JP2003234485A - Photoelectric transducer - Google Patents

Photoelectric transducer

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JP2003234485A
JP2003234485A JP2002031457A JP2002031457A JP2003234485A JP 2003234485 A JP2003234485 A JP 2003234485A JP 2002031457 A JP2002031457 A JP 2002031457A JP 2002031457 A JP2002031457 A JP 2002031457A JP 2003234485 A JP2003234485 A JP 2003234485A
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transport layer
photoelectric conversion
layer
electrode
conversion element
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Japanese (ja)
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Yuji Fujimori
裕司 藤森
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state dyestuff sensitizing type photoelectric transducer which can be manufactured at a low cost and excellent in photoelectric conversion efficiency. <P>SOLUTION: A solar battery 1A shown by figure 1 is a so-called dry type solar battery which does not need electrolytic solution, and provided with a first electrode 3, a second electrode 6 which is arranged to face the first electrode 3, a charge transfer layer 4 positioned between the electrodes 3 and 6, a dyestuff layer D which is in contact with the charge transfer layer 4, a hole transfer layer 5 which is positioned between the charge transfer layer 4 and the second electrode 6 and in contact with the dyestuff layer D, and a barrier layer 8. These are arranged on a substrate 2. The hole transfer layer 5 contains binder and is subjected to plasticating treatment by using heat or light. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、光電変換素子に関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photoelectric conversion element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、環境にやさしい電源として、
シリコンを用いた太陽電池(光電変換素子)が注目を集
めている。シリコンを用いた太陽電池の中には、人工衛
星等に用いられる単結晶シリコン型の太陽電池もある
が、実用的なものとしては、特に多結晶シリコンを用い
た太陽電池や、アモルファスシリコンを用いた太陽電池
が、産業用や家庭用として実用化が始まっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an environmentally friendly power source,
Solar cells (photoelectric conversion elements) using silicon have been attracting attention. Among the solar cells that use silicon, there are single-crystal silicon type solar cells that are used in artificial satellites, etc., but as practical ones, especially solar cells that use polycrystalline silicon and amorphous silicon are used. The solar cells that have been put into practical use have begun to be used for industrial and household purposes.

【0003】しかしながら、これらのシリコンを用いた
太陽電池は、いずれも、製造コストが高く、また、製造
に多大なエネルギーを必要とし、必ずしも省エネルギー
な電源とは言えなかった。
However, any of these solar cells using silicon has a high manufacturing cost, requires a large amount of energy for manufacturing, and is not necessarily an energy-saving power source.

【0004】また、特開平01−220380号公報、
特開平05−504023号公報や特開平06−511
113号公報に示されるような色素増感型湿式太陽電池
は、蒸気圧の高い電解液を用いているため、電解液が揮
発するという問題があった。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 01-220380,
JP 05-504023 A and JP 06-511.
The dye-sensitized wet-type solar cell as disclosed in Japanese Patent No. 113 uses an electrolytic solution having a high vapor pressure, and thus has a problem that the electrolytic solution is volatilized.

【0005】また、このような欠点を補うものとして、
完全固体型色素増感型太陽電池の発表(K. Tennakone,
G.R.R.A. Kumara, I.R.M. Kottegoda, K.G.U. Wijiayan
tha,and V.P.S. Perera: J. Phys. D: Appl. Phys. 31
(1998)1492)がされている。
In addition, in order to make up for such drawbacks,
Presentation of complete solid-state dye-sensitized solar cell (K. Tennakone,
GRRA Kumara, IRM Kottegoda, KGU Wijiayan
tha, and VPS Perera: J. Phys. D: Appl. Phys. 31
(1998) 1492).

【0006】この太陽電池は、TiO2層が積層された
電極と、TiO2層上に設けられたp型半導体層とを有
する構成とされている。しかしながら、このような太陽
電池は、p型半導体層が、TiO2層を突き抜けて前記
電極とショートしてしまうという欠点があった。
This solar cell has a structure having an electrode in which a TiO 2 layer is laminated and a p-type semiconductor layer provided on the TiO 2 layer. However, such a solar cell has a drawback that the p-type semiconductor layer penetrates the TiO 2 layer and short-circuits with the electrode.

【0007】また、この発表では、p型半導体層の構成
材料としてCuIが用いられている。このCuIを用い
た太陽電池は、CuIの結晶粒の増大等を理由とする劣
化により発生電流が低下するという問題があった。
In this presentation, CuI is used as the constituent material of the p-type semiconductor layer. The solar cell using CuI has a problem that the generated current is lowered due to deterioration due to an increase in the crystal grains of CuI.

【0008】さらに、この発表に用いられるp型半導体
層の構成材料であるCuIの塗布方法は、溶媒であるア
セトニトリル20mLに0.6gのCuIを溶解した溶
液(不溶物が残る場合には上澄み部分の溶液)を、Ti
2層上に塗布する方法が用いられている。
Further, the method of applying CuI, which is a constituent material of the p-type semiconductor layer used in this presentation, is a solution in which 0.6 g of CuI is dissolved in 20 mL of acetonitrile which is a solvent (when the insoluble matter remains, the supernatant portion is removed). Solution), Ti
A method of coating on the O 2 layer is used.

【0009】しかしながら、この塗布方法では、CuI
溶液の溶媒として用いられているアセトニトリルの蒸気
圧が高いので、CuIがナノポーラス状態に形成したT
iO 2層に十分に浸透する前に溶媒であるアセトニトリ
ルが揮発してしまうので、ナノポーラス状態に形成した
TiO2層にCuIが十分浸透しないで、CuIがTi
2層の上面に堆積してしまうという問題があった。
However, in this coating method, CuI
Acetonitrile vapor used as a solvent for the solution
Since the pressure is high, T formed by CuI in a nanoporous state
iO 2The solvent acetonitril is required before it fully penetrates the layer.
Since it will volatilize, it was formed into a nanoporous state.
TiO2CuI does not penetrate into the layer enough
O2There was a problem that it was deposited on the upper surface of the layer.

【0010】すなわち、CuIがナノポーラス状態に形
成したTiO2層に十分に浸透しないということは、膨
大な表面積を有するナノポーラス状態に形成したTiO
2層との接触面積が十分に取れず、光電変換の効率が向
上しないと言うことにほかならず、色素増感型ナノポー
ラス構造光電変換素子の特徴を十分に活かしていないこ
とになる。
That is, the fact that CuI does not sufficiently penetrate into the TiO 2 layer formed in the nanoporous state means that the TiO 2 formed in the nanoporous state has an enormous surface area.
This means that the contact area with the two layers cannot be sufficiently obtained and the photoelectric conversion efficiency is not improved, and the characteristics of the dye-sensitized nanoporous structure photoelectric conversion device are not fully utilized.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、安価
に製造ができ、光電変換効率に優れる固体型色素増感型
光電変換素子を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a solid-state dye-sensitized photoelectric conversion device which can be manufactured at low cost and has excellent photoelectric conversion efficiency.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(16)の本発明により達成される。 (1)第1の電極と、該第1の電極と対向して設置さ
れ、表面に触媒層を有する第2の電極と、前記第1の電
極と前記第2の電極との間に位置し、その少なくとも一
部が多孔質な電子輸送層と、該電子輸送層と接触する色
素層と、前記電子輸送層と前記第2の電極の表面に形成
された触媒層に接して位置してなる正孔輸送層とを有す
る光電変換素子であって、前記正孔輸送層は、正孔輸送
材料とバインダーを含有していることを特徴とする光電
変換素子。 (2)前記バインダーは、導電性樹脂である(1)に記
載の光電変換素子。 (3)前記バインダーは、シアノ化物である(1)に記
載の光電変換素子。 (4)前記シアノ化物は、シアノエチル化物である
(3)に記載の光電変換素子。 (5)前記シアノエチル化物は、シアノエチルセルロー
スである(4)に記載の光電変換素子。 (6)前記シアノエチル化物は、シアノエチルヒドロキ
シエチルセルロースである(4)に記載の光電変換素
子。 (7)前記シアノエチル化物は、シアノエチルポリビニ
ルアルコールである(4)に記載の光電変換素子。 (8)前記シアノエチル化物は、シアノエチルシューク
ロースである(4)に記載の光電変換素子。 (9)前記シアノエチル化物は、シアノエチルプルラン
である(4)に記載の光電変換素子。 (10)前記シアノ化物の窒素含有量は9〜15%であ
る(3)に記載の光電変換素子。 (11)前記シアノ化物の屈折率(n25)は、1.45
〜1.55である(3)に記載の光電変換素子。 (12)前記シアノ化物の屈折率(n25)は、1.49
から1.52である(3)に記載の光電変換素子。 (13)前記シアノ化物の体積固有抵抗(Ω-cm)は5
×1012〜1×1012(超絶縁計により、直流、測定電
圧50V、25℃、60%RHの条件下で測定)である
(3)に記載の光電変換素子。 (14)前記シアノ化物の真比重(d25)は、1.05
〜1.30g/ccである(3)に記載の光電変換素
子。 (15)前記バインダーは可塑処理がされている(1)
に記載の光電変換素子。 (16)太陽電池である(1)ないし(14)のいずれ
かに記載の光電変換素子。
The above object is achieved by the present invention described in (1) to (16) below. (1) A first electrode, a second electrode that is installed so as to face the first electrode and has a catalyst layer on its surface, and is located between the first electrode and the second electrode. , At least a part of which is positioned in contact with a porous electron transporting layer, a dye layer in contact with the electron transporting layer, and a catalyst layer formed on the surface of the electron transporting layer and the second electrode. A photoelectric conversion element having a hole transport layer, wherein the hole transport layer contains a hole transport material and a binder. (2) The photoelectric conversion element according to (1), wherein the binder is a conductive resin. (3) The photoelectric conversion element according to (1), wherein the binder is a cyanide. (4) The photoelectric conversion device according to (3), wherein the cyanide is cyanoethylated. (5) The photoelectric conversion element according to (4), wherein the cyanoethylated product is cyanoethyl cellulose. (6) The photoelectric conversion element according to (4), wherein the cyanoethylated product is cyanoethyl hydroxyethyl cellulose. (7) The photoelectric conversion element according to (4), wherein the cyanoethylated product is cyanoethyl polyvinyl alcohol. (8) The photoelectric conversion element according to (4), wherein the cyanoethylated product is cyanoethyl sucrose. (9) The photoelectric conversion element according to (4), wherein the cyanoethylated product is cyanoethyl pullulan. (10) The photoelectric conversion element according to (3), wherein the cyanide has a nitrogen content of 9 to 15%. (11) The refractive index (n 25 ) of the cyanide is 1.45.
The photoelectric conversion element according to (3), wherein the photoelectric conversion element is ˜1.55. (12) The refractive index (n 25 ) of the cyanide is 1.49.
To 1.52, the photoelectric conversion element according to (3). (13) The volume resistivity (Ω-cm) of the cyanide is 5
The photoelectric conversion element according to (3), which is x10 12 to 1x10 12 (measured with a super insulation meter under conditions of direct current, measurement voltage 50 V, 25 ° C, 60% RH). (14) The true specific gravity (d 25 ) of the cyanide is 1.05
The photoelectric conversion element according to (3), which has a weight ratio of 1.30 g / cc. (15) The binder is plasticized (1)
The photoelectric conversion element described in 1. (16) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (14), which is a solar cell.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の光電変換素子を添
付図面に示す好適な実施形態について詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the photoelectric conversion device of the present invention shown in the accompanying drawings will be described in detail below.

【0014】<第1実施形態>図1は、本発明の光電変
換素子を太陽電池に適用した場合の第1実施形態を示す
部分断面図、図2は、第1実施形態の太陽電池の厚さ方
向の中央部付近の断面を示す拡大図、図3は、色素層が
形成された電子輸送層の断面を示す部分拡大図、図4
は、電子輸送層および色素層の構成を示す模式図、図5
は、太陽電池の原理を示す模式図、図6は、図1に示す
太陽電池回路の等価回路を示す図である。
<First Embodiment> FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a first embodiment in which the photoelectric conversion element of the present invention is applied to a solar cell, and FIG. 2 is a thickness of the solar cell of the first embodiment. 4 is an enlarged view showing a cross section near the central portion in the vertical direction, FIG. 3 is a partially enlarged view showing a cross section of the electron transport layer on which the dye layer is formed, and FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configurations of the electron transport layer and the dye layer.
Is a schematic diagram showing the principle of the solar cell, and FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit of the solar cell circuit shown in FIG.

【0015】図1に示す太陽電池1Aは、電解質溶液を
必要としない、いわゆる完全固体型色素増感太陽電池と
呼ばれるものであり、第1の電極3と、第1の電極3と
対向して設置された第2の電極6と、これらの間に位置
する電子輸送層4と、電子輸送層4と接触する色素層D
と、電子輸送層4と第2の電極6との間に位置し、色素
層Dに接触する正孔輸送層5と、バリヤ層8とを有し、
これらは、基板2上に設置されている。
The solar cell 1A shown in FIG. 1 is a so-called completely solid-type dye-sensitized solar cell that does not require an electrolyte solution, and is opposed to the first electrode 3 and the first electrode 3. The installed second electrode 6, the electron transport layer 4 located between them, and the dye layer D in contact with the electron transport layer 4.
And a hole transport layer 5 located between the electron transport layer 4 and the second electrode 6 and in contact with the dye layer D, and a barrier layer 8,
These are installed on the substrate 2.

【0016】以下、各構成要素について説明する。な
お、以下の説明では、図1および図2中、各層(各部
材)の上側の面を「上面」、下側の面を「下面」と言
う。
Each component will be described below. In the following description, the upper surface of each layer (each member) is referred to as the “upper surface” and the lower surface is referred to as the “lower surface” in FIGS. 1 and 2.

【0017】基板2は、第1の電極3、バリヤ層8、電
子輸送層4、色素層D、正孔輸送層5および第2の電極
6を支持するためのものであり、平板状の部材で構成さ
れている。
The substrate 2 is for supporting the first electrode 3, the barrier layer 8, the electron transport layer 4, the dye layer D, the hole transport layer 5 and the second electrode 6, and is a flat member. It is composed of.

【0018】本実施形態の太陽電池1Aでは、図1に示
すように、基板2および後述する第1の電極3側から、
例えば、太陽光等の光(以下、単に「光」と言う。)を
入射させて(照射して)使用するものである。このた
め、基板2および第1の電極3は、それぞれ、好ましく
は実質的に透明(無色透明、着色透明または半透明)と
される。これにより、光を、後述する色素層Dに効率よ
く到達させることができる。
In the solar cell 1A of this embodiment, as shown in FIG. 1, from the substrate 2 and the first electrode 3 side described later,
For example, it is used by irradiating (irradiating) with light such as sunlight (hereinafter, simply referred to as “light”). Therefore, each of the substrate 2 and the first electrode 3 is preferably substantially transparent (colorless transparent, colored transparent or translucent). Thereby, the light can efficiently reach the dye layer D described later.

【0019】この基板2の構成材料としては、例えば、
各種ガラス材料、各種セラミックス材料、ポリカーボネ
ート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)
のような各種樹脂材料、または、アルミニウムのような
各種金属材料等が挙げられる。
The constituent material of the substrate 2 is, for example,
Various glass materials, various ceramic materials, polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET)
Examples of various resin materials such as, or various metal materials such as aluminum.

【0020】基板2の平均厚さとしては、材料、用途等
により適宜設定され、特に限定されないが、例えば、次
のようにすることができる。
The average thickness of the substrate 2 is appropriately set depending on the material, application, etc. and is not particularly limited, but for example, it can be set as follows.

【0021】基板2を、例えばガラス材料のような硬質
材料で構成する場合、その平均厚さとしては、0.1〜
1.5mm程度であるのが好ましく、0.8〜1.2m
m程度であるのがより好ましい。
When the substrate 2 is made of a hard material such as a glass material, its average thickness is 0.1 to 10.
It is preferably about 1.5 mm, and 0.8 to 1.2 m
It is more preferably about m.

【0022】また、基板2を、例えばポリエチレンテレ
フタレート(PET)のようなフレキシブル素材(可撓
性材料)で構成する場合、その平均厚さとしては、0.
5〜150μm程度であるのが好ましく、10〜75μ
m程度であるのがより好ましい。
When the substrate 2 is made of a flexible material (flexible material) such as polyethylene terephthalate (PET), its average thickness is 0.
It is preferably about 5 to 150 μm, and 10 to 75 μm
It is more preferably about m.

【0023】なお、基板2は、必要に応じて、省略する
こともできる。
The substrate 2 can be omitted if necessary.

【0024】基板2の上面には、層状(平板状)の第1
の電極3が設置されている。換言すれば、第1の電極3
は、後述する色素層Dが形成された電子輸送層4の受光
面側に、この受光面を覆うようにして設置されている。
この第1の電極3は、後述する色素層Dで発生した電子
を、電子輸送層4およびバリヤ層8を介して受け取り、
これに接続された外部回路100へ伝達する。
On the upper surface of the substrate 2, a layered (plate-shaped) first
Electrode 3 is installed. In other words, the first electrode 3
Is installed on the light receiving surface side of the electron transport layer 4 on which the dye layer D described later is formed so as to cover the light receiving surface.
The first electrode 3 receives the electrons generated in the dye layer D described later via the electron transport layer 4 and the barrier layer 8,
It is transmitted to the external circuit 100 connected to this.

