JP2003257508A

JP2003257508A - 光電変換素子

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Publication number: JP2003257508A
Application number: JP2002060669A
Authority: JP
Inventors: Reigen Kan; 礼元韓; Ryosuke Yamanaka; 良亮山中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2003-09-12
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: JP4102083B2

Abstract

(57)【要約】【課題】色素増感型光電変換素子は、多孔性半導体に
色素を吸着させた光電変換層を備えている。その光電変
換層にはトラップ準位が多いため、光により発生しキャ
リアは電極に到達する時間が長いため、光応答速度が低
いという課題があった。【解決手段】光電変換層に用いる多孔性半導体の材料
の純度を高めるとともに、鉄イオンの混入を防ぐ製造工
程を採用することにより、光電変換層のトラップ準位を
減らすことができ、優れた光応答速度と光電変換効率を
有する光電変換素子を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。さらに詳しくは、本発明は、センサー、光スイッ
チング装置、太陽電池等に好適に使用される光電変換素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光電変換素子とは光エネルギーを電気エ
ネルギーに変換するものである。光電変換素子に光を照
射すると、素子中で電子とホールが形成され、両者は効
率よく分離して電極へ流れる。すなわち、光電変換素子
は、光エネルギーを電気エネルギーとして連続して取り
出せる素子であり、たとえば、光センサー、太陽電池等
に利用されている。その中、特許第２６６４１９４号公
報、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１５，６３２８
−６３９０（１９９３）の論文では、多孔性半導体電
極、対電極、及びそれらの電極間に挟持された電解質層
とから構成される色素増感型光電変換素子が記載されて
いる。この光電変換素子は、多孔性半導体電極表面に、
可視光領域に高い吸収能力を有する光増感色素（以下、
光増感剤として機能する色素を単に「色素」と記す）が
吸着されているため、良好な光電変換効率を有する。

【０００３】これらの光電変換素子において、半導体電
極に光を照射すると、この電極側で電子が発生し、該電
子は電気回路を通って対電極に移動する。対電極に移動
した電子は、電解質中のイオンによって運ばれ、半導体
電極にもどる。このような過程が繰返されて電気エネル
ギーが取出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の色素増
感型光電変換素子は、純度の低い材料が用いられてい
る。例えば、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１５，６
３２８−６３９０（１９９３）論文に記載のＴｉＯ₂ペ
ーストの原料として用いられる商品名Ｐ−２５粒子（日
本アエロジル製、純度：９９．３％）には多量の鉄イオ
ン（Ｆｅ³⁺：７８ｐｐｍ）が含有されている。上記Ｐ−
２５粒子から金属酸化物のペーストを作製する際、ペイ
ントシェーカー等の混錬、分散機器を用いる必要がある
こと、ペーストの安定性向上のためシラン系分散剤を加
えることによって、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂等の不純物が混入
される。他の不純物としてＳＯ₃、Ｐ₂Ｏ₅、Ｎａ₂Ｏ等が
ある。

【０００５】これらの不純物は、光照射によって色素か
ら多孔性半導体に注入された電子のトラップを形成す
る。つまり電子が電極に到着するまでの時間を長くする
作用を有する。その結果、光応答速度は低下する。特
に、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂等の不純物は絶縁体として働くこ
とでキャリア（電子及びホール）の流れが阻害され、光
電変換素子の変換効率を低下させる。他方、金属アルコ
キシドを原料にソルゲル法で作製した微粒子は、純度は
高いが、やはり、ペースト作製、色素吸着等の工程中に
上記不純物が混入され、素子の応答速度が低下する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の発明者等は、光
電変換素子の光電変換層を構成する多孔質半導体の材料
の純度を改善することにより、優れた応答速度を有する
光電変換素子が得られることを見出し本発明に至った。
かくして本発明によれば、導電性支持体と、多孔性半導
体に色素を吸着させた光電変換層と、導電層と、対極と
から構成され、多孔性半導体が、９９．９％以上の純度
の半導体材料からなることを特徴とする光電変換素子が
提供される。更に、本発明によれば、導電性支持体と、
多孔性半導体に色素を吸着させた光電変換層と、導電層
と、対極とから構成され、光電変換層が、５０ｐｐｍ以
下の鉄イオンを含有することを特徴とする光電変換素子
が提供される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明によれば、高純度の材料を
用いることに加えて、ペースト作製、塗布、色素吸着等
の作製工程において、鉄製の装置の使用を避けること等
の作製条件の制御により、光電変換素子を構成する多孔
質半導体の材料の純度を高め及び／又は光電変換層の鉄
イオン含量を５０ｐｐｍ以下とすることで、光電変換素
子の応答特性を改善する。本発明において、導電性支持
体とは、金属基板、あるいはガラス板や透明プラスチッ
クシート等の基板上に、金、銀、アルミニウム、インジ
ウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ膜）、酸化スズの導
電性を有するいずれかの材料を蒸着等の方法によって形
成した支持体が挙げられる。

