JP2006127782A - Metal-metal oxide composite electrode, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device - Google Patents

Metal-metal oxide composite electrode, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device Download PDF

Info

Publication number
JP2006127782A
JP2006127782A JP2004310793A JP2004310793A JP2006127782A JP 2006127782 A JP2006127782 A JP 2006127782A JP 2004310793 A JP2004310793 A JP 2004310793A JP 2004310793 A JP2004310793 A JP 2004310793A JP 2006127782 A JP2006127782 A JP 2006127782A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
composite electrode
metal oxide
oxide composite
titanium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004310793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Nakayama
慶祐 中山
Takaya Kubo
貴哉 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Oil Corp filed Critical Nippon Oil Corp
Priority to JP2004310793A priority Critical patent/JP2006127782A/en
Publication of JP2006127782A publication Critical patent/JP2006127782A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2027Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • H01G9/2031Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2004Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte
    • H01G9/2013Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte the electrolyte comprising ionic liquids, e.g. alkyl imidazolium iodide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal-metal oxide composite electrode having an excellent industrial productivity and a uniform and sufficient surface roughness, and to provide a dye-sensitized photoelectric conversion device having a large photoelectric current by adsorbing the sensitization dye on the metal-metal oxide composite oxide electrode. <P>SOLUTION: A metal selected from among titanium, tantalum, niobium, tungsten and zirconium, or an alloy consisting of mainly the metals, is electrolytically oxidized in an electrolyte solution containing ions including halogen atoms, and thereby the metal-metal oxide composite electrode having the uniform and sufficient roughness can be manufactured and the dye-sensitized photoelectric conversion device having the large photoelectric current is obtained using the composite electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は金属−金属酸化物複合電極及びその製造方法、並びにその方法により製造された金属−金属酸化物複合電極を含む光電変換素子に関する。   The present invention relates to a metal-metal oxide composite electrode, a manufacturing method thereof, and a photoelectric conversion element including the metal-metal oxide composite electrode manufactured by the method.

光電変換素子は各種のセンサー、複写機、光発電装置等に用いられている。光電変換素子には金属を用いたもの、半導体を用いたもの、有機顔料や色素を用いたもの、これらを組み合わせたもの等、様々な方式が実用化されている。   Photoelectric conversion elements are used in various sensors, copiers, photovoltaic devices and the like. Various systems such as those using metals, semiconductors, organic pigments and dyes, and combinations thereof have been put to practical use as photoelectric conversion elements.

例えば、1991年にグレッツェルらが発表した色素増感型太陽電池は、ルテニウム錯体によって分光増感されたチタニア多孔質薄膜を作用電極とする湿式太陽電池であり、シリコン太陽電池並みの性能が得られることが報告されている(非特許文献1参照)。この技術によれば、チタニア等の安価な酸化物半導体微粒子をその支持体である透明電極上に塗布することで成膜し、色素を吸着させるだけで優れた光電変換素子となるため、安価な光電変換素子を提供することができるという利点がある。
ビィ・オレガン 外,「ネイチャー(Nature)」,1991年,第353巻,p.737−739
For example, a dye-sensitized solar cell announced by Gretzell et al. In 1991 is a wet solar cell using a titania porous thin film spectrally sensitized with a ruthenium complex as a working electrode, and can perform as high as a silicon solar cell. Has been reported (see Non-Patent Document 1). According to this technology, inexpensive oxide semiconductor fine particles such as titania are formed on a transparent electrode that is a support, and a film is formed. By simply adsorbing a dye, an excellent photoelectric conversion element is obtained. There is an advantage that a photoelectric conversion element can be provided.
By Oregan et al., “Nature”, 1991, Vol. 353, p. 737-739