【0025】第1の電極3の構成材料としては、例え
ば、インジウムティンオキサイド(ITO)、フッ素ド
ープした酸化錫(FTO)、酸化インジウム(IO)、
酸化錫(SnO2)のような金属酸化物、アルミニウ
ム、ニッケル、コバルト、白金、銀、金、銅、モリブデ
ン、チタン、タンタルのような金属またはこれらを含む
合金、あるいは、黒鉛のような各種炭素材料等が挙げら
れ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて
用いることができる。
As the constituent material of the first electrode 3, for example, indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), indium oxide (IO),
Metal oxides such as tin oxide (SnO 2 ), metals such as aluminum, nickel, cobalt, platinum, silver, gold, copper, molybdenum, titanium and tantalum, or alloys containing these, or various carbons such as graphite Examples thereof include materials, and one or more of these may be used in combination.

【0026】第1の電極3の平均厚さとしては、材料、
用途等により適宜設定され、特に限定されないが、例え
ば、次のようにすることができる。
The average thickness of the first electrode 3 is a material,
It is appropriately set depending on the application and the like, and is not particularly limited, but for example, the following can be performed.

【0027】第1の電極3を前記の金属酸化物(透明導
電性金属酸化物)で構成する場合、その平均厚さとして
は、0.05〜5μm程度であるのが好ましく、0.1
〜1.5μm程度であるのがより好ましい。
When the first electrode 3 is composed of the above metal oxide (transparent conductive metal oxide), the average thickness thereof is preferably about 0.05 to 5 μm, and 0.1
More preferably, it is about 1.5 μm.

【0028】また、第1の電極3を前記の金属またはこ
れらを含む合金、あるいは、各種炭素材料で構成する場
合、その平均厚さとしては、0.01〜1μm程度であ
るのが好ましく、0.03〜0.1μm程度であるのが
より好ましい。
When the first electrode 3 is made of the above-mentioned metals, alloys containing these, or various carbon materials, the average thickness thereof is preferably about 0.01 to 1 μm, and 0 is preferable. More preferably, it is about 0.03 to 0.1 μm.

【0029】なお、第1の電極3は、図示の構成のよう
なものに限定されず、例えば、複数の櫛歯を有する形状
のもの等であってもよい。この場合、光は、複数の櫛歯
同士の間を通過して、色素層Dに到達するので、第1の
電極3は、実質的に透明でなくてもよい。これにより、
第1の電極3の構成材料や形成方法(製造方法)等の選
択の幅を拡大することができる。また、この場合、第1
の電極3の平均厚さとしては、特に限定されないが、例
えば、1〜5μm程度とするのが好ましい。
The first electrode 3 is not limited to the one shown in the drawing, and may have a shape having a plurality of comb teeth, for example. In this case, since the light passes between the plurality of comb teeth and reaches the dye layer D, the first electrode 3 does not need to be substantially transparent. This allows
The range of selection of the constituent material of the first electrode 3 and the forming method (manufacturing method) can be expanded. Also, in this case, the first
The average thickness of the electrode 3 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 5 μm, for example.

【0030】また、第1の電極3としては、このような
櫛歯状の電極と、ITO、FTO等からなる透明な電極
とを組み合わせて(例えば、積層等して)用いることも
できる。
Further, as the first electrode 3, a comb-teeth-shaped electrode as described above and a transparent electrode made of ITO, FTO or the like can be combined (for example, laminated) and used.

【0031】第1の電極3の上面には、膜状(層状)の
バリヤ層(短絡防止手段)8が設置されている。なお、
このバリヤ層8の詳細については、後述する。
A film-shaped (layered) barrier layer (short-circuit preventing means) 8 is provided on the upper surface of the first electrode 3. In addition,
Details of the barrier layer 8 will be described later.

【0032】バリヤ層8の上面には、多孔質な電子輸送
層4と、この電子輸送層4と接触する色素層Dとが設置
されている。
On the upper surface of the barrier layer 8, a porous electron transport layer 4 and a dye layer D which is in contact with the electron transport layer 4 are provided.

【0033】電子輸送層4は、少なくとも色素層Dで発
生した電子を輸送する機能を有するものである。
The electron transport layer 4 has a function of transporting at least electrons generated in the dye layer D.

【0034】電子輸送層4の構成材料としては、例え
ば、二酸化チタン(TiO2)、一酸化チタン(Ti
O)、三酸化二チタン(Ti23)等の酸化チタン、酸
化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)のようなn型
酸化物半導体材料や、その他のn型半導体材料等が挙げ
られ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせ
て用いることができるが、この中でも、酸化チタン、特
に、二酸化チタンを用いるのが好ましい。すなわち、電
子輸送層4は、主として二酸化チタンで構成されている
のが好ましい。
Examples of the constituent material of the electron transport layer 4 include titanium dioxide (TiO 2 ) and titanium monoxide (Ti).
O), titanium oxide such as dititanium trioxide (Ti 2 O 3 ), n-type oxide semiconductor materials such as zinc oxide (ZnO) and tin oxide (SnO 2 ), and other n-type semiconductor materials. Among these, one kind or a combination of two or more kinds can be used, and among these, it is preferable to use titanium oxide, particularly titanium dioxide. That is, the electron transport layer 4 is preferably composed mainly of titanium dioxide.

【0035】二酸化チタンは、特に、電子の輸送能力に
優れ、また、光に対する感受性が高いので、電子輸送層
4自体でも、電子を発生することができる。その結果、
太陽電池1Aでは、光電変換効率(発電効率)をより向
上することができる。
Titanium dioxide is particularly excellent in electron transporting ability and highly sensitive to light, so that the electron transporting layer 4 itself can generate electrons. as a result,
In the solar cell 1A, the photoelectric conversion efficiency (power generation efficiency) can be further improved.

【0036】また、二酸化チタンは、その結晶構造が安
定しているので、二酸化チタンを主とする電子輸送層4
では、過酷な環境下に曝された場合でも、経年変化(劣
化)が少なく、安定した性能が長期間継続して得られる
という利点を有する。
Further, since the crystal structure of titanium dioxide is stable, the electron transport layer 4 mainly composed of titanium dioxide is used.
Then, even if it is exposed to a harsh environment, it has an advantage that it does not change (deteriorate) over time and stable performance can be continuously obtained for a long time.

【0037】さらに、二酸化チタンとしては、結晶構造
がアナターゼ型の二酸化チタンを主とするもの、ルチル
型の二酸化チタンを主とするもの、アナターゼ型の二酸
化チタンとルチル型の二酸化チタンとの混合物を主とす
るもののいずれであってもよい。
Further, as titanium dioxide, those having a crystal structure mainly composed of anatase type titanium dioxide, those mainly composed of rutile type titanium dioxide, and a mixture of anatase type titanium dioxide and rutile type titanium dioxide are used. It may be one of the main ones.

【0038】結晶構造がアナターゼ型の二酸化チタン
は、電子をより効率よく輸送することができるという利
点を有する。
Titanium dioxide having an anatase type crystal structure has an advantage that electrons can be more efficiently transported.

【0039】なお、ルチル型の二酸化チタンとアナター
ゼ型の二酸化チタンとを混合する場合、ルチル型の二酸
化チタンとアナターゼ型の二酸化チタンとの混合比は、
特に限定されないが、例えば、重量比で95:5〜5:
95程度であるのが好ましく、80:20〜20:80
程度であるのがより好ましい。
When rutile type titanium dioxide and anatase type titanium dioxide are mixed, the mixing ratio of rutile type titanium dioxide and anatase type titanium dioxide is
Although not particularly limited, for example, 95: 5 to 5: 5 by weight ratio.
It is preferably about 95, and is 80:20 to 20:80.
It is more preferable that the degree is.

【0040】電子輸送層4は、複数の孔(細孔)41を
有している。図3は、電子輸送層4に、光が入射してい
る状態を模式的に示している。図3に示すように、バリ
ヤ層8を通過した光(図3中の矢印)は、電子輸送層4
の内部まで侵入し、電子輸送層4内を透過、または、孔
41内で任意の方向に反射(乱反射、拡散等)する。こ
のとき、光は、色素層Dと接触することになり、色素層
Dにおいて高い頻度で電子および正孔を発生させること
ができる。
The electron transport layer 4 has a plurality of holes (pores) 41. FIG. 3 schematically shows a state where light is incident on the electron transport layer 4. As shown in FIG. 3, light passing through the barrier layer 8 (arrows in FIG. 3) is emitted by the electron transport layer 4
Of the electron transport layer 4 or is reflected in any direction in the hole 41 (diffuse reflection, diffusion, etc.). At this time, the light comes into contact with the dye layer D, and electrons and holes can be generated in the dye layer D with high frequency.

【0041】この電子輸送層4の空孔率としては、特に
限定されないが、例えば、5〜90%程度であるのが好
ましく、15〜50%程度であるのがより好ましく、2
0〜40%程度であるのがさらに好ましい。
The porosity of the electron transport layer 4 is not particularly limited, but is preferably about 5 to 90%, more preferably about 15 to 50%, and more preferably 2
It is more preferably about 0 to 40%.

【0042】電子輸送層4の空孔率を、このような範囲
内とすることにより、電子輸送層4の表面積を十分大き
くすることができる。したがって、電子輸送層4の外面
および孔41の内面に沿って形成される色素層D(後述
参照)の形成面積(形成領域)も十分に大きくすること
ができる。このため、色素層Dでは、十分な電子を発生
させることができるとともに、この電子を効率よく電子
輸送層4へ受け渡すことができる。その結果、太陽電池
1Aでは、発電効率(光電変換効率)をより向上するこ
とができる。
By setting the porosity of the electron transport layer 4 within such a range, the surface area of the electron transport layer 4 can be made sufficiently large. Therefore, the formation area (formation region) of the dye layer D (see below) formed along the outer surface of the electron transport layer 4 and the inner surface of the hole 41 can be sufficiently increased. Therefore, in the dye layer D, sufficient electrons can be generated and the electrons can be efficiently transferred to the electron transport layer 4. As a result, in the solar cell 1A, the power generation efficiency (photoelectric conversion efficiency) can be further improved.

【0043】また、電子輸送層4は、比較的厚さの大き
なものであってもよいが、膜状をなすものが好ましい。
これにより、太陽電池1Aの薄型化(小型化)、製造コ
ストの削減を図ることができ有利である。
The electron transport layer 4 may have a relatively large thickness, but a film-shaped one is preferable.
This is advantageous because the solar cell 1A can be made thinner (smaller) and the manufacturing cost can be reduced.

【0044】この場合、電子輸送層4の平均厚さ(膜
厚)としては、特に限定されないが、例えば、0.1〜
300μm程度であるのが好ましく、0.5〜100μ
m程度であるのがより好ましく、1〜25μm程度であ
るのがさらに好ましい。
In this case, the average thickness (film thickness) of the electron transport layer 4 is not particularly limited, but is, for example, 0.1 to 0.1.
It is preferably about 300 μm, and 0.5 to 100 μm.
It is more preferably about m, and even more preferably about 1 to 25 μm.

【0045】このような電子輸送層4には、色素を、例
えば吸着、結合(共有結合、配位結合)等させることに
より、色素層Dが接触するようにして形成されている。
The electron transport layer 4 is formed in such a manner that the dye layer D is brought into contact with the dye by, for example, adsorbing, bonding (covalent bond, coordinate bond) or the like.

【0046】この色素層Dは、受光により、電子と正孔
とを発生する受光層であり、図4に示すように、電子輸
送層4の外面および孔41の内面に沿って形成されてい
る。これにより、色素層Dで発生した電子を効率よく電
子輸送層4に受け渡すことができる。
The dye layer D is a light-receiving layer that generates electrons and holes by receiving light, and is formed along the outer surface of the electron transport layer 4 and the inner surface of the hole 41 as shown in FIG. . Thereby, the electrons generated in the dye layer D can be efficiently transferred to the electron transport layer 4.

【0047】この色素層Dを構成する色素としては、特
に限定されないが、例えば、顔料、染料等が挙げられ、
これらを単独または混合して使用することができるが、
経時的変質、劣化がより少ないという点で顔料を、電子
輸送層4への吸着性(電子輸送層4との結合性)がより
優れるという点で染料を用いるのが好ましい。
The pigment constituting the pigment layer D is not particularly limited, but examples thereof include pigments and dyes,
These can be used alone or in combination,
It is preferable to use a pigment from the viewpoint of less deterioration and deterioration with time, and a dye from the viewpoint of more excellent adsorptivity to the electron transport layer 4 (bondability with the electron transport layer 4).

【0048】また、顔料としては、特に限定されない
が、例えば、フタロシアニングリーン、フタロシアニン
ブルー等のフタロシアニン系顔料、ファストイエロー、
ジスアゾイエロー、縮合アゾイエロー、ペンゾイミダゾ
ロンイエロー、ジニトロアニリンオレンジ、ペンズイミ
ダゾロンオレンジ、トルイジンレッド、パーマネントカ
ーミン、パーマネントレッド、ナフトールレッド、縮合
アゾレッド、ベンズイミダゾロンカーミン、ベンズイミ
ダゾロンブラウン等のアゾ系顔料、アントラピリミジン
イエロー、アントラキノニルレッド等のアントラキノン
系顔料、銅アゾメチンイエロー等のアゾメチン系顔料、
キノフタロンイエロー等のキノフタロン系顔料、イソイ
ンドリンイエロー等のイソインドリン系顔料、ニッケル
ジオキシムイエロー等のニトロソ系顔料、ペリノンオレ
ンジ等のペリノン系顔料、キナクリドンマゼンタ、キナ
クリドンマルーン、キナクリドンスカーレット、キナク
リドンレッド等のキナクリドン系顔料、ペリレンレッ
ド、ペリレンマルーン等のペリレン系顔料、ジケトピロ
ロピロールレッド等のピロロピロール系顔料、ジオキサ
ジンバイオレット等のジオキサジン系顔料のような有機
顔料、カーボンブラック、ランプブラック、ファーネス
ブラック、アイボリーブラック、黒鉛、フラーレン等の
炭素系顔料、黄鉛、モリブデートオレンジ等クロム酸塩
系顔料、カドミウムイエロー、カドミウムリトポンイエ
ロー、カドミウムオレンジ、カドミウムリトポンオレン
ジ、銀朱、カドミウムレッド、カドミウムリトポンレッ
ド、硫化等の硫化物系顔料、オーカー、チタンイエロ
ー、チタンバリウムニッケルイエロー、べんがら、鉛
丹、アンバー、褐色酸化鉄、亜鉛鉄クロムブラウン、酸
化クロム、コバルトグリーン、コバルトクロムグリー
ン、チタンコバルトグリーン、コバルトブルー、セルリ
アンブルー、コバルトアルミニウムクロムブルー、鉄
黒、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライト
ブラック、銅クロムブラック、銅クロムマンガンブラッ
ク等の酸化物系顔料、ビリジアン等の水酸化物系顔料、
紺青等のフェロシアン化物系顔料、群青等のケイ酸塩系
顔料、コバルトバイオレット、ミネラルバイオレット等
のリン酸塩系顔料、その他(例えば硫化カドミウム、セ
レン化カドミウム等)のような無機顔料等が挙げられ、
これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用い
ることができる。
The pigment is not particularly limited, but examples thereof include phthalocyanine pigments such as phthalocyanine green and phthalocyanine blue, fast yellow,
Azo series such as disazo yellow, condensed azo yellow, benzimidazolone yellow, dinitroaniline orange, benzimidazolone orange, toluidine red, permanent carmine, permanent red, naphthol red, condensed azo red, benzimidazolone carmine, benzimidazolone brown Pigments, anthrapyrimidine yellow, anthraquinone pigments such as anthraquinonyl red, azomethine pigments such as copper azomethine yellow,
Quinophthalone pigments such as quinophthalone yellow, isoindoline pigments such as isoindoline yellow, nitroso pigments such as nickel dioxime yellow, perinone pigments such as perinone orange, quinacridone magenta, quinacridone maroon, quinacridone scarlet, quinacridone red, etc. Quinacridone pigments, perylene red, perylene pigments such as perylene maroon, pyrrolopyrrole pigments such as diketopyrrolopyrrole red, organic pigments such as dioxazine pigments such as dioxazine violet, carbon black, lamp black, furnace black, Carbon pigments such as ivory black, graphite and fullerene, chromate pigments such as yellow lead, molybdate orange, cadmium yellow, cadmium lithopone yellow and cadmium Sulfide, cadmium lithopone orange, silver vermillion, cadmium red, cadmium lithopone red, sulfide pigments such as sulfur, ocher, titanium yellow, titanium barium nickel yellow, red iron oxide, amber, amber iron oxide, zinc iron chrome brown , Chrome oxide, cobalt green, cobalt chrome green, titanium cobalt green, cobalt blue, cerulean blue, cobalt aluminum chrome blue, iron black, manganese ferrite black, cobalt ferrite black, copper chrome black, copper chrome manganese black, etc. Pigments, hydroxide pigments such as Viridian,
Examples include ferrocyanide pigments such as dark blue, silicate pigments such as ultramarine blue, phosphate pigments such as cobalt violet and mineral violet, and inorganic pigments such as cadmium sulfide and cadmium selenide. The
These can be used alone or in combination of two or more.