【０００８】本発明において、光電変換素子の応答速度
を速くするために、多孔質半導体の材料の純度を９９．
９％以上にする。純度の上限は１００％である。更に、
本発明において、多孔質半導体に含まれる不純物の中で
も、Ｆｅ₂Ｏ₃に由来する鉄イオンは、特に電子トラップ
効果が大きいため、応答速度の向上にはその含量（鉄イ
オンとして）を５０ｐｐｍ以下に制御することが重要で
ある。含量の下限は、０ｐｐｍである。

【０００９】本発明において多孔性半導体を構成する材
料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステ
ン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫化
カドミウム等公知半導体の１種又は２種以上を組み合わ
せて用いることができる。なかでも、変換効率、安定
性、安全性の点から酸化チタン又は酸化亜鉛が好まし
い。光電変換層を導電性支持体上に形成する方法として
は、種々の公知の方法を使用することができる。

【００１０】まず、多孔質半導体を形成する方法は、具
体的には、上述の導電性支持体上に半導体粒子を含有す
る懸濁液（ペースト）を塗布し、乾燥及び焼成する方
法、導電性支持体上に所望の原料ガスを用いたＣＶＤ法
又はＭＯＣＶＤ法等により半導体を成膜する方法、ある
いは多孔質半導体を蒸着源として用いたＰＶＤ法、蒸着
法、スパッタリング法又はゾル−ゲル法等が挙げられ
る。なお、この際の多孔質半導体の膜厚は、特に限定さ
れるものではないが、透明性、変換効率等の観点より、
０．５〜２０μｍ程度が好ましい。上記の方法の中で、
半導体粒子を含有する懸濁液を塗布し、乾燥及び焼成す
る方法は、他の方法より低コストであるため好ましい。

【００１１】上記の半導体粒子の作製方法として、燃焼
法、沈降法、水熱法等が挙げられる。その中でも、水熱
法は純度の高い金属アルコキシド原料を用いれば、高純
度の半導体粒子が得られるため好ましい。水熱法の場
合、オートクレーブ中での粒子成長の加工過程におい
て、鉄イオンの混入を防ぐため、ステンレス製のオート
クレーブの使用を避け、チタン製のもの、又は、内壁に
チタン、ガラスをコーティングしているオートクレーブ
を使用することが好ましい。半導体粒子を用い、塗布用
懸濁液を作製する際に、ボールミル法、ペイントシェー
カー法は不純物の混入を招きやすい。これに代わって、
超音波での分散方法を用いることが好ましい。

【００１２】上述の懸濁液に使用される溶媒は、エチレ
ングリコールモノメチルエーテル等のグライム系溶媒、
イソプロピルアルコール、テルピネオール等のアルコー
ル系溶媒、イソプロピルアルコール／トルエン等の混合
溶媒、水等が挙げられる。また、使用する前にこれらの
溶媒を蒸留等の方法で精製することが好ましい。塗布用
懸濁液の安定性を向上するため添加する界面活性剤につ
いて、多孔質半導体を形成する際の焼成過程で分解でき
る有機系の界面活性剤を用いる。この場合、金属イオン
を含有しないものが好ましい。金属イオンを含有しない
界面活性剤として、非イオン性界面活性材、脂肪酸アン
モニウム塩等が挙げられる。

【００１３】上述の懸濁液は、ドクタープレート法、ス
ピン法、スクリーン印刷法を用い導電性支持体に塗布さ
れ、乾燥及び焼成することにより多孔性半導体が形成さ
れる。塗布工程において、鉄製の部材の使用を避けるこ
とが好ましい。例えば、スクリーン印刷の際、ポリエス
テル製のメッシュの使用が好ましい。上述の多孔性半導
体の乾燥及び焼成は、使用する導電性支持体や半導体粒
子の種類により、温度、時間、雰囲気等を適宜調整する
ことができる。例えば、大気下又は不活性ガス雰囲気
下、５０〜６００℃ の範囲内で１０秒〜１２時間加熱
する。この乾燥及び焼成は、単一の温度で１回又は温度
を変化させて２回以上行うことができる。

