透明導
電性ガラス(日本板硝子製、面積抵抗は約10Ω/□)
の導電面側に、上記1.で調製した二酸化チタン分散物
をドクターブレードで80μmの厚みで塗布し、乾燥後
更にこの上に上記2.で調製したアルミナ分散物を25
μmの厚みに塗布した。30分通風乾燥した後、電気炉
(ヤマト科学製マッフル炉fp−32)で450℃にて
30分間焼成した。二酸化チタンの膜厚は7.2μm,
スペーサー層として機能するアルミナ層の厚みは約2μ
mであった。ガラスを取り出し、冷却した後に、本文中
のR−1で示される色素の3×10 -4モル/リットル濃
度の2−プロパノール溶液に室温で16時間浸漬した。
色素の染着したガラスをアセトニトリルで洗浄し、暗所
にて乾燥させた。
4. Dioxide with spacer layer adsorbing dye
Preparation of titanium electrode Transparent conductor coated with fluorine-doped tin oxide
Electrical glass (made by Nippon Sheet Glass, area resistance is about 10Ω / □)
On the conductive surface side of 1. Titanium dioxide dispersion prepared in
Is applied to a thickness of 80 μm with a doctor blade and dried.
Further, the above-mentioned 2. 25 parts of the alumina dispersion prepared in
It was applied to a thickness of μm. After air drying for 30 minutes,
(450 ° C in Yamato Scientific muffle furnace fp-32)
Baking for 30 minutes. The thickness of titanium dioxide is 7.2 μm,
The thickness of the alumina layer functioning as a spacer layer is about 2μ.
m. After removing the glass and cooling it,
3 × 10 of the dye represented by R-1 -FourMol / l
Immersed in 2-propanol solution at room temperature for 16 hours.
Wash the stained glass with acetonitrile in a dark place.
And dried.

【0106】5.グラファイト層の設置 4.で作成した電極の上にスクリーンプリント法によっ
て、3.で調製した白金を担持したグラファイトの分散
物を約30μmの厚みにコーティングし、次いで乾燥
後、真空乾燥機中で更に、60℃で30分間加熱するこ
とで、対極として作用する多孔性の電子伝導性層を設置
した。
5. 3. Installation of graphite layer 2. Screen-printing method on the electrode prepared in 3. The dispersion of the platinum-supported graphite prepared in the above was coated to a thickness of about 30 μm, and then dried, and further heated in a vacuum dryer at 60 ° C. for 30 minutes to form a porous electron conductor acting as a counter electrode. The active layer was installed.

【0107】6.電解液の注入 上述のようにして作成した電極積層体(2cm×1.5
cm)のグラファイト層面に表1記載の組成の電解液の
5μlを滴下し、減圧下で1時間50℃に加熱し、電極
積層体細孔中に電解液を浸透させた。
6. Injection of electrolytic solution The electrode laminate (2 cm × 1.5
5 μl of an electrolytic solution having the composition shown in Table 1 was dropped on the surface of the graphite layer (cm), and heated at 50 ° C. for 1 hour under reduced pressure to allow the electrolytic solution to permeate the pores of the electrode laminate.

【0108】7. 光電池の作成 上記の電極と同じ大きさのアルミニウム板に白金をスパ
ッターした対極側基板を白金側が向き合うように上記の
電極積層体と重ねあわせた。その際リード取り出しのた
めの寸法分だけ位置をずらして重ね合わせた。次いで二
つの基板の周辺部を熱融解型の接着剤で封止した。この
ようにして、図1に示した基本層構成のとおり、ガラス
基板1、透明導電層2、色素吸着TiO2電極3(電解
液6が浸透)、スペーサー層4(電解液6が浸透)、多
孔性電子伝導層5(電解液6が浸透)、白金層7および
アルミニウム基板8が順に積層された本発明になる光電
池を得た。また、本発明の効果を発現する光電池の基本
構成例の断面図を図2および図3に示すが、これに制限
されるわけではない。
7. Preparation of Photovoltaic Cell A counter electrode-side substrate obtained by sputtering platinum on an aluminum plate having the same size as the above-mentioned electrode was superimposed on the above-mentioned electrode laminate so that the platinum side faced. At this time, the positions were shifted by the dimension for taking out the leads, and the leads were overlaid. Next, the peripheral portions of the two substrates were sealed with a hot-melt adhesive. In this way, as in the basic layer configuration shown in FIG. 1, the glass substrate 1, the transparent conductive layer 2, the dye-adsorbed TiO 2 electrode 3 (the electrolyte 6 penetrates), the spacer layer 4 (the electrolyte 6 penetrates), A photovoltaic cell according to the present invention was obtained in which the porous electron conductive layer 5 (permeated by the electrolyte 6), the platinum layer 7 and the aluminum substrate 8 were sequentially laminated. FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of examples of the basic configuration of a photovoltaic cell exhibiting the effects of the present invention. However, the present invention is not limited to this.