【0049】また、染料としては、特に限定されない
が、例えば、RuL2(SCN)2、RuL2Cl2、RuL2CN2、Rutenium
535-bisTBA(Solaronics社製)、[RuL2 (NCS2]2H2Oのよ
うな金属錯体色素、シアン系色素、キサンテン系色素、
アゾ系色素、ハイビスカス色素、ブラックベリー色素、
ラズベリー色素、ザクロ果汁色素、クロロフィル色素等
が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み
合わせて用いることができる。なお、前記組成式中のL
は、2,2'ーbipyridine、または、その誘導体を示す。
[0049] As the dye is not particularly limited, for example, RuL 2 (SCN) 2, RuL 2 Cl 2, RuL 2 CN 2, Rutenium
535-bisTBA (manufactured by Solaronics), a metal complex dye such as [RuL 2 (NCS 2 ] 2 H 2 O, a cyan dye, a xanthene dye,
Azo dye, hibiscus dye, blackberry dye,
Raspberry pigments, pomegranate juice pigments, chlorophyll pigments and the like can be mentioned, and one kind or a combination of two or more kinds thereof can be used. L in the above composition formula
Represents 2,2'-bipyridine or a derivative thereof.

【0050】色素層Dが形成された電子輸送層4の上面
には、層状(平板状)の正孔輸送層5が設置されてい
る。換言すれば、正孔輸送層5は、色素層Dが形成され
た電子輸送層4を介して第1の電極3と対向して設置さ
れている。この正孔輸送層5は、色素層Dで発生した正
孔を捕捉し、輸送する機能を有する。換言すれば、この
正孔輸送層5は、後述する第2の電極6を介して、また
は、正孔輸送層5自体が電極となり外部回路100へ正
孔を輸送する機能を有する。
On the upper surface of the electron transport layer 4 on which the dye layer D is formed, a layered (plate-shaped) hole transport layer 5 is provided. In other words, the hole transport layer 5 is provided so as to face the first electrode 3 with the electron transport layer 4 having the dye layer D formed therebetween. The hole transport layer 5 has a function of capturing and transporting holes generated in the dye layer D. In other words, the hole transport layer 5 has a function of transporting holes to the external circuit 100 via the second electrode 6 described later, or the hole transport layer 5 itself serves as an electrode.

【0051】正孔輸送層5の平均厚さとしては、特に限
定されないが、例えば、1〜500μm程度であるのが
好ましく、10〜300μm程度であるのがより好まし
く、10〜30μm程度であるのがさらに好ましい。
The average thickness of the hole transport layer 5 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 500 μm, more preferably about 10 to 300 μm, and more preferably about 10 to 30 μm. Is more preferable.

【0052】正孔輸送層5の構成材料としては、例え
ば、各種イオン伝導特性を有する物質、トリフェニルジ
アミン(モノマー、ポリマー等)、ポリアニリン、ポリ
ピロール、ポリチオフェン、フタロシアニン化合物(例
えば、銅フタロシアニン)またはこれらの誘導体のよう
な各種p型半導体材料、または、アルミニウム、ニッケ
ル、コバルト、白金、銀、金、銅、モリブデン、チタ
ン、タンタルのような金属またはこれらを含む合金等が
挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合
わせて用いることができるが、特に、イオン伝導特性を
有する物質が好ましく用いられる。すなわち、正孔輸送
層5は、主としてイオン伝導特性を有する物質で構成さ
れているのが好ましい。これにより、正孔輸送層5は、
色素層Dで発生した正孔(ホール)をより効率よく輸送
することができる。
As the constituent material of the hole transport layer 5, for example, substances having various ion-conducting properties, triphenyldiamine (monomers, polymers, etc.), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, phthalocyanine compounds (eg copper phthalocyanine), or these Examples thereof include various p-type semiconductor materials such as derivatives of Al, nickel, cobalt, platinum, silver, gold, copper, molybdenum, titanium, tantalum, and alloys containing these. One kind or a combination of two or more kinds can be used, and in particular, a substance having ionic conductivity is preferably used. That is, the hole transport layer 5 is preferably composed mainly of a substance having ionic conductivity. Thereby, the hole transport layer 5 is
The holes generated in the dye layer D can be transported more efficiently.

【0053】また、このイオン伝導特性を有する物質と
しては、例えば、CuI、AgIのようなヨウ化金属化
合物、AgBrのような臭化金属化合物等のハロゲン化
金属化合物、CuSCNのようなチオシアン酸金属塩
(ロダン化金属化合物)等が挙げられ、これらのうちの
1種または2種以上を組み合わせて用いることができ
る。
Examples of the substance having the ionic conductivity include metal iodide compounds such as CuI and AgI, metal halide compounds such as metal bromide compounds such as AgBr, and metal thiocyanate such as CuSCN. Examples thereof include salts (metal rhodanide compounds) and the like, and these can be used alone or in combination of two or more.

【0054】これらの中でも、イオン伝導特性を有する
物質としては、ヨウ化金属化合物、臭化金属化合物等の
ハロゲン化金属化合物が好ましい。ハロゲン化金属化合
物は、イオン伝導特性に特に優れている。
Among these, metal halide compounds such as metal iodide compounds and metal bromide compounds are preferable as the substance having ionic conductivity. The metal halide compound is particularly excellent in ionic conductivity.

【0055】さらに、イオン伝導特性を有する物質とし
ては、CuI、AgIのようなヨウ化金属化合物のうち
の1種または2種以上を組み合わせて用いるのが、特に
好ましい。ヨウ化金属化合物は、イオン伝導特性に極め
て優れている。このため、正孔輸送層5の主材料とし
て、ヨウ化金属化合物を用いることにより、太陽電池1
Aの光電変換効率(エネルギー変換効率)をより向上す
ることができる。
Further, it is particularly preferable to use one kind or a combination of two or more kinds of metal iodide compounds such as CuI and AgI as the substance having the ion conductive property. The metal iodide compound has extremely excellent ionic conductivity. Therefore, by using the metal iodide compound as the main material of the hole transport layer 5, the solar cell 1
The photoelectric conversion efficiency (energy conversion efficiency) of A can be further improved.

【0056】また、正孔輸送層5は、図2に示すよう
に、色素層Dが形成された電子輸送層4の孔41内に入
り込んで形成されている。これにより、色素層Dと正孔
輸送層5との接触面積を増大することができるので、色
素層Dで発生した正孔(ホール)を、より効率よく正孔
輸送層5へ伝達することができる。その結果、太陽電池
1Aは、発電効率をさらに向上することができる。
As shown in FIG. 2, the hole transport layer 5 is formed so as to enter the holes 41 of the electron transport layer 4 in which the dye layer D is formed. As a result, the contact area between the dye layer D and the hole transport layer 5 can be increased, so that holes generated in the dye layer D can be more efficiently transferred to the hole transport layer 5. it can. As a result, the solar cell 1A can further improve the power generation efficiency.

【0057】正孔輸送層5の上面には、層状(平板状)
の第2の電極6が設置されている。
On the upper surface of the hole transport layer 5, a layered (flat) shape is formed.
Second electrode 6 is installed.

【0058】第2の電極6の平均厚さとしては、材料、
用途等により適宜設定され、特に限定されない。
The average thickness of the second electrode 6 is a material,
It is appropriately set depending on the application and the like and is not particularly limited.

【0059】また、第2の電極6の構成材料としては、
例えば、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、
銀、金、銅、モリブデン、チタン、タンタルのような金
属またはこれらを含む合金、あるいは、黒鉛のような各
種炭素材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2
種以上を組み合わせて用いることができる。
Further, as the constituent material of the second electrode 6,
For example, aluminum, nickel, cobalt, platinum,
Examples thereof include metals such as silver, gold, copper, molybdenum, titanium, and tantalum, alloys containing these, and various carbon materials such as graphite. One or two of these are included.
A combination of two or more species can be used.

【0060】なお、この第2の電極6は、必要に応じ
て、省略することもできる。
The second electrode 6 can be omitted if necessary.

【0061】このような太陽電池1Aでは、図5に示す
ように、光が入射すると、主に色素層Dにおいて、電子
が励起され、電子(e-)と正孔(h+)とが発生する。
このうち、電子は、電子輸送層4へ、正孔は、正孔輸送
層5へ移動し、第1の電極3と第2の電極6との間に、
電位差(光起電力)が生じて、外部回路100に、電流
(光励起電流)が流れる。
In such a solar cell 1A, as shown in FIG. 5, when light is incident, electrons are excited mainly in the dye layer D, and electrons (e ) and holes (h + ) are generated. To do.
Among these, the electrons move to the electron transport layer 4 and the holes move to the hole transport layer 5, and between the first electrode 3 and the second electrode 6,
A potential difference (photoelectromotive force) is generated, and a current (photoexcitation current) flows in the external circuit 100.

【0062】なお、図5に示すVaccum Energyの値は、
電子輸送層4およびバリヤ層8が二酸化チタンで構成さ
れ、正孔輸送層5がCuIで構成される場合の一例であ
る。
The value of Vaccum Energy shown in FIG.
This is an example in which the electron transport layer 4 and the barrier layer 8 are made of titanium dioxide, and the hole transport layer 5 is made of CuI.

【0063】この様子を等価回路で表すと、図6に示す
ようなダイオード200を有する電流の循環回路が形成
されているものとなる。
When this state is represented by an equivalent circuit, a current circulating circuit having a diode 200 as shown in FIG. 6 is formed.

【0064】なお、光の照射(受光)により、色素層D
では、電子および正孔が同時に発生するが、以下の説明
では、便宜上、「電子が発生する」と記載する。
By the irradiation of light (reception of light), the dye layer D
In the following, electrons and holes are generated at the same time, but in the following description, it is described as “electrons are generated” for convenience.

【0065】さて、本発明では、第1の電極3と正孔輸
送層5との間での短絡(リーク)を防止または抑制する
短絡防止手段を設けたことに特徴を有している。
The present invention is characterized in that short-circuit preventing means for preventing or suppressing a short circuit (leakage) between the first electrode 3 and the hole transport layer 5 is provided.

【0066】以下、この短絡防止手段について、詳述す
る。
The short-circuit preventing means will be described in detail below.

【0067】本実施形態では、短絡防止手段として、膜
状(層状)をなし、第1の電極3と電子輸送層4との間
に位置するバリヤ層8が設けられている。このバリヤ層
8は、電子輸送層4の空孔率より、その空孔率が小さく
なるよう形成されたものである。
In the present embodiment, a barrier layer 8 having a film shape (layer shape) and located between the first electrode 3 and the electron transport layer 4 is provided as a short circuit preventing means. The barrier layer 8 is formed so that its porosity is smaller than that of the electron transport layer 4.

【0068】太陽電池1Aを製造する際には、後述する
ように、例えば、正孔輸送層材料を塗布法により、色素
層Dが形成された電子輸送層4の上面に塗布することが
行われる。
When manufacturing the solar cell 1A, as described later, for example, a hole transport layer material is applied to the upper surface of the electron transport layer 4 on which the dye layer D is formed, by a coating method. .

【0069】この場合、仮に、バリヤ層8が設けられな
い太陽電池では、電子輸送層4の空孔率を大きくする
と、正孔輸送層材料が色素層Dが形成された電子輸送層
4の孔41内を浸透していき、第1の電極3に到達して
しまうことがある。すなわち、バリヤ層8を有さない太
陽電池では、第1の電極3と正孔輸送層5との間で接触
(短絡)が生じることにより、漏れ電流が多くなり、発
電効率(光電変換効率)の低下を招く場合がある。
In this case, if the porosity of the electron transport layer 4 is increased in the solar cell in which the barrier layer 8 is not provided, the hole transport layer material becomes the pores of the electron transport layer 4 in which the dye layer D is formed. It may penetrate into the inside 41 and reach the first electrode 3. That is, in the solar cell having no barrier layer 8, the leakage current increases due to the contact (short circuit) between the first electrode 3 and the hole transport layer 5, and the power generation efficiency (photoelectric conversion efficiency) is increased. May be reduced.

【0070】これに対し、バリヤ層8が設けられた太陽
電池1Aでは、前述のような不都合が防止され、発電効
率の低下が好適に防止または抑制される。
On the other hand, in the solar cell 1A provided with the barrier layer 8, the inconvenience as described above is prevented, and the decrease in power generation efficiency is suitably prevented or suppressed.

【0071】また、バリヤ層8の空孔率をA[%]と
し、電子輸送層4の空孔率をB[%]としたとき、B/
Aが、例えば、1.1以上程度であるのが好ましく、5
以上程度であるのがより好ましく、10以上程度である
のがさらに好ましい。これにより、バリヤ層8と電子輸
送層4とは、それぞれ、それらの機能をより好適に発揮
することができる。
When the porosity of the barrier layer 8 is A [%] and the porosity of the electron transport layer 4 is B [%], B /
A is, for example, preferably about 1.1 or more, 5
It is more preferably about 10 or more, and even more preferably about 10 or more. Thereby, the barrier layer 8 and the electron transport layer 4 can exhibit their respective functions more suitably.

【0072】より具体的には、バリヤ層8の空孔率Aと
しては、例えば、20%以下程度であるのが好ましく、
5%以下程度であるのがより好ましく、2%以下程度で
あるのがさらに好ましい。すなわち、バリヤ層8は、緻
密層であるのが好ましい。これにより、前記効果をより
向上することができる。
More specifically, the porosity A of the barrier layer 8 is preferably about 20% or less,
It is more preferably about 5% or less, further preferably about 2% or less. That is, the barrier layer 8 is preferably a dense layer. Thereby, the effect can be further improved.

【0073】さらに、バリヤ層8と電子輸送層4との厚
さの比率は、特に限定されないが、例えば、1:99〜
60:40程度であるのが好ましく、10:90〜4
0:60程度であるのがより好ましい。換言すれば、バ
リヤ層8と電子輸送層4との全体におけるバリヤ層8の
占める厚さの割合は、1〜60%程度であるのが好まし
く、10〜40%程度であるのがより好ましい。これに
より、バリヤ層8は、第1の電極3と正孔輸送層5との
接触等による短絡を、より確実に防止または抑制するこ
とができるとともに、色素層Dへの光の到達率が低下す
るのを好適に防止することができる。
Further, the thickness ratio of the barrier layer 8 and the electron transport layer 4 is not particularly limited, but is, for example, 1:99 to.
It is preferably about 60:40 and 10:90 to 4
It is more preferably about 0:60. In other words, the ratio of the thickness of the barrier layer 8 to the whole of the barrier layer 8 and the electron transport layer 4 is preferably about 1 to 60%, more preferably about 10 to 40%. Accordingly, the barrier layer 8 can more reliably prevent or suppress a short circuit due to contact between the first electrode 3 and the hole transport layer 5, and at the same time, the light arrival rate to the dye layer D is reduced. This can be suitably prevented.

【0074】より具体的には、バリヤ層8の平均厚さ
(膜厚)としては、例えば、0.01〜10μm程度で
あるのが好ましく、0.1〜5μm程度であるのがより
好ましく、0.5〜2μm程度であるのがさらに好まし
い。これにより、前記効果をより向上することができ
る。
More specifically, the average thickness (film thickness) of the barrier layer 8 is, for example, preferably about 0.01 to 10 μm, more preferably about 0.1 to 5 μm, More preferably, it is about 0.5 to 2 μm. Thereby, the effect can be further improved.

【0075】このバリヤ層8の構成材料としては、特に
限定されないが、例えば、電子輸送層4の主たる構成材
料である酸化チタンの他、例えば、SrTiO3、Zn
O、SiO2、Al23、SnO2のような各種金属酸化
物、CdS、CdSe、TiC、Si34、SiC、B
4N、BNのような各種金属化合物等の1種または2種
以上を組み合わせて用いることができるが、この中で
も、電子輸送層4と同等の電気伝導性を有するものであ
るのが好ましく、特に、酸化チタンを主とするものがよ
り好ましい。バリヤ層8をこのような材料で構成するこ
とにより、色素層Dで発生した電子をより効率よく、電
子輸送層4からバリヤ層8へ伝達することができ、その
結果、太陽電池1Aの発電効率をより向上することがで
きる。
The constituent material of the barrier layer 8 is not particularly limited. For example, in addition to titanium oxide which is the main constituent material of the electron transport layer 4, for example, SrTiO 3 , Zn.
Various metal oxides such as O, SiO 2 , Al 2 O 3 and SnO 2 , CdS, CdSe, TiC, Si 3 N 4 , SiC, B
It is possible to use one kind or a combination of two or more kinds of various metal compounds such as 4 N and BN, and among them, those having electric conductivity equivalent to that of the electron transport layer 4 are preferable, and particularly, Those mainly containing titanium oxide are more preferable. By forming the barrier layer 8 with such a material, the electrons generated in the dye layer D can be more efficiently transferred from the electron transport layer 4 to the barrier layer 8, and as a result, the power generation efficiency of the solar cell 1A. Can be further improved.