【００１４】多孔性半導体上に色素を吸着させる方法と
しては、例えば導電性支持体上に形成された多孔性半導
体を、色素を溶解した溶液に浸漬する方法が挙げられ
る。色素を溶解させる溶媒としては、色素を溶解するも
のであればよく、具体的には、エタノール等のアルコー
ル類、アセトン等のケトン類、ジエチルエーテル、テト
ラヒドロフラン等のエーテル類、アセトニトリル等の窒
素化合物類、クロロホルム等のハロゲン化脂肪族炭化水
素、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン等の芳香族
炭化水素、酢酸エチル等のエステル類等が挙げられる。

【００１５】ここで使用することができる色素は、種々
の可視光領域及び赤外光領域に吸収をもつものであっ
て、多孔質半導体に強固に吸着させるために、色素分子
中にカルボン酸基、カルボン酸無水基、アルコキシ基、
ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基、スルホン酸
基、エステル基、メルカプト基、ホスホニル基等のイン
ターロック基を有するものが好ましい。なかでも、カル
ボン酸基及びカルボン酸無水基がより好ましい。

【００１６】なお、インターロック基は、励起状態の色
素と多孔性半導体の導電帯との間の電子移動を容易にす
るための電気的結合を提供するものである。これらイン
ターロック基を含有する色素として、例えば、ルテニウ
ムビピリジン系色素、アゾ系色素、キノン系色素、キノ
ンイミン系色素、キナクリドン系色素、スクアリリウム
系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、トリフ
ェニルメタン系色素、キサンテン系色素、ポリフィリン
系色素、フタロシアニン系色素、ベリレン系色素、イン
ジゴ系色素、ナフタロシアニン系色素等が挙げられる。

【００１７】溶液中の色素濃度は、使用する色素及び溶
媒の種類に応じて適宜調整することができ、吸着機能を
向上させるためには比較的高濃度であることが好まし
い。例えば５×１０^-5モル／リットル以上の濃度である
ことが好ましい。溶媒は精製されたものを用いることが
好ましい。色素を溶解した溶液を多孔性光電変換層に浸
漬する際、溶液及び雰囲気の温度及び圧力は特に限定さ
れるものではなく、例えば室温（約２５℃）程度、かつ
大気圧下が挙げられ、浸漬時間は、使用する色素、溶媒
の種類、溶液の濃度等により適宜調整することができ
る。なお、色素の吸着を効果的に行うには加熱下にて浸
漬を行うことが好ましい。上記方法により光電変換層を
形成できる。

【００１８】本発明において、光電変換層の鉄イオン濃
度の測定方法として、色素を吸着したままで測定する方
法（例えば、蛍光Ｘ線法）、適当な溶媒に溶かして測定
する方法（ＩＣＰ法）、気化して測定する方法（原子吸
光法）等があげられる。なお、色素が鉄を含有する金属
錯体の場合、測定結果から、色素に含有される鉄の量を
引いたものを鉄イオン濃度とする。また、色素を脱着し
てから測定してもよい。

【００１９】本発明において、光電変換層と対極に挟持
される導電層としては導電性材料から構成される。導電
性材料には、電子、ホール、イオンを輸送できるものを
用いることができる。例えば、ポリビニルカルバゾール
等のホール輸送材料、テトラニトロフロオルレノン等の
電子輸送材料、ポリピロール等の導電性ポリマー、液体
電解質、高分子固体電解質等のイオン導電体を用いるこ
とができる。本発明において、液体電解質に、Ｉ^-／Ｉ
^3-系や、Ｂｒ^-／Ｂｒ^3-系、キノン／ハイドロキノン系
等の酸化還元種を含有させてもよい。このような酸化還
元種は、従来公知の方法によって得ることができ、例え
ば、Ｉ^-／Ｉ^3-酸化還元種は、ヨウ素のリチウム塩とヨ
ウ素を混合することによって得ることができる。液体電
解質の溶媒としては、電気化学的に不活性なものが用い
られ、例えば、アセトニトリル、炭酸プロピレン、エチ
レンカーボネート等が用いられる。