しかしながら、酸化物半導体微粒子と透明電極との密着性は必ずしも高くなく、酸化物半導体微粒子の剥離や電気的接合に問題があった。一方、種々の水溶液中にて金属を陽極、任意の導電性材料を陰極とし、電圧を印加することにより、金属を電気化学的に酸化し、表面にその酸化物を形成する電解酸化法が知られている。電解酸化法を用いると、基板と酸化物の密着性が強く電気的な接合に優れ、他の酸化物膜の製造方法に比べて成膜速度が速く、導電性基板が大面積であっても均一に成膜できるという利点がある。ところが、酸化物半導体電極として好適なチタン、タンタル、ニオブ、タングステン、ジルコニウム等の金属にこの手法を適用すると、強固な酸化皮膜が得られるものの、投影面積に対する表面積の割合、すなわち表面粗度が小さく、小さな光電流しか取り出せないという問題があった。   However, the adhesion between the oxide semiconductor fine particles and the transparent electrode is not necessarily high, and there has been a problem in peeling and electrical bonding of the oxide semiconductor fine particles. On the other hand, an electrolytic oxidation method is known in which a metal is used as an anode and an arbitrary conductive material is used as a cathode in various aqueous solutions, and a metal is electrochemically oxidized to form the oxide on the surface. It has been. When electrolytic oxidation is used, the adhesion between the substrate and the oxide is strong, and electrical bonding is excellent. Even when the conductive substrate is large in area, the deposition rate is faster than other oxide film manufacturing methods. There is an advantage that the film can be formed uniformly. However, when this technique is applied to metals such as titanium, tantalum, niobium, tungsten, and zirconium suitable as oxide semiconductor electrodes, a strong oxide film can be obtained, but the ratio of the surface area to the projected area, that is, the surface roughness is small. There was a problem that only a small photocurrent could be taken out.

本発明はこのような実状に鑑み成されたものであり、工業的生産性に優れ、均一でかつ十分な表面粗度をもつ金属−金属酸化物複合電極及びその製造方法、並びにその金属−金属酸化物複合電極を用いた光電流の大きい色素増感型光電変換素子を提供する。   The present invention has been made in view of such a situation, and has excellent industrial productivity, uniform and sufficient surface roughness, a metal-metal oxide composite electrode, a method for producing the same, and the metal-metal. Provided is a dye-sensitized photoelectric conversion element having a large photocurrent using an oxide composite electrode.

すなわち、本発明は、チタン、タンタル、ニオブ、タングステン及びジルコニウムから選ばれる金属、若しくはこれらの金属を主とする合金を、ハロゲン原子を含有するイオンを含む電解質溶液中で電解酸化することを特徴とする金属−金属酸化物複合電極の製造方法に関する。   That is, the present invention is characterized in that a metal selected from titanium, tantalum, niobium, tungsten and zirconium, or an alloy mainly containing these metals is electrolytically oxidized in an electrolyte solution containing an ion containing a halogen atom. The present invention relates to a method for producing a metal-metal oxide composite electrode.

また本発明は、前記ハロゲン原子が塩素原子であることを特徴とする前記記載の金属−金属酸化物複合電極の製造方法に関する。
また本発明は、電解質溶液に過塩素酸が含まれることを特徴とする前記記載の金属−金属酸化物複合電極の製造方法に関する。
The present invention also relates to the above-described method for producing a metal-metal oxide composite electrode, wherein the halogen atom is a chlorine atom.
The present invention also relates to the above-described method for producing a metal-metal oxide composite electrode, wherein perchloric acid is contained in the electrolyte solution.

また、本発明は、チタンまたはチタンを含む合金を電解酸化することにより、チタン−チタン酸化物複合電極を製造することを特徴とする前記記載の金属−金属酸化物複合電極の製造方法に関する。
また、本発明は、電解酸化の際の最高印加電圧が14V以上であることを特徴とする前記記載の金属−金属酸化物複合電極の製造方法に関する。
The present invention also relates to the above-described method for producing a metal-metal oxide composite electrode, wherein a titanium-titanium oxide composite electrode is produced by electrolytic oxidation of titanium or an alloy containing titanium.
The present invention also relates to the above-described method for producing a metal-metal oxide composite electrode, wherein the maximum applied voltage during electrolytic oxidation is 14 V or more.

また、本発明は、前記記載の方法で製造された金属−金属酸化物複合電極に関する。   The present invention also relates to a metal-metal oxide composite electrode produced by the method described above.

さらに、本発明は、前記記載の方法で製造された金属−金属酸化物複合電極、色素及び電荷輸送材料を含むことを特徴とする色素増感光電変換素子に関する。   Furthermore, the present invention relates to a dye-sensitized photoelectric conversion element comprising a metal-metal oxide composite electrode produced by the method described above, a dye, and a charge transport material.