【0076】このバリヤ層8および電子輸送層4の厚さ
方向の抵抗値は、それぞれ、特に限定されないが、バリ
ヤ層8と電子輸送層4との全体における厚さ方向の抵抗
値、すなわち、バリヤ層8と電子輸送層4との積層体の
厚さ方向の抵抗値は、100Ω/cm2以上程度である
のが好ましく、1kΩ/cm2以上程度であるのがより
好ましい。これにより、第1の電極3と正孔輸送層5と
の間でのリーク(短絡)をより確実に防止または抑制す
ることができ、太陽電池1Aの発電効率の低下を防ぐこ
とができるという利点がある。
The resistance values in the thickness direction of the barrier layer 8 and the electron transport layer 4 are not particularly limited, but the resistance values in the thickness direction of the entire barrier layer 8 and the electron transport layer 4, that is, the barrier value. The resistance value in the thickness direction of the laminate of the layer 8 and the electron transport layer 4 is preferably about 100 Ω / cm 2 or more, more preferably about 1 kΩ / cm 2 or more. Thereby, it is possible to more reliably prevent or suppress a leak (short circuit) between the first electrode 3 and the hole transport layer 5, and it is possible to prevent a decrease in power generation efficiency of the solar cell 1A. There is.

【0077】また、バリヤ層8と電子輸送層4との界面
は、明確でなくても、明確であってもよいが、明確でな
い(不明確である)のが好ましい。すなわち、バリヤ層
8と電子輸送層4とは、一体的に形成され、互いに部分
的に重なっているのが好ましい。これにより、バリヤ層
8と電子輸送層4との間での電子の伝達を、より確実に
(効率よく)行うことができる。
The interface between the barrier layer 8 and the electron transport layer 4 may or may not be clear, but is preferably not clear (unclear). That is, it is preferable that the barrier layer 8 and the electron transport layer 4 are integrally formed and partially overlap each other. This makes it possible to transfer electrons more reliably (efficiently) between the barrier layer 8 and the electron transport layer 4.

【0078】さらに、バリヤ層8と電子輸送層4とは、
同一の組成の材料(例えば、二酸化チタンを主とする材
料)を用いて作成し、それらの空孔率のみが異なる構
成、すなわち、電子輸送層4の一部が、前記バリヤ層8
として機能するような構成であってもよい。
Further, the barrier layer 8 and the electron transport layer 4 are
A structure in which materials having the same composition (for example, a material mainly containing titanium dioxide) is used, and only the porosities thereof are different, that is, a part of the electron transport layer 4 is part of the barrier layer 8 is formed.
May be configured to function as.

【0079】この場合、電子輸送層4は、その厚さ方向
に、密な部分と粗な部分とを有し、このうち、密な部分
がバリヤ層8として機能する。
In this case, the electron transport layer 4 has a dense portion and a rough portion in the thickness direction, and the dense portion functions as the barrier layer 8.

【0080】また、この場合、密な部分は、電子輸送層
4の第1の電極3側に形成されているのが好ましいが、
厚さ方向の任意の位置に形成することもできる。
In this case, the dense portion is preferably formed on the first electrode 3 side of the electron transport layer 4,
It can also be formed at any position in the thickness direction.

【0081】また、この場合、電子輸送層4は、密な部
分で粗な部分を挟んだ部分を有する構成のものや、粗な
部分で密な部分を挟んだ部分を有する構成のもの等であ
ってもよい。
Further, in this case, the electron transport layer 4 has a structure having a portion sandwiching a rough portion between dense portions, a structure having a portion sandwiching a dense portion between rough portions, and the like. It may be.

【0082】このような太陽電池1Aでは、色素層D
(色素層Dが形成された電子輸送層4)への光の入射角
が90°での光電変換効率をR90とし、光の入射角が5
2°での光電変換効率をR52としたとき、R52/R90
0.8以上程度となるような特性を有しているのが好ま
しく、0.85以上程度であるのがより好ましい。この
ような条件を満たすということは、色素層Dが形成され
た電子輸送層4が光に対する指向性が低い、すなわち、
等方性を有するということである。したがって、このよ
うな太陽電池1Aは、太陽の日照時間のほぼ全域に渡っ
て、より効率良く発電することができる。
In such a solar cell 1A, the dye layer D
The photoelectric conversion efficiency when the incident angle of light on the (electron transport layer 4 on which the dye layer D is formed) is 90 ° is R 90, and the incident angle of light is 5
When the photoelectric conversion efficiency at 2 ° is R 52 , it is preferable that R 52 / R 90 has a property of about 0.8 or more, and more preferably about 0.85 or more. . Satisfying such a condition means that the electron transport layer 4 on which the dye layer D is formed has a low directivity to light, that is,
It is isotropic. Therefore, such a solar cell 1A can generate power more efficiently over almost the entire sunshine duration of the sun.

【0083】さらに、太陽電池1Aでは、第1の電極3
が正、第2の電極6(正孔輸送層5)が負となるように
して、0.5Vの電圧を印加したとき、その抵抗値が、
例えば、100Ω/cm2以上程度となる特性を有する
のが好ましく、1kΩ/cm2以上程度となる特性を有
するのがより好ましい。このような特性を有するという
ことは、太陽電池1Aでは、第1の電極3と正孔輸送層
5との間での接触等による短絡(リーク)が好適に防止
または抑制されていることを示すものである。よって、
このような太陽電池1Aでは、発電効率(光電変換効
率)をより向上することができる。
Further, in the solar cell 1A, the first electrode 3
Is positive and the second electrode 6 (hole transport layer 5) is negative, and when a voltage of 0.5 V is applied, its resistance value is
For example, it preferably has a characteristic of about 100 Ω / cm 2 or more, and more preferably has a characteristic of about 1 kΩ / cm 2 or more. Having such characteristics indicates that, in the solar cell 1A, a short circuit (leakage) due to contact or the like between the first electrode 3 and the hole transport layer 5 is preferably prevented or suppressed. It is a thing. Therefore,
In such a solar cell 1A, the power generation efficiency (photoelectric conversion efficiency) can be further improved.

【0084】このような太陽電池1Aは、例えば、次の
ようにして製造することができる。
Such a solar cell 1A can be manufactured, for example, as follows.

【0085】まず、例えばソーダガラス等で構成された
基板2を用意する。この基板2には、厚さが均一で、た
わみのないものが好適に用いられる。
First, the substrate 2 made of soda glass or the like is prepared. As the substrate 2, a substrate having a uniform thickness and no bending is preferably used.

【0086】<1> まず、第1の電極3を基板2の上
面に形成する。
<1> First, the first electrode 3 is formed on the upper surface of the substrate 2.

【0087】第1の電極3は、例えばFTO等で構成さ
れる第1の電極3の材料を、例えば、蒸着法、スパッタ
リング法、印刷法等を用いることにより、形成すること
ができる。
The first electrode 3 can be formed by using the material of the first electrode 3 composed of, for example, FTO or the like by using, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, a printing method or the like.

【0088】<2> 次に、バリヤ層8を第1の電極3
の上面に形成する。
<2> Next, the barrier layer 8 is formed on the first electrode 3
Formed on the upper surface of.

【0089】バリヤ層8は、例えば、ゾル・ゲル法、蒸
着(真空蒸着)法、スパッタリング法(高周波スパッタ
リング、DCスパッタリング)、スプレー熱分解法、ジ
ェットモールド(プラズマ溶射)法、CVD法等により
形成することができるが、この中でも、ゾル・ゲル法に
より形成するのが好ましい。
The barrier layer 8 is formed by, for example, a sol-gel method, a vapor deposition (vacuum vapor deposition) method, a sputtering method (high frequency sputtering, DC sputtering), a spray pyrolysis method, a jet mold (plasma spraying) method, a CVD method or the like. Of these, it is preferable to form the sol-gel method.

【0090】このゾル・ゲル法は、その操作が極めて簡
単であり、例えば、ディッピング、滴下、ドクターブレ
ード、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロール
コーター等の各種塗布法と組み合わせて用いることによ
り、大掛かりな装置も必要とせず、好適にバリヤ層8を
膜状(厚膜および薄膜)に形成することができる。
This sol-gel method is extremely easy to operate. For example, by using it in combination with various coating methods such as dipping, dropping, doctor blade, spin coating, brush coating, spray coating, and roll coater, The barrier layer 8 can be preferably formed in a film shape (thick film and thin film) without requiring a large-scale device.

【0091】また、塗布法によれば、例えばマスク等を
用いて、マスキングを行うことにより、所望のパターン
形状のバリヤ層8を容易に得ることができる。
Further, according to the coating method, the barrier layer 8 having a desired pattern can be easily obtained by masking using a mask or the like.

【0092】このゾル・ゲル法としては、バリヤ層材料
中での後述するチタン化合物(有機または無機)の反応
(例えば、加水分解、重縮合等)を許容しない(防止す
る)方法(以下、「MOD(Metal Organic Deposition
またはMetal Organic Decomposition)法」と言
う。)、あるいは、これを許容する方法が挙げられる
が、特に、MOD法を用いるのが好ましい。
The sol-gel method does not allow (prevent) a reaction (for example, hydrolysis, polycondensation, etc.) of a titanium compound (organic or inorganic) described later in the barrier layer material (hereinafter referred to as " MOD (Metal Organic Deposition
Or "Metal Organic Decomposition) method". ), Or a method which allows this, but it is particularly preferable to use the MOD method.

【0093】このMOD法によれば、バリヤ層材料中で
のチタン化合物(有機または無機)の安定性が維持さ
れ、また、バリヤ層8をより容易かつ確実に(再現性よ
く)、緻密なもの(前記範囲内の空孔率)とすることが
できる。
According to this MOD method, the stability of the titanium compound (organic or inorganic) in the barrier layer material is maintained, and the barrier layer 8 is more easily and reliably (reproducible) and dense. (Porosity within the above range).

【0094】特に、チタンテトライソプロポキシド(T
PT)、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキ
シド、チタンテトラブトキシドのような化学的に非常に
不安定な(分解しやすい)チタンアルコキシド(金属ア
ルコキシド)等の有機チタン化合物を用いて、緻密なT
iO2層(本発明のバリヤ層8)を形成する場合には、
このMOD法は最適である。
In particular, titanium tetraisopropoxide (T
PT), titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetrabutoxide, and the like, using an organic titanium compound such as titanium alkoxide (metal alkoxide) which is chemically extremely unstable (easy to decompose)
When forming an iO 2 layer (barrier layer 8 of the present invention),
This MOD method is optimal.

【0095】以下、バリヤ層8のMOD法による形成方
法について説明する。
The method of forming the barrier layer 8 by the MOD method will be described below.

【0096】[バリヤ層材料の調製]例えば、チタンテ
トライソプロポキシド(TPT)、チタンテトラメトキ
シド、チタンテトラエトキシド、チタンテトラブトキシ
ドのようなチタンアルコキシド(金属アルコキシド)等
の有機チタン化合物のうちの1種または2種以上組み合
わせたものを用いる場合には、まず、この有機チタン化
合物(またはこの溶液)を、例えば、無水エタノール、
2−ブタノール、2−プロパノール、2−n−ブトキシ
エタノール等の有機溶媒(またはこれらの混合溶媒)に
溶解する。
[Preparation of Barrier Layer Material] For example, among organic titanium compounds such as titanium alkoxide (metal alkoxide) such as titanium tetraisopropoxide (TPT), titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide and titanium tetrabutoxide. In the case of using one kind or a combination of two or more kinds, first, this organic titanium compound (or this solution) is treated with, for example, anhydrous ethanol,
It is dissolved in an organic solvent (or a mixed solvent thereof) such as 2-butanol, 2-propanol, and 2-n-butoxyethanol.

【0097】これにより、有機チタン化合物の前記溶液
中の濃度(含有量)を調製(例えば0.1〜10mol
/L程度)して、得られるバリヤ層材料の粘度を調製す
る。このバリヤ層材料の粘度としては、前記塗布法の種
類等により、適宜設定され、特に限定されないが、スピ
ンコートを用いる場合には、好ましくは高粘度(例えば
0.5〜20cP(常温)程度)とされ、スプレーコー
トを用いる場合には、好ましくは低粘度(例えば0.1
〜2cP(常温)程度)とされる。
Thereby, the concentration (content) of the organic titanium compound in the solution is adjusted (for example, 0.1 to 10 mol).
/ L) to adjust the viscosity of the resulting barrier layer material. The viscosity of the barrier layer material is appropriately set depending on the type of the coating method and the like, and is not particularly limited, but when spin coating is used, it is preferably high viscosity (for example, about 0.5 to 20 cP (normal temperature)). When a spray coat is used, it is preferable that the viscosity is low (for example, 0.1
Approximately 2 cP (normal temperature)).

【0098】次に、この溶液に、例えば、四塩化チタ
ン、酢酸、アセチルアセトン、トリエタノールアミン、
ジエタノールアミン等の前記チタンアルコキシド(金属
アルコキシド)を安定化する機能を有する添加物を添加
する。
Next, to this solution, for example, titanium tetrachloride, acetic acid, acetylacetone, triethanolamine,
An additive having a function of stabilizing the titanium alkoxide (metal alkoxide) such as diethanolamine is added.

【0099】これらの添加物を加えることにより、これ
らの添加物がチタンアルコキシド中のチタン原子に配位
するアルコキシド(アルコキシル基)と置換して、チタ
ン原子に配位する。これにより、チタンアルコキシドの
加水分解を抑止して、安定化させる。すなわち、これら
の添加物は、チタンアルコキシドの加水分解を抑止する
加水分解抑止剤として機能するものである。この場合、
この添加物とチタンアルコキシドとの配合比は、特に限
定されないが、例えば、モル比で1:2〜8:1程度と
するのが好ましい。
By adding these additives, these additives substitute for the alkoxide (alkoxyl group) which coordinates with the titanium atom in the titanium alkoxide and coordinate with the titanium atom. This suppresses the hydrolysis of the titanium alkoxide and stabilizes it. That is, these additives function as a hydrolysis inhibitor that suppresses the hydrolysis of the titanium alkoxide. in this case,
The compounding ratio of this additive to the titanium alkoxide is not particularly limited, but for example, it is preferable that the molar ratio is about 1: 2 to 8: 1.

【0100】より具体的には、チタンアルコキシドにジ
エタノールアミンを配位させた場合、チタンアルコキシ
ドのアルコキシド(アルコキシル基)に換わり(置換し
て)、チタン原子にジエタノールアミンが2分子配位す
る。このジエタノールアミンにより置換された化合物
は、チタンアルコキシドよりも二酸化チタンを生成する
上で安定化した化合物となる。
More specifically, when diethanolamine is coordinated with a titanium alkoxide, it is replaced (substituted) by the alkoxide (alkoxyl group) of the titanium alkoxide, and two molecules of diethanolamine are coordinated with the titanium atom. The compound substituted with this diethanolamine becomes a more stable compound in producing titanium dioxide than titanium alkoxide.

【0101】他の場合の組み合わせでも同様である。The same applies to combinations in other cases.

【0102】これにより、バリヤ層材料(バリヤ層形成
用のゾル液:MOD用ゾル液)を得る。
As a result, a barrier layer material (sol solution for forming barrier layer: sol solution for MOD) is obtained.

【0103】また、四塩化チタン(TTC)等の無機チ
タン化合物を用いる場合には、この無機チタン化合物
(またはこの溶液)を、無水エタノール、2−ブタノー
ル、2−プロパノール、2−n−ブトキシエタノール等
の有機溶媒(またはこれらの混合溶媒)に溶解すること
により、有機溶媒がチタンに配位し、添加物を加えない
で安定した化合物となる。
When an inorganic titanium compound such as titanium tetrachloride (TTC) is used, the inorganic titanium compound (or the solution thereof) is used as absolute ethanol, 2-butanol, 2-propanol, 2-n-butoxyethanol. When dissolved in an organic solvent such as (or a mixed solvent thereof), the organic solvent coordinates with titanium and becomes a stable compound without adding an additive.

【0104】さらに、チタンオキシアセチルアセトナー
ト(TOA)等の有機チタン化合物を用いる場合には、
この有機チタン化合物(またはこの溶液)が単独で安定
なものであるので、前記有機溶媒に溶解することで安定
したバリヤ層材料を得ることができる。
Further, when an organic titanium compound such as titanium oxyacetylacetonate (TOA) is used,
Since this organic titanium compound (or this solution) is stable alone, a stable barrier layer material can be obtained by dissolving it in the organic solvent.

【0105】なお、本発明において、MOD法でバリヤ
層8を形成する場合には、上述した3つの溶液のうち、
次の方法により調整された溶液を用いるのが最適であ
る。すなわち、チタンテトライソプロポキシド(TP
T)、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシ
ド、チタンテトラブトキシドのようなチタンアルコキシ
ド等の有機チタン化合物(またはこの溶液)を溶媒で溶
解(または希釈)し、この溶液に、四塩化チタン、酢
酸、アセチルアセトン、トリエタノールアミン、ジエタ
ノールアミン等の添加物を添加する方法により調整され
た溶液を用いるのが最適である。この方法によれば、チ
タンアルコキシドのチタン原子に、前記添加物を配位さ
せ、二酸化チタンを生成する上で安定化した化合物を得
ることができる。
In the present invention, when the barrier layer 8 is formed by the MOD method, among the above-mentioned three solutions,
It is optimum to use a solution prepared by the following method. That is, titanium tetraisopropoxide (TP
T), an organic titanium compound such as titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide, titanium alkoxide such as titanium tetrabutoxide (or a solution thereof) is dissolved (or diluted) with a solvent, and titanium tetrachloride and acetic acid are added to the solution. It is optimum to use a solution prepared by a method of adding additives such as acetylacetone, triethanolamine, diethanolamine and the like. According to this method, it is possible to obtain a compound that is stabilized when titanium dioxide is produced by coordinating the additive with the titanium atom of the titanium alkoxide.