【００２０】本発明において、対極としては、金、銀、
アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ膜、酸化スズの導電
性を有するいずれかの材料を導電層上に蒸着等の方法に
よって形成した層が挙げられる。ここで、導電性支持体
と対極のいずれかは透明材質であることが好ましい。本
発明による光電変換素子は、太陽電池、光スイッチング
装置、センサー等のデバイスに適用できる。

【００２１】

【実施例】以下に本発明による実施例を説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。（実施例１）チタンイソプロポキシド（キシダ化学株式
会社製、純度：９９％）１２５ｍｌを０．１Ｍの硝酸水
溶液（キシダ化学株式会社製）７５０ｍＬに滴下し加水
分解をさせ、続いて８０℃で８時間の加熱でゾル液とし
た。その後、チタン製オートクレーブ中で２５０℃、１
５時間の粒子成長を行った。更に超音波分散を３０分間
行うことにより、平均一次粒径２０ｎｍの酸化チタン粒
子を含むコロイド溶液を作製した。作製したコロイド溶
液をエバポレーターにて、酸化チタンが１０ｗｔ％の濃
度になるまで濃縮した後、ポリエチレグレコール（キシ
ダ化学株式会社製、重量平均分子量：２０００００）を
加え（添加量：４０％酸化チタンに対する重量比）、攪
拌することにより、酸化チタン粒子が分散したペースト
とした。

【００２２】次にドクターブレードを用いて、ＳｎＯ₂
透明導電膜を備えた透明な導電性支持体であるガラス基
板１上のＳｎＯ₂透明導電膜側に、この酸化チタンペー
ストを１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の面積で塗布し、１２０
℃で３０分間予備乾燥した後、酸素下で５００℃、３０
分間の焼成を行った。その結果、膜厚が１１μｍ程度の
多孔性半導体が得られた（試料Ａ）。蛍光Ｘ線分析装置
を用いて、この多孔性半導体の純度測定を行った。その
結果を表１に示す。上記試料準備と並行して、ガラスビ
ーカーに下記式（Ｉ）で表された色素をエタノールに溶
解した。

【００２３】

【化１】

【００２４】この色素の濃度は５×１０^-4モル／ｌとし
た。次に、この溶液中に上記作製した多孔性半導体を入
れ、８０℃で６０分間色素吸着を行ってから乾燥させる
ことで光電変換層を得た（試料Ｂ）。蛍光Ｘ線分析装置
を用いて試料Ｂの鉄イオン及びＳｉＯ₂濃度測定を行っ
た。その結果を表１に示す。前記の光電変換層（電極）
に対し、透明導電性ガラス板上の白金層を対極として位
置させる。これら２つの電極の間に液体電解質を入れ、
この側面を樹脂で封止した後、リード線を取付けること
で、本発明の光電変換素子（試料Ｃ）を得た。なお、液
体電解質は、アセトニトリル／炭酸エチレンの混合溶媒
（体積比が１：４）に、テトラプロピルアンモニウムア
イオダイドとヨウ素とを、それぞれの濃度が０．４６モ
ル／ｌ、０．０６モル／ｌとなるように溶解したものを
用いた。得られた光電変換素子（試料Ｃ）の光応答速
度、及びソーラーシミュレーターで光強度１０００Ｗ／
ｍ²光を照射した時の光電変換効率値を表１に示す。

【００２５】（実施例２）チタンイソプロポキシド（キ
シダ化学株式会社製、純度：９９％）１２５ｍｌを０．
１Ｍの硝酸水溶液（キシダ化学株式会社製）７５０ｍＬ
に滴下し加水分解をさせ、続いて８０℃で８時間の加熱
で、ゾル液とした（酸化チタンＡ）。チタン製オートク
レーブ中で２３０℃、１０時間かけて、粒子成長を行っ
た。平均一次粒径１５ｎｍの酸化チタン粒子を含むコロ
イド溶液を作製した。そのコロイド溶液をエバポレータ
ーにて、酸化チタンが１５ｗｔ％の濃度になるまでゆっ
くりと濃縮を行い、ポリエチレングリコール（キシダ化
学株式会社製、分子量２０，０００）と市販の酸化チタ
ン粒子（酸化チタンＢ）（テイカ株式会社製、商品名Ａ
Ｍ６００、アナターゼ型：平均一次粒径３０ｎｍ）を添
加し、酸化チタンＡ濃度１２ｗｔ％、ポリエチレングリ
コールを３０ｗｔ％（対酸化チタンＡ）、酸化チタンＢ
濃度を２０ｗｔ％（対酸化チタンＡ）の組成の酸化チタ
ンペーストを作製した。