以下、本発明について詳述する。
本発明の金属−金属酸化物複合電極に用いる金属は、チタン、タンタル、ニオブ、タングステン及びジルコニウムから選ばれる金属である。これらは金属単体であっても合金であっても良い。
合金を用いる場合は、合金中に含まれるチタン、タンタル、ニオブ、タングステン及びジルコニア以外の元素は電解酸化の条件で大部分が溶出する元素を用いるのが好ましい。合金中のチタン、タンタル、ニオブ、タングステン及びジルコニアが合金全体に占める割合は30重量%以上が好ましく、50重量%以上がより好ましく、70重量%以上が最も好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The metal used for the metal-metal oxide composite electrode of the present invention is a metal selected from titanium, tantalum, niobium, tungsten and zirconium. These may be a single metal or an alloy.
In the case of using an alloy, it is preferable to use an element that largely elutes under the conditions of electrolytic oxidation for elements other than titanium, tantalum, niobium, tungsten and zirconia contained in the alloy. The proportion of titanium, tantalum, niobium, tungsten and zirconia in the alloy is preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and most preferably 70% by weight or more.

金属−金属酸化物複合電極の使用目的が色素増感型光電変換素子である場合、金属としてはチタンが特に好ましく、合金としてはチタンを含む合金が特に好ましい。チタンまたはその合金としては、酸素、鉄、窒素、水素で材質を調製した工業用純チタンや、ある程度のプレス成形性を有する低合金系のチタン合金を用いることができ、JIS(日本工業規格)1種、2種、3種、4種の各種工業用純チタンや、ニッケル、ルテニウム、タンタル、パラジウム等を添加し耐食性を向上させた合金、アルミニウム、バナジウム、モリブデン、錫、鉄、クロム、ニオブ等を添加した合金等をその一例として挙げられる。また形状に関しては、チタンまたはその合金の板、ロッド、メッシュ等の様々な形状に加え、板、ロッド、メッシュといった形状の異種導電性材料表面にチタンまたはその合金を膜として成長させたもの、板、ロッド、メッシュといった形状の半導体もしくは絶縁性材料表面にチタンまたはその合金を膜として成長させたもの等挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、表面の平滑性に関しては、電解酸化工程においては、複雑な形状の表面構造であってもチタニアを成長させることが可能であり、その平滑性は制限されない。   When the purpose of using the metal-metal oxide composite electrode is a dye-sensitized photoelectric conversion element, titanium is particularly preferable as the metal, and an alloy containing titanium is particularly preferable as the alloy. As titanium or an alloy thereof, industrial pure titanium prepared with oxygen, iron, nitrogen, or hydrogen, or a low alloy titanium alloy having a certain degree of press formability can be used. JIS (Japanese Industrial Standard) 1 type, 2 types, 3 types, 4 types of various industrial pure titanium, alloys with improved corrosion resistance by adding nickel, ruthenium, tantalum, palladium, etc., aluminum, vanadium, molybdenum, tin, iron, chromium, niobium An example of such an alloy is that an alloy is added. As for the shape, in addition to various shapes such as titanium or its alloy plates, rods, meshes, etc., the plate, rods, meshes, etc. grown on titanium or its alloys as a film on the surface of different types of conductive materials, plates However, the present invention is not limited to these. Examples include, but are not limited to, those obtained by growing titanium or an alloy thereof as a film on the surface of a semiconductor or insulating material such as a rod or mesh. Regarding surface smoothness, titania can be grown in the electrolytic oxidation process even if the surface structure has a complicated shape, and the smoothness is not limited.