【0106】これによって、化学的に不安定なチタンア
ルコキシドを、化学的に安定な化合物にすることができ
る。かかる化合物は、本実施形態のバリヤ層8、すなわ
ち、二酸化チタンを主材料とする緻密なバリヤ層8を形
成する場合において、極めて有用である。
As a result, the chemically unstable titanium alkoxide can be made into a chemically stable compound. Such a compound is extremely useful in forming the barrier layer 8 of the present embodiment, that is, the dense barrier layer 8 containing titanium dioxide as a main material.

【0107】[バリヤ層8の形成]第1の電極3の上面
に、塗布法(例えば、スピンコート等)により、バリヤ
層材料を塗布して膜状に形成する。塗布法としてスピン
コートを用いる場合、回転数を500〜4000rpm
程度で行うのが好ましい。
[Formation of Barrier Layer 8] A barrier layer material is applied to the upper surface of the first electrode 3 by a coating method (for example, spin coating) to form a film. When spin coating is used as the coating method, the rotation speed is 500 to 4000 rpm.
It is preferably carried out to the extent.

【0108】次いで、かかる塗膜に対して、熱処理を施
す。これにより、有機溶媒を揮発、除去する。この熱処
理条件としては、好ましくは50〜250℃程度で1〜
60分間程度、より好ましくは100〜200℃程度で
5〜30分間程度とされる。
Then, heat treatment is applied to the coating film. Thereby, the organic solvent is volatilized and removed. The heat treatment condition is preferably about 50 to 250 ° C.
It is about 60 minutes, more preferably about 100 to 200 ° C. and about 5 to 30 minutes.

【0109】かかる熱処理は、例えば、大気中、窒素ガ
ス中で行うことができる他、例えば、各種不活性ガス、
真空、減圧状態(例えば、1×10-1〜1×10-6To
rr)のような非酸化性雰囲気中で行うようにしてもよ
い。
Such heat treatment can be carried out, for example, in air or nitrogen gas, or in addition to various inert gases,
Vacuum or reduced pressure (for example, 1 × 10 −1 to 1 × 10 −6 To)
It may be performed in a non-oxidizing atmosphere such as rr).

【0110】なお、バリヤ層材料の第1の電極3の上面
への塗布は、第1の電極3を加熱しつつ行うようにして
もよい。
The coating of the barrier layer material on the upper surface of the first electrode 3 may be performed while heating the first electrode 3.

【0111】さらに、塗膜に対して、前記熱処理より高
温で熱処理を施す。これにより、塗膜中に残存する有機
成分を除去するとともに、二酸化チタン(TiO2)を
焼結させ、アモルファスまたはアナターゼ型の結晶構造
の二酸化チタンからなるバリヤ層8を形成する。この熱
処理条件としては、好ましくは300〜700℃程度で
1〜70分間程度、より好ましくは400〜550℃程
度で5〜45分間程度とされる。
Further, the coating film is heat-treated at a temperature higher than the above heat treatment. As a result, the organic component remaining in the coating film is removed, and titanium dioxide (TiO 2 ) is sintered to form the barrier layer 8 made of titanium dioxide having an amorphous or anatase type crystal structure. The heat treatment conditions are preferably about 300 to 700 ° C. for about 1 to 70 minutes, more preferably about 400 to 550 ° C. for about 5 to 45 minutes.

【0112】なお、かかる熱処理の雰囲気は、前記熱処
理と同様の雰囲気とすることができる。
The atmosphere of such heat treatment may be the same as that of the heat treatment.

【0113】以上のような操作を、好ましくは1〜20
回程度、より好ましくは1〜10回程度行って、前述し
たような平均厚さのバリヤ層8を形成する。
The above-mentioned operations are preferably carried out for 1 to 20
The barrier layer 8 having an average thickness as described above is formed about once, more preferably about 1 to 10 times.

【0114】この場合、1回の前記操作により得られる
塗膜の厚さ(膜厚)は、100nm以下程度とするのが
好ましく、50nm以下程度とするのがより好ましい。
このような薄膜を積層してバリヤ層8を形成することに
より、バリヤ層8をより均一で密度の高いものとするこ
とができる。また、1回の前記操作により得られる膜厚
の調整は、バリヤ層材料の粘度を調製することで、容易
に行うことができる。
In this case, the thickness (film thickness) of the coating film obtained by one operation described above is preferably about 100 nm or less, and more preferably about 50 nm or less.
By forming the barrier layer 8 by laminating such thin films, the barrier layer 8 can be made more uniform and dense. Further, the adjustment of the film thickness obtained by the above-described operation can be easily performed by adjusting the viscosity of the barrier layer material.

【0115】なお、バリヤ層8の形成に先立って、第1
の電極3の上面には、例えば、O2プラズマ処理、EB
処理、有機溶剤(例えばエタノール、アセトン等)での
洗浄処理等を行うことにより、第1の電極3の上面に付
着した有機物を除去するようにしてもよい。この場合、
バリヤ層8を形成する部分を残し、第1の電極3の上面
にマスク層を形成し、マスキングしておく。また、この
マスク層は、バリヤ層8の形成後に除去するようにして
もよく、太陽電池1Aの完成後に除去するようにしても
よい。
Prior to the formation of the barrier layer 8, the first
The upper surface of the electrode 3 of, for example, O 2 plasma treatment, EB
The organic substance attached to the upper surface of the first electrode 3 may be removed by performing a treatment, a cleaning treatment with an organic solvent (for example, ethanol, acetone, or the like). in this case,
A mask layer is formed on the upper surface of the first electrode 3 and masked in advance, leaving a portion for forming the barrier layer 8. Further, the mask layer may be removed after the barrier layer 8 is formed, or may be removed after the solar cell 1A is completed.

【0116】<3> 次に、バリヤ層8の上面に、電子
輸送層4を形成する。
<3> Next, the electron transport layer 4 is formed on the upper surface of the barrier layer 8.

【0117】電子輸送層4は、例えば、ゾル・ゲル法、
蒸着法、スパッタリング法等により形成することができ
るが、この中でも、ゾル・ゲル法により形成するのが好
ましい。
The electron transport layer 4 is formed, for example, by the sol-gel method,
It can be formed by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like, and among these, the sol-gel method is preferable.

【0118】このゾル・ゲル法は、その操作が極めて簡
単であり、例えば、ディッピング、滴下、ドクターブレ
ード、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロール
コーター等の各種塗布法と組み合わせて用いることによ
り、大掛かりな装置も必要とせず、好適に電子輸送層4
を膜状(厚膜および薄膜)に形成することができる。
This sol-gel method is extremely easy to operate. For example, by using it in combination with various coating methods such as dipping, dropping, doctor blade, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, etc., The electron transport layer 4 is preferably used without requiring a large-scale device.
Can be formed into a film (thick film and thin film).

【0119】また、塗布法によれば、例えばマスク等を
用いて、マスキングを行うことにより、所望のパターン
形状の電子輸送層4を容易に得ることができる。
Further, according to the coating method, the electron transport layer 4 having a desired pattern can be easily obtained by masking using, for example, a mask.

【0120】この電子輸送層4の形成には、電子輸送層
材料の粉末を含有するゾル液を用いるのが好ましい。こ
れにより、電子輸送層4をより容易かつ確実に多孔質と
することができる。
For the formation of the electron transport layer 4, it is preferable to use a sol liquid containing a powder of the electron transport layer material. Thereby, the electron transport layer 4 can be made porous more easily and reliably.

【0121】電子輸送層材料の粉末の平均粒径として
は、特に限定されないが、例えば、1nm〜1μm程度
であるのが好ましく、5〜50nm程度であるのがより
好ましい。電子輸送層材料の粉末の平均粒径を前記の範
囲内とすることにより、電子輸送層材料の粉末のゾル液
中での均一性を向上することができる。また、このよう
に電子輸送層材料の粉末の平均粒径を小さくすることに
より、得られる電子輸送層4の表面積(比表面積)をよ
り大きくすることができるので、色素層Dの形成領域
(形成面積)をより大きくすることができ、太陽電池1
Aの発電効率の向上に寄与する。
The average particle size of the powder of the electron transport layer material is not particularly limited, but is preferably about 1 nm to 1 μm, and more preferably about 5 to 50 nm. By setting the average particle size of the powder of the electron transport layer material within the above range, it is possible to improve the uniformity of the powder of the electron transport layer material in the sol liquid. Further, since the surface area (specific surface area) of the obtained electron transport layer 4 can be increased by reducing the average particle size of the powder of the electron transport layer material in this way, the formation region (formation of the dye layer D) Area) can be made larger, and solar cell 1
It contributes to the improvement of power generation efficiency of A.

【0122】以下に、電子輸送層4の形成方法の一例に
ついて説明する。
An example of the method of forming the electron transport layer 4 will be described below.

【0123】[酸化チタン粉末(電子輸送層材料の粉
末)の調製] <3−A0> ルチル型の二酸化チタン粉末とアナター
ゼ型の二酸化チタン粉末とを所定の配合比(アナターゼ
型の二酸化チタン粉末のみ、ルチル型の二酸化チタン粉
末のみの場合も含む)にて、配合し混合しておく。
[Preparation of Titanium Oxide Powder (Powder for Electron Transport Layer Material)] <3-A0> A rutile type titanium dioxide powder and an anatase type titanium dioxide powder are mixed at a predetermined mixing ratio (only anatase type titanium dioxide powder is used). , And rutile type titanium dioxide powder alone).

【0124】これらのルチル型の二酸化チタン粉末の平
均粒径と、アナターゼ型の二酸化チタン粉末の平均粒径
とは、それぞれ異なっていてもよいし、同じであっても
よいが、異なっている方が好ましい。
The average particle size of these rutile type titanium dioxide powders and the average particle size of the anatase type titanium dioxide powder may be different or the same, but they are different. Is preferred.

【0125】なお、酸化チタン粉末全体としての平均粒
径は、前述の範囲とする。
The average particle size of the titanium oxide powder as a whole is within the above range.

【0126】[ゾル液(電子輸送層材料)の調製] <3−A1> まず、例えば、チタンテトライソプロポ
キシド(TPT)、チタンテトラメトキシド、チタンテ
トラエトキシド、チタンテトラブトキシドのようなチタ
ンアルコキシド、チタンオキシアセチルアセトナート
(TOA)等の有機チタン化合物や、四塩化チタン(T
TC)等の無機チタン化合物のうちの1種または2種以
上組み合わせたものを、例えば、無水エタノール、2−
ブタノール、2−プロパノール、2−n−ブトキシエタ
ノール等の有機溶媒(またはこれらの混合溶媒)に溶解
する。
[Preparation of Sol Solution (Electron Transport Layer Material)] <3-A1> First, for example, titanium such as titanium tetraisopropoxide (TPT), titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide and titanium tetrabutoxide. Organic titanium compounds such as alkoxide and titanium oxyacetylacetonate (TOA), and titanium tetrachloride (T
TC) and the like, one or a combination of two or more of inorganic titanium compounds, for example, anhydrous ethanol, 2-
It is dissolved in an organic solvent (or a mixed solvent thereof) such as butanol, 2-propanol and 2-n-butoxyethanol.

【0127】このとき、チタン化合物(有機または無
機)の溶液中の濃度(含有量)としては、特に限定され
ないが、例えば、0.1〜3mol/L程度とするのが
好ましい。
At this time, the concentration (content) of the titanium compound (organic or inorganic) in the solution is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 3 mol / L.

【0128】次に、必要に応じて、この溶液中に各種添
加物を添加する。有機チタン化合物として、例えばチタ
ンアルコキシドを用いる場合には、チタンアルコキシド
は、化学的安定性が低いので、例えば、酢酸、アセチル
アセトン、硝酸等の添加物を添加するようにする。これ
により、チタンアルコキシドを化学的に安定な化合物と
することができる。この場合、この添加物とチタンアル
コキシドとの配合比は、特に限定されないが、例えば、
モル比で1:2〜8:1程度とするのが好ましい。
Next, if necessary, various additives are added to this solution. When titanium alkoxide, for example, is used as the organic titanium compound, titanium alkoxide has low chemical stability, and therefore, additives such as acetic acid, acetylacetone and nitric acid are added. Thereby, the titanium alkoxide can be made into a chemically stable compound. In this case, the compounding ratio of this additive and the titanium alkoxide is not particularly limited, but, for example,
The molar ratio is preferably about 1: 2 to 8: 1.

【0129】<3−A2> 次に、この溶液に、例え
ば、蒸留水、超純水、イオン交換水、RO水等の水を混
合する。この水とチタン化合物(有機または無機)との
配合比は、モル比で1:4〜4:1程度とするのが好ま
しい。
<3-A2> Next, water such as distilled water, ultrapure water, ion-exchanged water, or RO water is mixed with this solution. The mixing ratio of this water and the titanium compound (organic or inorganic) is preferably about 1: 4 to 4: 1 in terms of molar ratio.

【0130】<3−A3> 次いで、かかる溶液に、前
記工程<3−A0>で調製した酸化チタン粉末を混合し
て懸濁(分散)液を得る。
<3-A3> Then, the titanium oxide powder prepared in the step <3-A0> is mixed with the solution to obtain a suspension (dispersion) liquid.

【0131】<3−A4> さらに、この懸濁液を前記
の有機溶媒(または、混合溶媒)で希釈する。これによ
り、ゾル液を調製する。この希釈倍率としては、例え
ば、1.2〜3.5倍程度が好ましい。
<3-A4> Further, this suspension is diluted with the above-mentioned organic solvent (or mixed solvent). This prepares a sol liquid. The dilution ratio is preferably about 1.2 to 3.5 times, for example.

【0132】また、酸化チタン粉末(電子輸送層材料の
粉末)のゾル液中の含有量としては、特に限定されない
が、例えば、0.1〜10wt%(重量%)程度である
のが好ましく、0.5〜5wt%程度であるのがより好
ましい。これにより、電子輸送層4の空孔率を好適に前
記範囲内とすることができる。
The content of titanium oxide powder (electron transport layer material powder) in the sol liquid is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 10 wt% (wt%), More preferably, it is about 0.5 to 5 wt%. Thereby, the porosity of the electron transport layer 4 can be preferably set within the above range.

【0133】[電子輸送層(酸化チタン層)4の形成] <3−A5> バリヤ層8を好ましくは加熱しつつ、バ
リヤ層8の上面に、塗布法(例えば、滴下等)により、
ゾル液を塗布して膜状体(塗膜)を得る。この加熱温度
としては、特に限定されないが、例えば、80〜180
℃程度であるのが好ましく、100〜160℃程度であ
るのがより好ましい。
[Formation of Electron Transport Layer (Titanium Oxide Layer) 4] <3-A5> While the barrier layer 8 is preferably heated, a coating method (for example, dropping) is applied on the upper surface of the barrier layer 8.
The sol solution is applied to obtain a film-like body (coating film). The heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 80 to 180.
The temperature is preferably about 0 ° C, more preferably about 100 to 160 ° C.

【0134】以上のような操作を、好ましくは1〜10
回程度、より好ましくは5〜7回程度行って、前述した
ような平均厚さの電子輸送層4を形成する。
The above operation is preferably carried out in the range of 1 to 10
The electron transport layer 4 having the above-mentioned average thickness is formed about once, more preferably about 5 to 7 times.

【0135】次いで、この電子輸送層4に、必要に応じ
て、例えば、温度250〜500℃程度で0.5〜3時
間程度、熱処理(例えば、焼成等)を施してもよい。
Then, the electron transport layer 4 may be subjected to a heat treatment (for example, firing) at a temperature of about 250 to 500 ° C. for about 0.5 to 3 hours, if necessary.

【0136】<3−A6> 前記工程<3−A5>で得
られた電子輸送層4には、必要に応じて、後処理を行う
ことができる。
<3-A6> The electron transport layer 4 obtained in the step <3-A5> can be subjected to a post-treatment, if necessary.

【0137】この後処理としては、例えば、形状を整え
るための、研削、研磨等のような機械加工(後加工)
や、その他、洗浄、化学処理のような後処理等が挙げら
れる。
As the post-processing, for example, mechanical processing (post-processing) such as grinding and polishing for adjusting the shape.
Other examples include post-treatment such as cleaning and chemical treatment.

【0138】また、電子輸送層4は、例えば、次のよう
にして形成することもできる。以下、電子輸送層4の他
の形成方法について説明する。なお、以下の説明では、
前記の形成方法との相違点を中心に説明し、同様の事項
については、その説明を省略する。
The electron transport layer 4 can also be formed as follows, for example. Hereinafter, another method of forming the electron transport layer 4 will be described. In the following explanation,
The description will focus on the differences from the above-described forming method, and the description of the same items will be omitted.