【００２６】次いでドクターブレードを用いて、透明な
導電性支持体であるガラス基板１上の透明導電膜側２に
この酸化チタンペーストを１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の面
積で塗布し、１２０℃で３０分間予備乾燥した後、酸素
下で５００℃、３０分間焼成を行った。その結果、膜厚
が１４μｍ程度の酸化チタンからなる多孔性半導体が得
られた（試料Ｄ）。蛍光Ｘ線分析装置を用いて、資料Ｄ
の純度測定を行った。その結果を表１にまとめた。試料
Ｄを用い、実施例１と同様に色素を吸着させてから光電
変換層を作製した（試料Ｅ）。次いで、実施例１と同様
に電解液を入れて光電変換素子を作製した（試料Ｆ）。
得られた光電変換素子（試料Ｆ）の光応答速度、及びソ
ーラーシミュレーターで１０００Ｗ／ｍ²の強度の光を
照射した結果を表１に示す。

【００２７】（実施例３）チタンイソプロポキシド（キ
シダ化学株式会社製）１２５ｍｌを０．１Ｍの硝酸水溶
液（キシダ化学株式会社製）７５０ｍＬに滴下し加水分
解をさせ、続いて８０℃で８時間の加熱でゾル液を作製
した。その後、チタン製オートクレーブ中２５０℃、１
０時間の粒子成長を行った。さらに超音波分散を３０分
間行うことにより、平均一次粒径１５ｎｍの酸化チタン
粒子を含むコロイド溶液を作製した。

【００２８】作製したコロイド溶液をエバポレーターに
て、酸化チタンが１５ｗｔ％の濃度になるまで濃縮した
後、コロイド溶液の２倍のエタノールを加え、５０００
ｒｐｍにて遠心分離を行った。この工程により作製した
酸化チタン粒子を洗浄した後、エチルセルロース（キシ
ダ化学株式会社製）とテルピネオール（キシダ化学株式
会社製）を無水エタノールに溶解させたものを加え、攪
拌することにより、酸化チタン粒子を分散させた。更
に、４０ｍｂａｒの真空下、５０℃にてエタノールを蒸
発させて酸化チタンペーストを作製した。最終的な組成
として、酸化チタン固体濃度１０ｗｔ％、エチルセルロ
ース１０ｗｔ％、テルピネオール６４ｗｔ％となるよう
に濃度調整を行っている。

【００２９】次いで、スクリーン印刷法を用いて、透明
な導電性支持体であるガラス基板１上のＳｎＯ₂からな
る透明導電膜２に、この酸化チタンペーストを１０ｍｍ
×１０ｍｍ程度の面積で塗布した。１２０℃で３０分間
予備乾燥した後、酸素下５００℃、６０分間焼成を行っ
た。その結果、膜厚が１５μｍ程度の多孔性半導体が得
られた（試料Ｇ）。蛍光Ｘ線分析装置を用いて、作製し
た多孔性半導体（試料Ｇ）の純度を測定を行った。その
結果を表１に示す。この多孔性半導体を用い、実施例１
と同様に色素を吸着させてから光電変換層を作製した
（試料Ｈ）。次いで、実施例１と同様に電解液を入れて
光電変換素子を作製した（試料Ｉ）。得られた光電変換
素子（試料Ｃ）の光応答速度、及びソーラーシミュレー
ターで光強度１０００Ｗ／ｍ²光を照射した時の光電変
換効率値を表１に示す。

【００３０】（比較例１）粒子形成際にステンレス製オ
ートグレーブを用い、色素吸着際に、ガラスビーカーの
代わりにステンレス製容器を用いた以外は実施例１と同
様にして試料Ｊ、試料Ｋ、試料Ｌを得た。蛍光Ｘ線分析
装置を用いて試料Ｊ、試料Ｋの純度測定を行った。その
結果を表１に示す。得られた光電変換素子（試料Ｌ）に
光応答速度、及びソーラーシミュレーターで１０００Ｗ
／ｍ²の強度の光を照射した結果を表１に示す。