【0109】8. 比較となる光電池の作成 スペーサー層及び多孔性電子伝導性層が無い他は上記と
同じ電極積層体を作成し、上記と同じ電解液を浸透した
後、上記と同じPt付アルミニウム基板と、ポリエチレ
ン製のフレーム型スペーサー(厚さ20μm)を挟ん
で、重ね合わせた。これを更に加熱することでシール
し、比較用光電池を得た。
8. Preparation of photovoltaic cell for comparison Except for the absence of a spacer layer and a porous electron conductive layer, the same electrode laminate as above was prepared, and after permeating the same electrolytic solution, the same aluminum substrate with Pt as above and polyethylene Were superposed with each other with a frame type spacer (thickness: 20 μm) therebetween. This was further heated and sealed to obtain a comparative photocell.

【0110】[0110]

【表1】 [Table 1]

【0111】9.光電変換効率の測定 500Wのキセノンランプ(ウシオ電気)に太陽光シミ
ュレーション用補正フィルター(Oriel社製AM
1.5)を装着し、電池への入射光強度が100mW/
cm2に調整された模擬太陽光を発生させた。作製した
光電池の両極にに導線でオーミックコンタクトをとり、
両電極の電気応答を電流電圧測定装置(ケースレー製ソ
ースメジャーユニット238型)に入力した。光電池は
恒温ホルダーにセットして、温度を30℃に保ちつつ、
上記の光源の照射光を電池の透明電極側から入射し、電
流―電圧特性を測定した。これにより求められた光電池
の開放電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、形状因子(F
F)、変換効率(η)を一括して表2に記載した。
9. Measurement of photoelectric conversion efficiency A 500 W xenon lamp (USHIO Inc.) and a correction filter for sunlight simulation (AM manufactured by Oriel)
1.5), and the incident light intensity on the battery is 100 mW /
Simulated sunlight adjusted to cm 2 was generated. Ohmic contacts are made to both poles of the fabricated photovoltaic cell with conducting wires.
The electrical response of both electrodes was input to a current / voltage measuring device (Keisley source measure unit type 238). The photovoltaic cell is set in a thermostat holder, keeping the temperature at 30 ° C,
Irradiation light from the above light source was incident from the transparent electrode side of the battery, and current-voltage characteristics were measured. The open-circuit voltage (Voc), short-circuit current density (Jsc), and form factor (F
F) and conversion efficiency (η) are collectively shown in Table 2.

【0112】[0112]

【表2】 [Table 2]

【0113】上記実施例の結果から比較例の電池に対し
て本発明になる電池は高い短絡電流が得られ、結果とし
て、高い光変換効率が得られることが判る。
From the results of the above examples, it can be seen that the battery according to the present invention has a higher short-circuit current than the battery of the comparative example, and as a result, a higher light conversion efficiency can be obtained.

【0114】[0114]

【発明の効果】本発明によって、エネルギー変換効率に
優れた色素増感光電変換素子および光電池が得られる。
According to the present invention, a dye-sensitized photoelectric conversion element and a photovoltaic cell having excellent energy conversion efficiency can be obtained.

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

【図1】実施例で作成した本発明になる光電池の構成を
示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photovoltaic cell according to the present invention prepared in an example.

【図2】本発明の光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 photovoltaic cell of the present invention.