【0139】[酸化チタン粉末(電子輸送層材料の粉
末)の調製] <3−B0> 前記工程<3−A0>と同様の工程を行
う。
[Preparation of Titanium Oxide Powder (Powder for Electron Transport Layer Material)] <3-B0> The same step as the above step <3-A0> is performed.

【0140】[塗布液(電子輸送層材料)の調製] <3−B1> まず、前記工程で調製した酸化チタン粉
末を適当量の水(例えば、蒸留水、超純水、イオン交換
水、RO水等)に懸濁する。
[Preparation of coating liquid (electron transport layer material)] <3-B1> First, the titanium oxide powder prepared in the above step is mixed with an appropriate amount of water (for example, distilled water, ultrapure water, ion-exchanged water, RO). Suspended in water).

【0141】<3−B2> 次に、かかる懸濁液に、例
えば硝酸等の安定化剤を添加し、メノウ製(またはアル
ミナ製)の乳鉢内で十分に混練する。
<3-B2> Next, a stabilizer such as nitric acid is added to the suspension and sufficiently kneaded in an agate (or alumina) mortar.

【0142】<3−B3> 次いで、かかる懸濁液に、
前記の水を加えてさらに混練する。このとき、前記安定
化剤と水との配合比は、体積比で好ましくは10:90
〜40:60程度、より好ましくは15:85〜30:
70程度とし、かかる懸濁液の粘度を、例えば0.2〜
30cP(常温)程度とする。
<3-B3> Then, in the suspension,
The above water is added and the mixture is further kneaded. At this time, the compounding ratio of the stabilizer and water is preferably 10:90 by volume.
~ 40: 60, more preferably 15: 85-30:
The viscosity of the suspension is, for example, 0.2 to
It is about 30 cP (normal temperature).

【0143】<3−B4> その後、かかる懸濁液に、
例えば、最終濃度が0.01〜5wt%程度となるよう
に界面活性剤を添加して混練する。これにより、塗布液
(電子輸送層材料)を調製する。
<3-B4> Then, in the suspension,
For example, a surfactant is added and kneaded so that the final concentration is about 0.01 to 5 wt%. Thus, the coating liquid (electron transport layer material) is prepared.

【0144】なお、界面活性剤としては、カチオン性、
アニオン性、両イオン性、非イオン性のいずれであって
もよいが、好ましくは非イオン性のものが用いられる。
As the surface active agent, cationic,
It may be anionic, zwitterionic or nonionic, but nonionic ones are preferably used.

【0145】また、安定化剤としては、硝酸に代わり、
酢酸やアセチルアセトンのような酸化チタンの表面修飾
試薬を用いることもできる。
Further, as the stabilizer, instead of nitric acid,
It is also possible to use a titanium oxide surface modification reagent such as acetic acid or acetylacetone.

【0146】また、塗布液(電子輸送層材料)中には、
必要に応じて、例えばポリエチレングリコールのような
バインダー、可塑剤、酸化防止剤等の各種添加物を添加
してもよい。
In the coating liquid (electron transport layer material),
If necessary, various additives such as a binder such as polyethylene glycol, a plasticizer and an antioxidant may be added.

【0147】[電子輸送層(酸化チタン層)4の形成] <3−B5> 第1の電極3の上面に、塗布法(例え
ば、ディッピング等)により、塗布液を塗布・乾燥して
膜状体(塗膜)を形成する。また、塗布・乾燥の操作を
複数回行って積層するようにしてもよい。これにより、
電子輸送層4を得る。
[Formation of Electron Transport Layer (Titanium Oxide Layer) 4] <3-B5> A coating solution is applied and dried on the upper surface of the first electrode 3 by a coating method (for example, dipping) to form a film. Form the body (coating). Alternatively, the coating and drying operations may be performed a plurality of times to stack the layers. This allows
The electron transport layer 4 is obtained.

【0148】次いで、この電子輸送層4に、必要に応じ
て、例えば、温度250〜500℃程度で0.5〜3時
間程度、熱処理(例えば、焼成等)を施してもよい。こ
れにより、単に接触するのに止まっていた酸化チタン粉
末同士は、その接触部位に拡散が生じ、酸化チタン粉末
同士がある程度固着(固定)するようになる。なお、こ
の状態で、電子輸送層4が多孔質となる。
Next, if necessary, the electron transport layer 4 may be subjected to heat treatment (eg, firing) at a temperature of about 250 to 500 ° C. for about 0.5 to 3 hours. As a result, the titanium oxide powders that have just stopped contacting each other are diffused at the contact portions, and the titanium oxide powders are fixed (fixed) to some extent. In this state, the electron transport layer 4 becomes porous.

【0149】<3−B6> 前記工程<3−A6>と同
様の工程を行う。
<3-B6> The same step as the step <3-A6> is performed.

【0150】以上のような工程を経て、電子輸送層4が
得られる。
The electron transport layer 4 is obtained through the above steps.

【0151】<4> 次いで、電子輸送層4と、前述し
たような色素を含む液(例えば、色素を溶媒に溶解した
溶液、色素を溶媒に懸濁した懸濁液)とを、例えば、浸
漬、塗布等により接触させることにより、色素を電子輸
送層4の外面および孔41の内面に、例えば吸着、結合
等して色素層Dを形成する。
<4> Next, the electron transport layer 4 and the liquid containing the dye as described above (for example, a solution in which the dye is dissolved in a solvent, a suspension in which the dye is suspended in the solvent) are immersed, for example. , Dyes D are formed on the outer surface of the electron transport layer 4 and the inner surfaces of the holes 41 by, for example, adsorbing, bonding, and the like.

【0152】より具体的には、基板2、第1の電極3、
バリヤ層8および電子輸送層4の積層体を、色素を含む
液に浸漬することにより、容易に、色素層Dを電子輸送
層4の外面および孔41の内面に沿って形成することが
できる。
More specifically, the substrate 2, the first electrode 3,
The dye layer D can be easily formed along the outer surface of the electron transport layer 4 and the inner surface of the hole 41 by immersing the laminate of the barrier layer 8 and the electron transport layer 4 in the liquid containing the dye.

【0153】色素を溶解または懸濁(分散)する溶媒
(液体)としては、特に限定されないが、例えば、各種
水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、アセトニトリル、酢酸エチル、エーテル、塩化メチ
レン、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)等が挙げ
られ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせ
て用いることができる。
The solvent (liquid) for dissolving or suspending (dispersing) the dye is not particularly limited, but examples thereof include various types of water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetonitrile, ethyl acetate, ether, methylene chloride, NMP (N). -Methyl-2-pyrrolidone) and the like, and one or more of them can be used in combination.

【0154】この後、前記積層体を前記溶液(懸濁液)
中から取り出し、例えば、自然乾燥による方法や、空
気、窒素ガス等の気体を吹き付ける方法等により溶媒を
除去する。
Then, the laminate is treated with the solution (suspension).
From the inside, the solvent is removed by, for example, a method of natural drying or a method of blowing a gas such as air or nitrogen gas.

【0155】さらに、必要に応じて、この積層体を、例
えば60〜100℃程度の温度で、0.5〜2時間程
度、クリーンオーブン等で乾燥してもよい。これによ
り、色素をより強固に電子輸送層4に吸着(結合)させ
ることができる。
If necessary, this laminate may be dried in a clean oven or the like at a temperature of about 60 to 100 ° C. for about 0.5 to 2 hours. Thereby, the dye can be more strongly adsorbed (bonded) to the electron transport layer 4.

【0156】<5> 次に、色素層D(色素層Dが形成
された電子輸送層4)の上面に、正孔輸送層5を形成す
る。
<5> Next, the hole transport layer 5 is formed on the upper surface of the dye layer D (the electron transport layer 4 on which the dye layer D is formed).

【0157】正孔輸送層5は、例えばCuI等のイオン
伝導特性を有する物質を含む正孔輸送層材料(電極材
料)を、色素層Dが形成された電子輸送層4の上面に、
例えば、ディッピング、滴下、ドクターブレード、スピ
ンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター等
の各種塗布法により、塗布して形成するのが好ましい。
For the hole transport layer 5, for example, a hole transport layer material (electrode material) containing a substance having ionic conductivity such as CuI is provided on the upper surface of the electron transport layer 4 on which the dye layer D is formed.
For example, it is preferably formed by coating by various coating methods such as dipping, dropping, doctor blade, spin coating, brush coating, spray coating and roll coater.

【0158】このような塗布法によれば、正孔輸送層5
を色素層Dが形成された電子輸送層4の孔41内により
確実に浸透するようにして形成することができる。
According to such a coating method, the hole transport layer 5
Can be more surely permeated into the holes 41 of the electron transport layer 4 in which the dye layer D is formed.

【0159】また、塗膜形成後に、かかる塗膜に熱処理
を施すようにしてもよいが、正孔輸送層材料の色素層D
が形成された電子輸送層4の上面への塗布は、色素層D
(色素層Dが形成された電子輸送層4)を加熱しつつ行
うのが好ましい。これにより、より迅速に正孔輸送層5
を形成すること、すなわち、太陽電池1Aの製造時間の
短縮に有利である。
After the coating film is formed, the coating film may be subjected to heat treatment, but the dye layer D of the hole transport layer material may be used.
Coating on the upper surface of the electron transport layer 4 on which the
It is preferable to perform it while heating (the electron transport layer 4 on which the dye layer D is formed). As a result, the hole transport layer 5 can be more quickly formed.
Is advantageous in shortening the manufacturing time of the solar cell 1A.

【0160】この加熱温度としては、好ましくは温度5
0〜150℃程度とされる。なお、塗膜形成後、熱処理
を行う場合には、かかる熱処理の前に、塗膜の乾燥を行
ってもよい。
The heating temperature is preferably 5
It is set to about 0 to 150 ° C. When the heat treatment is performed after forming the coating film, the coating film may be dried before the heat treatment.

【0161】また、以上のような操作は、複数回繰り返
して行うようにしてもよい。
The above operation may be repeated a plurality of times.

【0162】より具体的には、80℃程度に加熱したホ
ットプレート上に、基板2、第1の電極3、バリヤ層8
および色素層Dが形成された電子輸送層4の積層体を設
置し、正孔輸送層材料を、色素層Dが形成された電子輸
送層4の上面に滴下して、乾燥する。この操作を複数回
行って、前述したような平均厚さの正孔輸送層5を形成
する。
More specifically, the substrate 2, the first electrode 3, the barrier layer 8 are placed on a hot plate heated to about 80 ° C.
And the laminated body of the electron transport layer 4 on which the dye layer D is formed is installed, and the hole transport layer material is dropped on the upper surface of the electron transport layer 4 on which the dye layer D is formed, and dried. This operation is repeated a plurality of times to form the hole transport layer 5 having the above-mentioned average thickness.

【0163】正孔輸送層材料に用いる溶媒としては、特
に限定されないが、例えば、アセトニトリル、エタノー
ル、メタノール、イソプロピルアルコール等の有機溶
剤、あるいは、各種水等の1種または2種以上を組み合
わせて用いることができる。
The solvent used for the hole transport layer material is not particularly limited, but for example, an organic solvent such as acetonitrile, ethanol, methanol, isopropyl alcohol, etc., or one kind or a combination of two or more kinds such as various kinds of water is used. be able to.

【0164】なお、イオン伝導特性を有する物質を溶解
する溶媒としては、アセトニトリルが好適に使用され
る。
Acetonitrile is preferably used as a solvent for dissolving a substance having ionic conductivity.

【0165】このとき、本発明では、正孔輸送層材料の
溶液は、溶媒10mLに対し、200〜1mgの正孔輸
送材料を溶解して調製された低濃度のCuI溶液を用い
る。
At this time, in the present invention, the solution of the hole transport layer material is a low-concentration CuI solution prepared by dissolving 200 to 1 mg of the hole transport material in 10 mL of the solvent.

【0166】さらに好ましくは、正孔輸送層材料の溶液
は、溶媒10mLに対し、100〜10mgの正孔輸送
材料を溶解して調製された低濃度のCuI溶液を用い
る。
More preferably, as the solution of the hole transport layer material, a low concentration CuI solution prepared by dissolving 100 to 10 mg of the hole transport material in 10 mL of the solvent is used.

【0167】例えば、溶媒にアセトニトリルを用いた場
合には、アセトニトリル10mL(7.8g)に対し
て、重量比で2.5〜0.05%のCuIを溶解した低
濃度のCuI溶液を用いる。
For example, when acetonitrile is used as the solvent, a low-concentration CuI solution in which 2.5 to 0.05% by weight of CuI is dissolved in 10 mL (7.8 g) of acetonitrile is used.

【0168】さらに好ましくは、アセトニトリル10m
L(7.8g)に対して、重量比で1.5〜0.1%の
範囲のCuIを溶解した低濃度のCuI溶液を用いる。
More preferably, acetonitrile 10 m
A low-concentration CuI solution having CuI dissolved in a weight ratio of 1.5 to 0.1% with respect to L (7.8 g) is used.

【0169】より具体的には、アセトニトリル10mL
(7.8g)に対して、100mg(重量比で1.28
%)のCuIを溶解した低濃度のCuI溶液を用いる。
More specifically, 10 mL of acetonitrile
(7.8g), 100mg (weight ratio 1.28)
%) CuI is used to dissolve CuI in a low concentration.

【0170】なお、この塗布方法は、この低濃度CuI
溶液を前記色素層上に2〜100回に分けて浸透させて
塗布され、低濃度CuI溶液の塗布間隔は、低濃度Cu
I溶液の溶媒が揮発後または、揮発する直前に連続して
塗布する。
This coating method is based on this low concentration CuI.
The solution is permeated onto the dye layer in 2 to 100 times and applied, and the low-concentration CuI solution is applied at intervals of low-concentration Cu.
After the solvent of the solution I is volatilized or immediately before volatilization, the solution is continuously applied.

【0171】このように、本発明においては、低濃度の
CuI溶液を用いているので、一回の塗布工程における
CuIの量を減らすことが出来るので、アセトニトリル
の揮発によりCuIがTiO2層の上面に堆積してしま
うという問題を解決できる。
[0171] Thus, in the present invention, because of the use of low concentrations of CuI solution, it is possible to reduce the amount of CuI in a single coating step, the upper surface of CuI is TiO 2 layer by evaporation of acetonitrile It is possible to solve the problem of depositing on the surface.

【0172】また、本発明のように、低濃度のCuI溶
液を複数回(2〜100回程度)連続して塗布すること
により、溶媒であるアセトニトリルがTiO2層の上面
に堆積したCuIを再溶解し、ナノポーラス状態に形成
したTiO2層中へのCuIの浸透することを助成する
ことが出来る。
Further, as in the present invention, a low-concentration CuI solution is continuously applied a plurality of times (about 2 to 100 times) so that the solvent, acetonitrile, can re-extract CuI deposited on the upper surface of the TiO 2 layer. It is possible to assist the penetration of CuI into the TiO 2 layer that is dissolved and formed into a nanoporous state.

【0173】また、本発明のように低濃度CuI溶液を
用いれば、ある単位溶液中の溶媒量を増やすことが出来
るので、溶媒であるアセトニトリルが揮発する時間を長
くすることが出来る。
Further, when the low-concentration CuI solution is used as in the present invention, the amount of the solvent in a certain unit solution can be increased, so that the time for volatilizing the solvent acetonitrile can be lengthened.

【0174】さらに、本発明においては、イオン伝導特
性を有する物質のアセトニトリル溶液中には、バインダ
ーとして、例えばシアノレジン等のシアノエチル化物を
添加するとよい。この場合、イオン伝導特性を有する物
質に対しシアノエチル化物を、質量比(重量比)で、5
〜0.5wt%で混合(配合)するのが好ましい。
Further, in the present invention, a cyanoethyl compound such as cyanoresin may be added as a binder to the acetonitrile solution of the substance having ionic conductivity. In this case, the cyanoethylated compound is added to the substance having the ionic conductivity in a mass ratio (weight ratio) of 5
It is preferable to mix (blend) at 0.5 wt%.

【0175】シアノエチル化物の例としては、シアノエ
チルセルロース、シアノエチルヒドロキシエチルセルロ
ース、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチ
ルシュークロース、シアノエチルプルラン等を用いるこ
とが出来る。
As an example of the cyanoethylated product, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl polyvinyl alcohol, cyanoethyl sucrose, cyanoethyl pullulan and the like can be used.

【0176】上記シアノエチル化物の窒素含有量は9〜
15%であることが望ましく、屈折率(n25)は、1.
45〜1.55であり、さらに好ましい屈折率(n25
は、1.49から1.52であることがより好ましい。
The nitrogen content of the cyanoethylated product is 9 to
15% is desirable, and the refractive index (n 25 ) is 1.
45 to 1.55, and more preferable refractive index (n 25 ).
Is more preferably 1.49 to 1.52.