本発明において電解酸化は、電解質溶液中で金属またはその合金を陽極、任意の導電材料を陰極とし、電圧をかけることにより、陽極表面上にその酸化物を形成する技術であり、電解酸化処理中に金属またはその合金が陽極である状態が一度でもあればよく、陽極と陰極を交互に実施する場合も含む。
電解酸化は、通常、印加電圧が5〜200V、好ましくは10〜150V、より好ましくは14V〜110Vである。電流密度が0.2〜500mA/cm、好ましくは0.5〜100mA/cmの範囲で、1分〜24時間、好ましくは5分〜10時間行われる。
また、陽極酸化時の電解質溶液の温度は0〜50℃が好ましく、より好ましくは0〜40℃である。
In the present invention, electrolytic oxidation is a technique in which a metal or an alloy thereof is used as an anode in an electrolyte solution, an arbitrary conductive material is used as a cathode, and an oxide is formed on the surface of the anode by applying a voltage. In addition, the state in which the metal or its alloy is the anode is sufficient even once, and includes the case where the anode and the cathode are alternately performed.
In the electrolytic oxidation, the applied voltage is usually 5 to 200 V, preferably 10 to 150 V, more preferably 14 V to 110 V. Current density 0.2~500mA / cm 2, preferably in the range of 0.5~100mA / cm 2, ~24 hours 1 minute, preferably takes place 5 minutes to 10 hours.
Moreover, 0-50 degreeC is preferable and, as for the temperature of the electrolyte solution at the time of anodizing, More preferably, it is 0-40 degreeC.

電解酸化に用いられる電解質溶液としては、金属またはその合金をアノード分極した際に、金属もしくはその合金を溶解させることができる溶解力が必要である。本発明において用いる電解質溶液には、ハロゲン原子を含有するイオンが含まれることが必須である。ここでいうハロゲン原子を含有するイオンとは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素の原子のいずれかを含有するイオンであり、具体的にはフッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、臭素酸イオン、ヨウ素酸イオン、亜塩素酸イオン、亜臭素酸イオン、次亜塩素酸イオン、次亜臭素酸イオン、次亜ヨウ素酸イオン等が挙げられる。これらのイオンは、単独でもよいし、二種以上の混合物として用いることも可能である。   The electrolyte solution used for the electrolytic oxidation needs a dissolving power capable of dissolving the metal or its alloy when the metal or its alloy is subjected to anodic polarization. It is essential that the electrolyte solution used in the present invention contains an ion containing a halogen atom. The ion containing a halogen atom here is an ion containing any atom of fluorine, chlorine, bromine and iodine, specifically, fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, Examples include perchlorate ion, chlorate ion, bromate ion, iodate ion, chlorite ion, bromite ion, hypochlorite ion, hypobromite ion, hypoiodite ion and the like. These ions may be used alone or as a mixture of two or more.

これらのイオンを含む電解質溶液としては、水系、非水系のいずれも使用可能であるが、水系が好ましい。具体的には、ハロゲン原子を含有するイオンを形成する酸もしくは塩の水溶液が用いられる。その濃度は、酸もしくは塩として、0.0001〜10容量%が好ましく、より好ましくは0.0005〜5容量%、さらに好ましくは0.0005〜1容量%の範囲である。
本発明においては、ハロゲン原子として塩素原子が好ましく、電解質溶液としては過塩素酸水溶液が特に好適である。
The electrolyte solution containing these ions can be either aqueous or non-aqueous, but is preferably aqueous. Specifically, an aqueous solution of an acid or salt that forms ions containing a halogen atom is used. The concentration of the acid or salt is preferably 0.0001 to 10% by volume, more preferably 0.0005 to 5% by volume, and still more preferably 0.0005 to 1% by volume.
In the present invention, a chlorine atom is preferable as the halogen atom, and a perchloric acid aqueous solution is particularly preferable as the electrolyte solution.

電解質溶液には、ハロゲン原子を含有するイオンを形成する酸もしくは塩とは異種の酸性化合物を含有させても良い。このような異種の酸性化合物を含有させることにより、陽極酸化速度を促進または抑制するといった、反応速度を制御することができる。
かかる酸性化合物としては、前述のハロゲン化物もしくはその酸化体イオンの酸の他、硫酸、硝酸、酢酸、過酸化水素、シュウ酸、リン酸、クロム酸、グリセロリン酸等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。その濃度は、ハロゲン原子含有イオンに対して、モル比で0.001〜1000が好ましく、より好ましくは0.01〜50、さらに好ましくは0.04〜5の範囲で用いられる。
The electrolyte solution may contain an acidic compound different from the acid or salt that forms ions containing halogen atoms. By containing such different kinds of acidic compounds, the reaction rate can be controlled, such as promoting or suppressing the anodic oxidation rate.
Examples of such acidic compounds include sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, hydrogen peroxide, oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, glycerophosphoric acid and the like in addition to the above-mentioned halide or acid of its oxidant ion. Is not to be done. The concentration is preferably 0.001 to 1000, more preferably 0.01 to 50, and still more preferably 0.04 to 5 in terms of molar ratio to the halogen atom-containing ions.