【図3】本発明の光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 showing a basic configuration example of a photovoltaic cell of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 透明導電層(フッ素ドープ酸化スズ膜) 3 色素吸着TiO2層 4 多孔性アルミナスペーサー層 5 白金担持グラファイト層(多孔性電子伝導層) 6 電解液(3,4,5の層に浸透) 7 白金層 8 アルミニウム基板 9 金属メッシュまたは金属リード 10 色素吸着半導体膜 11 スペーサー層(電荷輸送材料を含浸) 12 多孔性電子伝導層(電荷輸送材料を含浸) 13 透明支持体 14 下塗り層 15 透明導電層 16 金属層 17 支持基板REFERENCE SIGNS LIST 1 glass substrate 2 transparent conductive layer (fluorine-doped tin oxide film) 3 dye-adsorbed TiO 2 layer 4 porous alumina spacer layer 5 platinum-supported graphite layer (porous electron conductive layer) 6 electrolyte (3, 4, 5 layers) 7 Platinum layer 8 Aluminum substrate 9 Metal mesh or metal lead 10 Dye-adsorbing semiconductor film 11 Spacer layer (impregnated with charge transport material) 12 Porous electron conductive layer (impregnated with charge transport material) 13 Transparent support 14 Undercoat layer 15 Transparent conductive layer 16 Metal layer 17 Support substrate

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも感光性半導体膜、電荷移動層
および対極を有する光電変換素子において、該半導体膜
と対極との間に実質的に電気絶縁性のスペーサー層を有
し、かつ、該対極が多孔質の電子伝導性層を有すること
を特徴とする光電変換素子。
1. A photoelectric conversion device having at least a photosensitive semiconductor film, a charge transfer layer, and a counter electrode, comprising a substantially electrically insulating spacer layer between the semiconductor film and the counter electrode, and wherein the counter electrode is A photoelectric conversion element comprising a porous electron conductive layer.
【請求項2】 前記多孔質電子伝導性層が前記スペーサ
ー層に隣接して設置されることを特徴とする請求項1記
載の光電変換素子。
2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the porous electron conductive layer is provided adjacent to the spacer layer.
【請求項3】 前記多孔質電子伝導層が、導電性微粒子
を結着して成ることを特徴とする請求項1または2に記
載の光電変換素子。
3. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the porous electron conductive layer is formed by binding conductive fine particles.
【請求項4】 前記導電性微粒子が、白金黒または白金
を担持した炭素微粒子であることをを特徴とする請求項
3に記載の光電変換素子。
4. The photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the conductive fine particles are platinum black or carbon fine particles carrying platinum.
【請求項5】 対極が導電性基板上に前記多孔質電子伝
導性層を設置した構成であることを特徴とする請求項1
〜4のいずれかに記載の光電変換素子。
5. The device according to claim 1, wherein the counter electrode has a structure in which the porous electron conductive layer is provided on a conductive substrate.
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記スペーサー層が絶縁性微粒子を結着
して成る多孔質層であることを特徴とする請求項1〜5
のいずれかに記載の光電変換素子。
6. The method according to claim 1, wherein the spacer layer is a porous layer formed by binding insulating fine particles.
The photoelectric conversion element according to any one of the above.
【請求項7】 前記スペーサー層の絶縁性微粒子が、ア
ルミニウム、珪素、硼素およびリンから選ばれる少なく
とも1つの元素を含む酸化物から成ることを特徴とする
請求項6記載の光電変換素子。
7. The photoelectric conversion element according to claim 6, wherein the insulating fine particles of the spacer layer are made of an oxide containing at least one element selected from aluminum, silicon, boron and phosphorus.
【請求項8】 前記スペーサー層の絶縁性微粒子が、有
機高分子から成ることを特徴とする請求項6記載の光電
変換素子。
8. The photoelectric conversion device according to claim 6, wherein the insulating fine particles of the spacer layer are made of an organic polymer.
【請求項9】 前記感光性半導体膜が二酸化チタンを含
むことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光
電変換素子。
9. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein said photosensitive semiconductor film contains titanium dioxide.
【請求項10】 前記感光性半導体膜が色素により増感
されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに
記載の光電変換素子。
10. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the photosensitive semiconductor film is sensitized by a dye.
【請求項11】 前記電荷移動層が溶融塩を含有するこ
とを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の光電
変換素子。
11. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the charge transfer layer contains a molten salt.
【請求項12】 請求項1〜11のいずれかの光電変換
素子を用いた光電池。
12. A photovoltaic cell using the photoelectric conversion element according to claim 1.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001345126A (en) * 2000-03-28 2001-12-14 Hitachi Maxell Ltd Photoelectric conversion device
JP2004356163A (en) * 2003-05-27 2004-12-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Silicon-based thin film, method of manufacturing the same and photoelectric conversion element
WO2004109840A1 (en) * 2003-03-26 2004-12-16 Sony Corporation Electrode, method of forming the same, photoelectric conversion device, process for producing the same, electronic apparatus and process for producing the same
JP2005158379A (en) * 2003-11-25 2005-06-16 Sony Corp Photoelectric conversion element, its manufacturing method, electronic device and its manufacturing method
JP2005158380A (en) * 2003-11-25 2005-06-16 Sony Corp Photoelectric conversion element, its manufacturing method, electronic apparatus and its manufacturing method
JP2005197097A (en) * 2004-01-07 2005-07-21 Ngk Spark Plug Co Ltd Dye-sensitized solar cell
JP2005196982A (en) * 2003-12-26 2005-07-21 Ngk Spark Plug Co Ltd Dye-sensitized solar cell
JPWO2004109840A1 (en) * 2003-06-06 2006-07-20 ソニー株式会社 ELECTRODE AND METHOD FOR FORMING THE SAME, PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, ELECTRONIC DEVICE, AND ITS MANUFACTURING METHOD
JP2008034110A (en) * 2006-07-26 2008-02-14 Nisshin Steel Co Ltd Electrode material of dye-sensitized solar cell
JP2008192603A (en) * 2006-12-22 2008-08-21 Sony Deutsche Gmbh Photovoltaic cell
JP2009026532A (en) * 2007-07-18 2009-02-05 Nisshin Steel Co Ltd Electrode material of dye-sensitized solar cell
JP2011028918A (en) * 2009-07-22 2011-02-10 Shimane Prefecture Dye-sensitized solar cell
WO2014091809A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 積水化学工業株式会社 Electrode substrate and dye-sensitized solar cell