【0177】上記シアノエチル化物の体積固有抵抗(Ω
-cm)は5×1012〜1×1012(超絶縁計により、直
流、測定電圧50V、25℃、60%RHの条件下で測
定)であることが望ましく、上記シアノエチル化物の真
比重(d25)は、1.05〜1.30g/ccであるこ
とが好ましい。
Volume specific resistance of the cyanoethylated compound (Ω
-cm) is preferably 5 × 10 12 to 1 × 10 12 (measured with a super-insulator under conditions of direct current, measurement voltage 50 V, 25 ° C., 60% RH), and the true specific gravity of the cyanoethylated product ( d 25 ) is preferably 1.05 to 1.30 g / cc.

【0178】また、正孔輸送層材料は、正孔の輸送効率
を向上させる機能を有する正孔輸送効率向上物質を含有
しているのが好ましい。正孔輸送層材料がこの正孔輸送
効率向上物質を含有していると、正孔輸送層5は、イオ
ン伝導特性の向上により、キャリア移動度がより大きく
なる。その結果、正孔輸送層5は、その電気伝導性が向
上する。
Further, the hole transport layer material preferably contains a hole transport efficiency improving substance having a function of improving hole transport efficiency. When the hole transport layer material contains this hole transport efficiency improving substance, the hole transport layer 5 has a higher carrier mobility due to the improvement of the ionic conductivity. As a result, the hole transport layer 5 has improved electrical conductivity.

【0179】正孔輸送効率向上物質としては、特に限定
されないが、例えば、ハロゲン化アンモニウム等のハロ
ゲン化物が挙げられ、特に、テトラプロピルアンモニウ
ムヨーダイド(TPAI)等のハロゲン化アンモニウム
を用いるのが好ましい。正孔輸送効率向上物質として、
ハロゲン化アンモニウム、特に、テトラプロピルアンモ
ニウムヨーダイドを用いることにより、正孔輸送層5
は、イオン伝導特性がより向上することにより、キャリ
ア移動度がさらに大きくなる。その結果、正孔輸送層5
は、その電気伝導性がさらに向上する。
The hole transport efficiency improving substance is not particularly limited, but examples thereof include halides such as ammonium halides, and particularly ammonium halides such as tetrapropylammonium iodide (TPAI) are preferably used. . As a substance that improves hole transport efficiency,
By using an ammonium halide, especially tetrapropylammonium iodide, the hole transport layer 5
The carrier mobility is further increased by further improving the ion conduction characteristics. As a result, the hole transport layer 5
Further improves its electrical conductivity.

【0180】この正孔輸送効率向上物質の正孔輸送層材
料中の含有量は、特に限定されないが、1×10-4〜1
×10-1wt%(重量%)程度であるのが好ましく、1
×10-4〜1×10-2wt%程度であるのがより好まし
い。このような数値範囲内において、前記の効果がさら
に顕著となる。
The content of the hole transport efficiency improving substance in the hole transport layer material is not particularly limited, but is 1 × 10 −4 to 1
It is preferable that it is about × 10 −1 wt% (weight%).
More preferably, it is in the range of x10 -4 to 1 x 10 -2 wt%. Within such a numerical range, the above-mentioned effect becomes more remarkable.

【0181】また、正孔輸送層5を、イオン伝導特性を
有する物質を主材料として構成する場合には、正孔輸送
層材料は、イオン伝導特性を有する物質が結晶化する際
に、その結晶サイズが増大するのを抑制する結晶サイズ
粗大化抑制物質を含有しているのが好ましい。
When the hole transport layer 5 is composed mainly of a substance having ion conduction characteristics, the hole transport layer material is formed by crystallizing a substance having ion conduction characteristics when crystallized. It is preferable to contain a crystal size coarsening suppressing substance that suppresses an increase in size.

【0182】この結晶サイズ粗大化抑制物質としては、
特に限定されないが、例えば、前述したシアノエチル化
物、正孔輸送効率向上物質の他、チオシアン酸塩(ロダ
ン化物)等が挙げられる。また、結晶サイズ粗大化抑制
物質は、これらのうちの1種または2種以上を組み合わ
せて用いることができる。
As the crystal size coarsening suppressing substance,
Although not particularly limited, examples thereof include thiocyanate (rhodanide) and the like in addition to the above-mentioned cyanoethylated compound, hole transport efficiency improving substance. Further, the crystal size coarsening suppressing substance may be used alone or in combination of two or more.

【0183】なお、チオシアン酸塩としては、例えば、
チオシアン酸ナトリウム(NaSCN)、チオシアン酸
カリウム(KSCN)、チオシアン酸銅(CuSC
N)、チオシアン酸アンモニウム(NH4SCN)等が
挙げられる。
As the thiocyanate, for example,
Sodium thiocyanate (NaSCN), potassium thiocyanate (KSCN), copper thiocyanate (CuSC
N), ammonium thiocyanate (NH 4 SCN) and the like.

【0184】また、結晶サイズ粗大化抑制物質として、
正孔輸送効率向上物質を用いる場合には、ハロゲン化ア
ンモニウムが好適である。正孔輸送効率向上物質の中で
も、ハロゲン化アンモニウムは、イオン伝導特性を有す
る物質の結晶サイズが増大するのを抑制する機能が、特
に優れている。
As the crystal size coarsening suppressing substance,
When a hole transport efficiency improving substance is used, ammonium halide is suitable. Among the hole transport efficiency improving substances, ammonium halide is particularly excellent in the function of suppressing the increase in the crystal size of the substance having the ion conductive property.

【0185】ここで、正孔輸送層材料が、この結晶サイ
ズ粗大化抑制物質を含有していないと、イオン伝導特性
を有する物質の種類、前述した加熱温度等によっては、
イオン伝導特性を有する物質が結晶化する際に、その結
晶サイズが大きくなり過ぎ、結晶の体積膨張が過度に進
む場合がある。特に、かかる結晶化がバリヤ層8の孔
(微少孔)内で生じると、バリヤ層8にクラックが発生
し、その結果、正孔輸送層5と第1の電極3との間で、
部分的に接触等による短絡が生じる場合がある。
Here, if the hole transport layer material does not contain this crystal size coarsening suppressing substance, depending on the type of substance having ion conduction characteristics, the above-mentioned heating temperature, etc.
When a substance having ion-conducting properties is crystallized, the crystal size may become too large, and the volume expansion of the crystal may proceed excessively. In particular, when such crystallization occurs in the holes (small holes) of the barrier layer 8, cracks are generated in the barrier layer 8 and, as a result, between the hole transport layer 5 and the first electrode 3,
A short circuit may occur partially due to contact or the like.

【0186】また、イオン伝導特性を有する物質の結晶
サイズが大きくなると、イオン伝導特性を有する物質の
種類等によっては、色素層Dが形成された電子輸送層4
との接触性が低下してしまう場合がある。その結果、色
素層Dが形成された電子輸送層4から、イオン伝導特性
を有する物質、すなわち、正孔輸送層5が剥離してしま
う場合ある。
When the crystal size of the substance having the ionic conduction property becomes large, the electron transport layer 4 in which the dye layer D is formed may be formed depending on the kind of the substance having the ionic conduction property.
There is a case where the contact property with is lowered. As a result, the substance having the ionic conductivity, that is, the hole transport layer 5 may be separated from the electron transport layer 4 on which the dye layer D is formed.

【0187】よって、このような太陽電池は、光電変換
効率等のデバイスとしての特性が低下してしまうことが
ある。
Therefore, such a solar cell may deteriorate in device characteristics such as photoelectric conversion efficiency.

【0188】これに対し、正孔輸送層材料が、この結晶
サイズ粗大化抑制物質を含有していると、イオン伝導特
性を有する物質は、結晶サイズの増大が抑制され、結晶
サイズが極小または比較的小さいものとなる。
On the other hand, when the hole transport layer material contains the crystal size coarsening suppressing substance, the substance having ionic conductivity is suppressed from increasing in crystal size, and the crystal size is extremely small or comparative. It will be small.

【0189】例えば、CuIのアセトニトリル溶液中
に、チオシアン酸塩を添加すると、飽和状態で溶解して
いるCuIのうちのCu原子のまわりにチオシアン酸イ
オン(SCN-)が吸着し、Cu−S(硫黄、Sulfor)
結合が生じる。これにより、飽和状態で溶解しているC
uI分子同士の結合が著しく阻害され、結果として、C
uIの結晶成長を防止することができるので、微細に成
長したCuI結晶を得ることができる。
For example, when thiocyanate is added to a CuI acetonitrile solution, thiocyanate ions (SCN ) are adsorbed around Cu atoms of CuI dissolved in a saturated state, and Cu—S ( Sulfur)
Bonding occurs. As a result, C dissolved in a saturated state
The binding between uI molecules is significantly inhibited, resulting in C
Since it is possible to prevent the crystal growth of uI, it is possible to obtain a CuI crystal grown finely.

【0190】このようなことから、太陽電池1Aは、前
述したようなイオン伝導特性を有する物質の結晶サイズ
の粗大化による不都合を好適に抑制することができる。
From the above, the solar cell 1A can preferably suppress the inconvenience caused by the coarsening of the crystal size of the substance having the ion conduction characteristic as described above.

【0191】また、この結晶サイズ粗大化抑制物質の正
孔輸送層材料中の含有量としては、特に限定されない
が、1×106〜10wt%(重量%)程度であるのが
好ましく、1×10-4〜1×10-2wt%程度であるの
がより好ましい。このような数値範囲内において、前記
の効果がさらに顕著となる。
The content of the crystal size coarsening suppressing substance in the hole transport layer material is not particularly limited, but is preferably about 1 × 10 6 to 10 wt% (wt%). More preferably, it is about 10 −4 to 1 × 10 −2 wt%. Within such a numerical range, the above-mentioned effect becomes more remarkable.

【0192】また、正孔輸送層5を、前述したようなp
型半導体材料で構成する場合には、このp型半導体材料
を、例えば、アセトン、イソプロピルアルコール(IP
A)、エタノール等の各種有機溶媒(またはこれらを含
む混合溶媒)に溶解(または懸濁)して、正孔輸送層材
料を調製するようにする。この正孔輸送層材料を用い
て、前記と同様にして、正孔輸送層5を成膜(形成)す
る。
Further, the hole transport layer 5 is formed of the p-type as described above.
In the case of using a p-type semiconductor material, the p-type semiconductor material may be, for example, acetone or isopropyl alcohol (IP
A) A hole transport layer material is prepared by dissolving (or suspending) it in various organic solvents (or mixed solvents containing these) such as ethanol. Using this hole transport layer material, the hole transport layer 5 is formed (formed) in the same manner as described above.

【0193】<6> 次に、第2の電極6を、正孔輸送
層5の上面に形成する。
<6> Next, the second electrode 6 is formed on the upper surface of the hole transport layer 5.

【0194】第2の電極6は、例えば白金等で構成され
る第2の電極6の材料を、例えば、蒸着法、スパッタリ
ング法、印刷法等を用いることにより、形成することが
できる。
The second electrode 6 can be formed by using, for example, the material of the second electrode 6 made of platinum or the like, for example, by the vapor deposition method, the sputtering method, the printing method or the like.

【0195】<7>次に、第1の電極と第2の電極6で
狭持された光電変換素子を、熱または光により可塑処理
する。
<7> Next, the photoelectric conversion element sandwiched by the first electrode and the second electrode 6 is plasticized by heat or light.

【0196】この処理は、CuIからなる正孔輸送層と
可塑性バインダー(導電性樹脂)および色素を吸着した
TiO2層をより強固に結びつけ、さらには、なじませ
るための処理である。
This treatment is a treatment for more firmly associating the hole transporting layer made of CuI with the TiO 2 layer having the plastic binder (conductive resin) and the dye adsorbed thereon, and further for making it conform.

【0197】すなわち、CuI等からなる正孔輸送層中
に含有された可塑性バインダー(導電性樹脂)を可塑処
理することにより、正孔輸送層をナノポーラス状態に形
成したTiO2層に十分に浸透、密着させる。
That is, by plasticizing the plastic binder (conductive resin) contained in the hole transport layer made of CuI or the like, the hole transport layer is sufficiently permeated into the TiO 2 layer formed in the nanoporous state, Make them adhere closely.

【0198】このとき用いる可塑性バインダー(導電性
樹脂)の粘度(20℃)は、150〜7000cPのも
のが用いられ、外観は、粒状または粘液状のものが用い
られ、さらに好ましくは、可塑性バインダー(導電性樹
脂)の粘度(20℃)は、240〜1200cPのもの
が特に好適である。
The viscosity (20 ° C.) of the plastic binder (conductive resin) used at this time is 150 to 7000 cP, and the appearance is granular or mucus, and more preferably the plastic binder ( The viscosity (20 ° C.) of the conductive resin is particularly preferably 240 to 1200 cP.

【0199】また、可塑性バインダー(導電性樹脂)の
軟化温度は、25〜200℃のものが用いられ、さらに
好ましくは、可塑性バインダー(導電性樹脂)の軟化温
度は、40〜120℃のものが特に好適である。
The softening temperature of the plastic binder (conductive resin) is 25 to 200 ° C., more preferably the softening temperature of the plastic binder (conductive resin) is 40 to 120 ° C. It is particularly suitable.

【0200】可塑性バインダー(導電性樹脂)の軟化温
度は、バインダーの可塑処理の熱で吸着させた色素が破
壊されない程度の温度である必要がある。
The softening temperature of the plastic binder (conductive resin) must be a temperature at which the dye adsorbed by the heat of plasticizing the binder is not destroyed.

【0201】次に、CuI等からなる正孔輸送層中に含
有された可塑性バインダー(導電性樹脂)の可塑処理方
法について、具体的に説明する。
Next, the method of plasticizing the plastic binder (conductive resin) contained in the hole transport layer made of CuI or the like will be specifically described.

【0202】第1の可塑処理方法は、熱可塑処理であ
る。この熱可塑処理は、25〜250℃の温度でなさ
れ、5〜300分程度の時間継続される。
The first plasticizing method is thermoplastic processing. This thermoplastic treatment is performed at a temperature of 25 to 250 ° C. and is continued for a time of about 5 to 300 minutes.

【0203】第2の可塑処理は、光可塑処理である。こ
の光可塑処理は、ハロゲンまたはキセノン光源でなさ
れ、25〜250℃の温度で、5〜300分程度の時間
継続される。
The second plasticizing treatment is photoplasticizing treatment. This photo-plasticizing treatment is carried out with a halogen or xenon light source, and is continued at a temperature of 25 to 250 ° C. for a time of about 5 to 300 minutes.

【0204】以上のような工程を経て、太陽電池1Aが
製造される。
The solar cell 1A is manufactured through the above steps.

【0205】以上、本発明の光電変換素子を図示の各実
施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定
されるものではない。光電変換素子を構成する各部は、
同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換するこ
とができる。
Although the photoelectric conversion element of the present invention has been described based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to these. Each part constituting the photoelectric conversion element,
It can be replaced with an arbitrary one having the same function.

【0206】本発明の光電変換素子は、前記第1および
第2実施形態のうちの、任意の2以上の構成を組み合わ
せたものであってもよい。
The photoelectric conversion element of the present invention may be a combination of any two or more configurations of the first and second embodiments.

【0207】なお、本発明の光電変換素子は、太陽電池
のみならず、例えば、光センサー、光スイッチのよう
な、光を受光して電気エネルギーに変換する各種素子
(受光素子)に適用することができるものである。
The photoelectric conversion element of the present invention is applicable not only to solar cells but also to various elements (light receiving elements) such as optical sensors and optical switches that receive light and convert it into electric energy. Is something that can be done.

【0208】また、本発明の光電変換素子では、光の入
射方向は、図示のものとは異なり、逆方向からであって
もよい。すなわち、光の入射方向は、任意である。
Further, in the photoelectric conversion device of the present invention, the incident direction of light may be from the opposite direction, unlike the one shown in the drawing. That is, the incident direction of light is arbitrary.

【0209】[0209]

【実施例】次に、本発明の具体的実施例について説明す
る。
EXAMPLES Next, specific examples of the present invention will be described.

【0210】(実施例1)次のようにして、図1に示す
太陽電池(光電変換素子)を製造した。
Example 1 The solar cell (photoelectric conversion element) shown in FIG. 1 was manufactured as follows.

【0211】−0− まず、寸法:縦30mm×横35
mm×厚さ1.0mmのソーダガラス基板を用意した。
次に、このソーダガラス基板を85℃の洗浄液(硫酸と
過酸化水素水との混合液)に浸漬して洗浄を行い、その
表面を清浄化した。
-0- First, the dimensions: length 30 mm x width 35
A soda glass substrate having a size of mm × thickness of 1.0 mm was prepared.
Next, this soda glass substrate was immersed in a cleaning liquid (mixed liquid of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution) at 85 ° C. for cleaning to clean the surface.

【0212】−1− 次に、ソーダガラス基板の上面
に、蒸着法により、寸法:縦30mm×横35mm×厚
さ1μmのFTO電極(第1の電極)を形成した。
-1- The FTO electrode (first electrode) having dimensions of 30 mm in length × 35 mm in width × 1 μm in thickness was formed on the upper surface of the soda glass substrate by vapor deposition.

【0213】−2− 次に、形成したFTO電極の上面
の縦30mm×横30mmの領域に、バリヤ層を形成し
た。これは、次のようにして行った。
-2- Next, a barrier layer was formed in a region of 30 mm in length × 30 mm in width on the upper surface of the formed FTO electrode. This was done as follows.