上記の方法により十分な表面粗度をもつ金属−金属酸化物複合電極を得ることができる。得られる金属酸化物の形状は、電解酸化条件、電解液種類、濃度によりスポンジ状、チューブ状等様々なものが得られる。   By the above method, a metal-metal oxide composite electrode having a sufficient surface roughness can be obtained. The shape of the metal oxide to be obtained can be various, such as a sponge shape and a tube shape, depending on the electrolytic oxidation conditions, the type of electrolyte, and the concentration.

得られた金属−金属酸化物複合電極は、必要により、加熱処理、水蒸気処理、紫外線照射等の後処理を行うことで、金属酸化物の結晶構造を成長させることができる。例えば、加熱処理の場合、100℃〜1200℃の温度で10分〜500分、好ましくは、300℃〜800℃の温度で30分〜160分処理を行うことで、その結晶性が向上することが期待できる。これらの処理により、構造体は崩壊しない。   If necessary, the obtained metal-metal oxide composite electrode can be subjected to post-treatment such as heat treatment, water vapor treatment, and ultraviolet irradiation to grow a crystal structure of the metal oxide. For example, in the case of heat treatment, the crystallinity is improved by performing the treatment at a temperature of 100 ° C. to 1200 ° C. for 10 minutes to 500 minutes, preferably at a temperature of 300 ° C. to 800 ° C. for 30 minutes to 160 minutes. Can be expected. By these treatments, the structure does not collapse.

得られた金属−金属酸化物複合電極上にさらに酸化物半導体を形成してもよい。酸化物半導体を形成する方法としては、真空蒸着法、化学的蒸着法、スパッタリング法などの気相法、スピンコート法、ディップコート法、液相成長法などの液相法、溶射法や固相反応を用いた方法などの固相法、熱処理法、半導体微粒子コロイドを塗布する方法が挙げられる。   An oxide semiconductor may be further formed on the obtained metal-metal oxide composite electrode. As a method for forming an oxide semiconductor, a vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a chemical deposition method, or a sputtering method, a liquid phase method such as a spin coating method, a dip coating method, or a liquid phase growth method, a thermal spraying method, or a solid phase method. Examples include a solid phase method such as a method using a reaction, a heat treatment method, and a method of applying a semiconductor fine particle colloid.

半導体微粒子の粒径は一般にnm〜μmのオーダーであるが、投影面積を円に換算したときの直径から求めた一次粒子の粒径は好ましくは5〜200nm、より好ましくは8〜100nmである。また、分散液中の二次粒子の平均粒径は好ましくは0.01〜10μmである。   The particle size of the semiconductor fine particles is generally on the order of nm to μm, but the particle size of the primary particles obtained from the diameter when the projected area is converted into a circle is preferably 5 to 200 nm, more preferably 8 to 100 nm. The average particle size of the secondary particles in the dispersion is preferably 0.01 to 10 μm.

好ましい塗布方法の例としては、アプリケーション系としてローラ法、ディップ法等、メータリング系としてエアーナイフ法、ブレード法等、またアプリケーションとメータリングを同一部分にできるものとしてワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法等が挙げられる。また汎用機としてスピン法やスプレー法も好ましい。湿式印刷方法としては凸版、オフセット及びグラビアの三大印刷法をはじめ、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等が好ましい。これらの中から液粘度やウェット厚さに応じて成膜方法を選択してよい。   Examples of preferred coating methods include roller methods, dip methods, etc. as application systems, air knife methods, blade methods, etc. as metering systems, and wire bar methods, slide hopper methods, etc., as applications and metering can be made the same part. Examples include the extrusion method and the curtain method. Moreover, a spin method and a spray method are also preferable as a general purpose machine. As the wet printing method, intaglio, rubber plate, screen printing and the like are preferred, including the three major printing methods of letterpress, offset and gravure. A film forming method may be selected from these according to the liquid viscosity and the wet thickness.