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001345126A (en) * 2000-03-28 2001-12-14 Hitachi Maxell Ltd Photoelectric conversion device
WO2004109840A1 (en) * 2003-03-26 2004-12-16 Sony Corporation Electrode, method of forming the same, photoelectric conversion device, process for producing the same, electronic apparatus and process for producing the same
US8035185B2 (en) 2003-03-26 2011-10-11 Sony Corporation Electrode, method of making same, photoelectric transfer element, method of manufacturing same, electronic device and method of manufacturing same
JP2004356163A (en) * 2003-05-27 2004-12-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Silicon-based thin film, method of manufacturing the same and photoelectric conversion element
JPWO2004109840A1 (en) * 2003-06-06 2006-07-20 ソニー株式会社 ELECTRODE AND METHOD FOR FORMING THE SAME, PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, ELECTRONIC DEVICE, AND ITS MANUFACTURING METHOD
JP4678125B2 (en) * 2003-11-25 2011-04-27 ソニー株式会社 PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, ELECTRONIC DEVICE AND ITS MANUFACTURING METHOD
JP2005158380A (en) * 2003-11-25 2005-06-16 Sony Corp Photoelectric conversion element, its manufacturing method, electronic apparatus and its manufacturing method
JP2005158379A (en) * 2003-11-25 2005-06-16 Sony Corp Photoelectric conversion element, its manufacturing method, electronic device and its manufacturing method
JP2005196982A (en) * 2003-12-26 2005-07-21 Ngk Spark Plug Co Ltd Dye-sensitized solar cell
JP2005197097A (en) * 2004-01-07 2005-07-21 Ngk Spark Plug Co Ltd Dye-sensitized solar cell
JP2008034110A (en) * 2006-07-26 2008-02-14 Nisshin Steel Co Ltd Electrode material of dye-sensitized solar cell
JP2008192603A (en) * 2006-12-22 2008-08-21 Sony Deutsche Gmbh Photovoltaic cell
JP2009026532A (en) * 2007-07-18 2009-02-05 Nisshin Steel Co Ltd Electrode material of dye-sensitized solar cell
JP2011028918A (en) * 2009-07-22 2011-02-10 Shimane Prefecture Dye-sensitized solar cell
WO2014091809A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 積水化学工業株式会社 Electrode substrate and dye-sensitized solar cell
CN104584162A (en) * 2012-12-14 2015-04-29 积水化学工业株式会社 Electrode substrate and dye-sensitized solar cell
JP5740063B2 (en) * 2012-12-14 2015-06-24 積水化学工業株式会社 Electrode substrate and dye-sensitized solar cell

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