【0214】[バリヤ層材料の調製]まず、チタンテト
ライソプロポキシド(有機チタン化合物)を、2−n−
ブトキシエタノールに0.5mol/Lとなるように溶
解した。
[Preparation of Barrier Layer Material] First, titanium tetraisopropoxide (organic titanium compound) was added to 2-n-
It was dissolved in butoxyethanol to a concentration of 0.5 mol / L.

【0215】次いで、この溶液に、ジエタノールアミン
(添加物)を添加した。なお、ジエタノールアミンとチ
タンテトライソプロポキシドとの配合比は、2:1(モ
ル比)となるようにした。
Then, diethanolamine (additive) was added to this solution. The mixing ratio of diethanolamine and titanium tetraisopropoxide was set to 2: 1 (molar ratio).

【0216】これにより、バリヤ層材料を得た。なお、
バリヤ層材料の粘度は、3cP(常温)であった。
Thus, a barrier layer material was obtained. In addition,
The barrier layer material had a viscosity of 3 cP (normal temperature).

【0217】[バリヤ層の形成]バリヤ層材料をスピン
コート(塗布法)により塗布し、塗膜を得た。なお、こ
のスピンコートは、回転数を1500rpmで行った。
[Formation of Barrier Layer] The barrier layer material was applied by spin coating (coating method) to obtain a coating film. The spin coating was performed at a rotation speed of 1500 rpm.

【0218】次いで、ソーダガラス基板、FTO電極お
よび塗膜の積層体を、ホットプレート上に設置して、1
60℃で10分間、熱処理を施すことにより塗膜を乾燥
した。
Next, the laminated body of the soda glass substrate, the FTO electrode and the coating film was placed on a hot plate and
The coating film was dried by heat treatment at 60 ° C. for 10 minutes.

【0219】さらに、かかる積層体を、480℃で30
分間、オーブン内で熱処理を施すことにより、塗膜中に
残存する有機成分を除去した。
Further, the laminated body was heated at 480 ° C. for 30 minutes.
The organic components remaining in the coating film were removed by applying a heat treatment in the oven for 1 minute.

【0220】かかる操作を10回繰り返して積層するよ
うにした。
This operation was repeated 10 times so that the layers were laminated.

【0221】これにより、空孔率が1%未満のバリヤ層
を得た。なお、このバリヤ層の平均厚さは、0.9μm
であった。
Thus, a barrier layer having a porosity of less than 1% was obtained. The average thickness of this barrier layer is 0.9 μm.
Met.

【0222】−3− 次に、バリヤ層の上面(全体)に
酸化チタン層(電子輸送層)を形成した。これは、次の
ようにして行った。
-3- Next, a titanium oxide layer (electron transport layer) was formed on the upper surface (entire surface) of the barrier layer. This was done as follows.

【0223】[酸化チタン粉末の調製]ルチル型の二酸
化チタン粉末と、アナターゼ型の二酸化チタン粉末との
混合物からなる酸化チタン粉末を用意した。なお、酸化
チタン粉末の平均粒径は、40nmであり、ルチル型の
二酸化チタン粉末とアナターゼ型の二酸化チタン粉末と
の配合比は、重量比で60:40とした。
[Preparation of Titanium Oxide Powder] Titanium oxide powder composed of a mixture of rutile type titanium dioxide powder and anatase type titanium dioxide powder was prepared. The average particle size of the titanium oxide powder was 40 nm, and the compounding ratio of the rutile type titanium dioxide powder and the anatase type titanium dioxide powder was 60:40 by weight.

【0224】[ゾル液(酸化チタン層材料)の調製]ま
ず、チタンテトライソプロポキシドを、2−プロパノー
ルに1mol/Lとなるように溶解した。
[Preparation of Sol Solution (Titanium Oxide Layer Material)] First, titanium tetraisopropoxide was dissolved in 2-propanol to a concentration of 1 mol / L.

【0225】次いで、この溶液に、酢酸(添加物)と、
蒸留水とを混合した。なお、酢酸とチタンテトライソプ
ロポキシドとの配合比は、1:1(モル比)となるよう
に、また、蒸留水とチタンテトライソプロポキシドとの
配合比は、1:1(モル比)となるようにした。
Next, acetic acid (additive) was added to this solution,
Mix with distilled water. The mixing ratio of acetic acid and titanium tetraisopropoxide is 1: 1 (molar ratio), and the mixing ratio of distilled water and titanium tetraisopropoxide is 1: 1 (molar ratio). So that

【0226】次いで、かかる溶液に、調製した酸化チタ
ン粉末を混合した。さらに、この懸濁液を2−プロパノ
ールで2倍に希釈した。これにより、ゾル液(酸化チタ
ン層材料)を調製した。
Next, the prepared titanium oxide powder was mixed with this solution. Further, this suspension was diluted 2-fold with 2-propanol. Thus, a sol liquid (titanium oxide layer material) was prepared.

【0227】なお、酸化チタン粉末のゾル液中の含有量
を、3wt%とした。
The content of titanium oxide powder in the sol solution was set to 3 wt%.

【0228】[酸化チタン層の形成]ソーダガラス基
板、FTO電極およびバリヤ層の積層体を、140℃に
加熱したホットプレート上に設置し、バリヤ層の上面
に、ゾル液(酸化チタン層材料)を滴下(塗布法)し、
乾燥した。この操作を7回繰り返し行って積層するよう
にした。
[Formation of Titanium Oxide Layer] A laminated body of a soda glass substrate, an FTO electrode and a barrier layer was placed on a hot plate heated to 140 ° C., and a sol solution (titanium oxide layer material) was placed on the upper surface of the barrier layer. Is dropped (application method),
Dried. This operation was repeated 7 times so that the layers were laminated.

【0229】これにより、空孔率が34%の酸化チタン
層を得た。なお、この酸化チタン層の平均厚さは、7.
2μmであった。
As a result, a titanium oxide layer having a porosity of 34% was obtained. The average thickness of this titanium oxide layer was 7.
It was 2 μm.

【0230】なお、バリヤ層と酸化チタン層との全体に
おける厚さ方向の抵抗値は、1kΩ/cm2以上であっ
た。
The resistance value in the thickness direction of the entire barrier layer and titanium oxide layer was 1 kΩ / cm 2 or more.

【0231】−4− 次いで、ソーダガラス基板、FT
O電極、バリヤ層および酸化チタン層の積層体を、ルテ
ニウムトリスビピジル(有機染料)の飽和エタノール溶
液に浸漬した後、かかるエタノール溶液から取り出し、
自然乾燥により、エタノールを揮発した。さらに、80
℃、0.5時間、クリーンオーブンで乾燥した後、一晩
放置した。これにより、酸化チタン層の外面および孔の
内面に沿って色素層を形成した。
-4- Next, soda glass substrate, FT
The laminated body of the O electrode, the barrier layer and the titanium oxide layer was immersed in a saturated ethanol solution of ruthenium trisbipidyl (organic dye), and then taken out from the ethanol solution.
Ethanol was volatilized by natural drying. Furthermore, 80
After drying in a clean oven at 0 ° C. for 0.5 hours, it was left overnight. As a result, a dye layer was formed along the outer surface of the titanium oxide layer and the inner surface of the holes.

【0232】−5− 次いで、ソーダガラス基板、FT
O電極、バリヤ層および色素層Dが形成された酸化チタ
ン層の積層体を、80℃に加熱したホットプレート上に
設置し、100mgのCuIを10mLのアセトニトリ
ル溶液(正孔輸送層材料)に溶解した溶液を、色素層D
が形成された酸化チタン層の上面に滴下し、乾燥した。
-5-Next, soda glass substrate, FT
The laminate of the titanium oxide layer on which the O electrode, the barrier layer, and the dye layer D were formed was placed on a hot plate heated to 80 ° C., and 100 mg of CuI was dissolved in 10 mL of an acetonitrile solution (hole transport layer material). Dye layer D
It was dropped on the upper surface of the titanium oxide layer on which was formed and dried.

【0233】この操作を2〜100回程度繰り返し行っ
て、CuI溶液がナノポーラス状態に形成したTiO2
層に十分に浸透するようにして、寸法:縦30mm×横
30mm×厚さ30μmのCuI層(正孔輸送層)を形
成した。
This operation was repeated about 2 to 100 times so that the CuI solution formed into a nanoporous state TiO 2
A CuI layer (hole transport layer) having dimensions of 30 mm in length × 30 mm in width × 30 μm in thickness was formed so as to sufficiently penetrate the layer.

【0234】なお、アセトニトリル溶液中には、正孔輸
送効率向上物質として、テトラプロピルアンモニウムヨ
ーダイドを1×103wt%となるように添加した。
Tetrapropylammonium iodide was added to the acetonitrile solution as a substance for improving the hole transport efficiency so as to be 1 × 10 3 wt%.

【0235】また、アセトニトリル溶液中には、CuI
のバインダーとして、シアノレジン(シアノエチル化
物)を添加した。なお、CuIとシアノレジンとが、質
量比(重量比)で、97:3となるように配合した。
In addition, CuI was added to the acetonitrile solution.
As a binder of, cyanoresin (cyanoethylated product) was added. In addition, CuI and cyanoresin were mixed in a mass ratio (weight ratio) of 97: 3.

【0236】さらに、アセトニトリル溶液中には、結晶
サイズ粗大化抑制物質として、チオシアン酸ナトリウム
(NaSCN)を1×103wt%となるように添加し
た。
Further, sodium thiocyanate (NaSCN) was added to the acetonitrile solution as a crystal size coarsening inhibiting substance so as to be 1 × 10 3 wt%.

【0237】−6− 次いで、CuI層の上面に、蒸着
法により、寸法:縦30mm×横30mm×厚さ0.1
mmの白金電極(第2の電極)を形成した。
-6- Then, on the upper surface of the CuI layer, dimensions: 30 mm in length × 30 mm in width × 0.1 in thickness by vapor deposition.
mm platinum electrode (second electrode) was formed.

【0238】−7− 次いで、第1の電極と第2の電極
6で狭持された光電変換素子を、キセノン光源で光アニ
ールした。このときの温度は110℃、時間は180分
間である。の温度でなされる。
-7- Then, the photoelectric conversion element sandwiched between the first electrode and the second electrode 6 was photo-annealed with a xenon light source. At this time, the temperature is 110 ° C. and the time is 180 minutes. Made at the temperature of.

【0239】[0239]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、第
1の電極と第2の電極6で狭持された光電変換素子にお
いて、前記正孔輸送層は、バインダーを含有しており、
前記バインダーを含有した正孔輸送層は、熱または光に
より可塑処理しているので、CuIからなる正孔輸送層
とバインダー(導電性樹脂)および色素を吸着したTi
2層をより強固に結びつけ、さらには、なじませるこ
とができるので、光電変換素子の劣化が少なく、かつ光
電変換効率が向上するという効果を有する。
As described above, according to the present invention, in the photoelectric conversion element sandwiched by the first electrode and the second electrode 6, the hole transport layer contains a binder. ,
Since the hole transporting layer containing the binder is plasticized by heat or light, the hole transporting layer made of CuI and Ti having a binder (conductive resin) and a dye adsorbed thereon are used.
Since the O 2 layer can be bound more firmly and can be made to fit more, the photoelectric conversion element is less deteriorated and the photoelectric conversion efficiency is improved.

【0240】また、本発明の光電変換素子は、製造が容
易であり、安価に製造できる。
The photoelectric conversion element of the present invention is easy to manufacture and can be manufactured at low cost.

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

【図1】 本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した
場合の第1実施形態を示す部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a first embodiment when a photoelectric conversion element of the present invention is applied to a solar cell.

【図2】 第1実施形態の太陽電池の厚さ方向の中央部
付近の断面を示す拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view showing a cross section in the vicinity of a central portion in the thickness direction of the solar cell of the first embodiment.

【図3】 色素層が形成された電子輸送層の断面を示す
部分拡大図である。
FIG. 3 is a partially enlarged view showing a cross section of an electron transport layer on which a dye layer is formed.

【図4】 電子輸送層および色素層の構成を示す模式図
である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of an electron transport layer and a dye layer.

【図5】 太陽電池の原理を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the principle of a solar cell.

【図6】 図1に示す太陽電池回路の等価回路を示す図
である。
6 is a diagram showing an equivalent circuit of the solar cell circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A、1B……太陽電池 2……基板 3……第1の電極 4……電子輸送層 41……孔 5……正孔輸送層 51……凸部 6……第2の電極 7……スペーサ 8……バリヤ層 11A……積層体 12A……積層体 11B……積層体 12B……積層体 100……外部回路 200……ダイオード D……色素層 1A, 1B ... Solar cells 2 ... substrate 3 ... the first electrode 4 ... Electron transport layer 41 ... hole 5: Hole transport layer 51 ... Convex 6 ... second electrode 7: Spacer 8: Barrier layer 11A: laminated body 12A ... Laminate 11B: laminated body 12B ... laminated body 100 ... External circuit 200 …… Diode D ... Dye layer

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の電極と、 該第1の電極と対向して設置され、表面に触媒層を有す
る第2の電極と、 前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置し、その
少なくとも一部が多孔質な電子輸送層と、 該電子輸送層と接触する色素層と、 前記電子輸送層と前記第2の電極の表面に形成された触
媒層に接して位置してなる正孔輸送層とを有する光電変
換素子であって、 前記正孔輸送層は、正孔輸送材料とバインダーを含有し
ていることを特徴とする光電変換素子。
1. A first electrode, a second electrode that is installed so as to face the first electrode and has a catalyst layer on its surface, and between the first electrode and the second electrode. Located at least partially in contact with the electron transport layer, a dye layer in contact with the electron transport layer, and the catalyst layer formed on the surface of the electron transport layer and the second electrode. A photoelectric conversion element having a hole transport layer formed of the above, wherein the hole transport layer contains a hole transport material and a binder.
【請求項2】 前記バインダーは、導電性樹脂である請
求項1に記載の光電変換素子。
2. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the binder is a conductive resin.
【請求項3】 前記バインダーは、シアノ化物である請
求項1に記載の光電変換素子。
3. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the binder is a cyanide.
【請求項4】 前記シアノ化物は、シアノエチル化物で
ある請求項3に記載の光電変換素子。
4. The photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the cyanide is a cyanoethylated compound.
【請求項5】 前記シアノエチル化物は、シアノエチル
セルロースである請求項4に記載の光電変換素子。
5. The photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the cyanoethylated product is cyanoethyl cellulose.
【請求項6】 前記シアノエチル化物は、シアノエチル
ヒドロキシエチルセルロースである請求項4に記載の光
電変換素子。
6. The photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the cyanoethylated product is cyanoethyl hydroxyethyl cellulose.
【請求項7】 前記シアノエチル化物は、シアノエチル
ポリビニルアルコールである請求項4に記載の光電変換
素子。
7. The photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the cyanoethylated product is cyanoethyl polyvinyl alcohol.
【請求項8】 前記シアノエチル化物は、シアノエチル
シュークロースである請求項4に記載の光電変換素子。
8. The photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the cyanoethylated product is cyanoethyl sucrose.
【請求項9】 前記シアノエチル化物は、シアノエチル
プルランである請求項4に記載の光電変換素子。
9. The photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the cyanoethylated product is cyanoethyl pullulan.
【請求項10】 前記シアノ化物の窒素含有量は9〜1
5%である請求項3に記載の光電変換素子。
10. The nitrogen content of the cyanide is 9-1.
It is 5%, The photoelectric conversion element of Claim 3.
【請求項11】 前記シアノ化物の屈折率(n25)は、
1.45〜1.55である請求項3に記載の光電変換素
子。
11. The refractive index (n 25 ) of the cyanide is
The photoelectric conversion element according to claim 3, which has a thickness of 1.45 to 1.55.
【請求項12】 前記シアノ化物の屈折率(n25)は、
1.49から1.52である請求項3に記載の光電変換
素子。
12. The refractive index (n 25 ) of the cyanide is
The photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the photoelectric conversion element has a thickness of 1.49 to 1.52.
【請求項13】 前記シアノ化物の体積固有抵抗(Ω-c
m)は5×1012〜1×1012(超絶縁計により、直
流、測定電圧50V、25℃、60%RHの条件下で測
定)である請求項3に記載の光電変換素子。
13. The volume resistivity (Ω-c of the cyanide
The photoelectric conversion element according to claim 3, wherein m) is 5 × 10 12 to 1 × 10 12 (measured with a super-insulator under conditions of direct current, measurement voltage 50 V, 25 ° C., 60% RH).
【請求項14】 前記シアノ化物の真比重(d25)は、
1.05〜1.30g/ccである請求項3に記載の光
電変換素子。
14. The true specific gravity (d 25 ) of the cyanide is
The photoelectric conversion element according to claim 3, which has a weight of 1.05 to 1.30 g / cc.
【請求項15】 前記バインダーは可塑処理がされてい
る請求項1に記載の光電変換素子。
15. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the binder is plasticized.
【請求項16】 太陽電池である請求項1ないし15の
いずれかに記載の光電変換素子。
16. The photoelectric conversion element according to claim 1, which is a solar cell.
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