【００３１】（比較例２）市販の酸化チタン粒子（日本
アエロジル株式会社製、商品名Ｐ−２５、アナターゼ
型：ルチル型（７：３）混合、平均一次粒径２０ｎｍ、
粉体比表面積５０ｍ ²／ｇ）を陶器製乳鉢に１２ｇ入
れ、その中にアセチルアセトン（キシダ化学株式会社
製）を０．４ｍＬ溶解させたイオン交換水４ｍＬを加
え、乳棒にて攪拌し十分に分散させ、その後、１６ｍＬ
のイオン交換水にて希釈し、表面活性剤（Ａｌｄｒｉｃ
ｈ社製、商品名Ｔｒｉｔｏｎ−Ｘ）を０．２ｍＬ加える
ことにより作製を行った。

【００３２】ドクターブレードを用いて、ＳｎＯ₂を透
明導電膜として備えた透明な導電性支持体であるガラス
基板上にこの酸化チタンペーストを１０ｍｍ×１０ｍｍ
程度の面積で塗布し、１２０℃で３０分間予備乾燥した
後、５００℃で３０分間酸素下で焼成し、その結果、膜
厚が１１μｍ程度の多孔性半導体を作製した（試料
Ｍ）。次いで、比較例１と同様に色素を吸着して光電変
換層を作製した（試料Ｎ）。蛍光Ｘ線分析装置を用いて
試料Ｍ、試料Ｎの純度測定を行った。その結果を表１に
示す。さらに、実施例１と同様に光電変換素子（試料
Ｏ）を作製した。その光応答速度、及びソーラーシミュ
レーターで１０００Ｗ／ｍ²の強度の光を照射した結果
を表１に示す。

【００３３】（比較例３）市販の酸化チタン粒子（テイ
カ株式会社製、平均粒径３０ｎｍ）４．０ｇとジエチレ
ングリコールモノメチルエーテル２０ｍｌを硬質ガラス
ビーズを使用しペイントシェーカーにより６時間分散さ
せ酸化チタン懸濁液を作成した。次いで、スクリーン印
刷法を用いて、ＳｎＯ₂を透明導電膜として備えた透明
な導電性支持体であるガラス基板１上にこの酸化チタン
ペーストを１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の面積で印刷し、１
２０℃で３０分間予備乾燥した後、酸素下で５００℃、
６０分間の焼成を行った。その結果、膜厚が８μｍ程度
の多孔性半導体を作製した（試料Ｐ）。

【００３４】次いで、実施例１と同様に色素を吸着して
光電変換層を作製した（試料Ｑ）。蛍光Ｘ線分析装置を
用いて、試料Ｐ、試料Ｑの純度の測定を行った。その結
果を表１に示す。さらに、実施例１と同様に光電変換素
子（試料Ｒ）を作製した。その光応答速度、及びソーラ
ーシミュレーターで１０００Ｗ／ｍ²の強度の光を照射
した結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１から、実施例１〜３で作製した光電変
換素子（試料Ｃ，Ｆ，Ｉ）は、多孔性半導体（試料Ａ，
Ｄ，Ｇ）の純度が高く、光電変換層（試料Ｂ，Ｅ，Ｈ）
がＦｅイオンの濃度が低いため、光応答速度は速く、高
い変換効率を示した。試料（Ｍ，Ｎ，Ｏ）は試料（Ｐ，
Ｑ，Ｒ）と比べると，光応答速度はＦｅイオンの影響を
受けやすいことが明らかであり、その値は５０ｐｐｍ以
下であることが特定できた。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、多孔性半導体の材料の
純度を向上する、又は、光電変換層の鉄イオン濃度を低
下させることにより、優れた応答特性を有し、かつ優れ
た光電変換効率を有する光電変換素子を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により形成された光電変換素子を模式的
に示す図である。

【図２】図１における光電変換層を模式的に示す図であ
る。

【符号の説明】

１支持体２透明性導電膜３光電変換層４導電性材料５対極６支持体７導電膜８色素９多孔性半導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F051 AA14 BA05 BA11 CB13 FA03 GA03 5H032 AA06 AS06 AS16 EE02 EE16 HH02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性支持体と、多孔性半導体に色素を
吸着させた光電変換層と、導電層と、対極とから構成さ
れ、多孔性半導体が、９９．９％以上の純度の半導体材
料からなることを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】導電性支持体と、多孔性半導体に色素を
吸着させた光電変換層と、導電層と、対極とから構成さ
れ、光電変換層が、５０ｐｐｍ以下の鉄イオンを含有す
ることを特徴とする光電変換素子。
【請求項３】上記多孔性半導体が、９９．９％以上の
純度の半導体材料からなる請求項２に記載の光電変換素
子。
【請求項４】上記多孔性半導体が、酸化チタンで構成
されてなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の光電変
換素子。