半導体微粒子を金属−金属酸化物複合電極上に塗布した後、半導体微粒子同士の電気的接触を向上させるとともに、塗膜強度や金属−金属酸化物複合電極との密着性を向上させるために、加熱処理するのが好ましい。加熱処理においては、100℃〜1200℃の温度で10分〜500分、好ましくは、300℃〜800℃の温度で30分〜160分処理を行う。   After coating the semiconductor fine particles on the metal-metal oxide composite electrode, heating is performed to improve the electrical contact between the semiconductor fine particles and to improve the coating strength and the adhesion with the metal-metal oxide composite electrode. It is preferable to process. In the heat treatment, the treatment is performed at a temperature of 100 ° C. to 1200 ° C. for 10 minutes to 500 minutes, preferably at a temperature of 300 ° C. to 800 ° C. for 30 minutes to 160 minutes.

加熱処理後、四塩化チタン水溶液を用いた化学メッキ処理や三塩化チタン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理、またはフッ化チタンやヘキサフルオロチタン酸アンモニウム、硫酸チタニルを含む水溶液を用いた結晶の液相成長を施すことで、半導体微粒子同士及び金属−金属酸化物複合電極と半導体微粒子との密着性をさらに向上させることもできる。   After heat treatment, chemical plating treatment using titanium tetrachloride aqueous solution, electrochemical plating treatment using titanium trichloride aqueous solution, or crystal liquid using aqueous solution containing titanium fluoride, ammonium hexafluorotitanate, titanyl sulfate By performing the phase growth, the adhesion between the semiconductor fine particles and between the metal-metal oxide composite electrode and the semiconductor fine particles can be further improved.

前記のように作製された金属−金属酸化物複合電極は色素増感型光電変換素子に好ましく用いることができる。色素増感型光電変換素子は、好ましくは図1に示すように導電層1、感光層2、電荷輸送層3および透明対極導電層4をこの順に積層した構成を有する。本発明では導電層1に金属−金属酸化物複合電極の金属部分を用い、感光層2に金属−金属酸化物複合電極の金属酸化物部分を用いる。光電変換素子に強度を付与するために、透明導電層4の下地として透明基板5を設けてもよい。なお、本発明では対極導電層4および任意で設ける基板5からなる層を対極と呼び、対極は透明であることを要する。このような光電変換素子のうち、発電をさせるために外部負荷に接続したものが光電池であり、光学的情報のセンシングを目的に作られたものが光センサーである。光電池の中で、電荷輸送材料が主としてイオン輸送材料からなるものを光電気化学電池と呼び、また太陽光による発電を主目的とするものを太陽電池と呼ぶ。   The metal-metal oxide composite electrode produced as described above can be preferably used for a dye-sensitized photoelectric conversion element. The dye-sensitized photoelectric conversion element preferably has a configuration in which a conductive layer 1, a photosensitive layer 2, a charge transport layer 3, and a transparent counter electrode conductive layer 4 are laminated in this order as shown in FIG. In the present invention, the metal portion of the metal-metal oxide composite electrode is used for the conductive layer 1, and the metal oxide portion of the metal-metal oxide composite electrode is used for the photosensitive layer 2. In order to impart strength to the photoelectric conversion element, a transparent substrate 5 may be provided as a base of the transparent conductive layer 4. In the present invention, the layer composed of the counter electrode conductive layer 4 and the optional substrate 5 is called a counter electrode, and the counter electrode needs to be transparent. Among such photoelectric conversion elements, a photovoltaic cell is connected to an external load in order to generate power, and a photoelectric sensor is a sensor made for the purpose of sensing optical information. Among photovoltaic cells, those in which the charge transport material is mainly composed of an ion transport material are called photoelectrochemical cells, and those whose main purpose is power generation by sunlight are called solar cells.

図1に示す光電変換素子において、色素により増感した金属酸化物を含む感光層2に入射した光は色素等を励起し、励起された色素等中の高エネルギーの電子は金属酸化物の伝導体に渡され、さらに拡散して導電層1に到達する。このとき色素は酸化体となっている。光電池において、導電層1中の電子が外部回路で仕事をしながら透明対極導電層4及び電荷輸送層3を経て色素の酸化体に戻り、色素が再生する。感光層2はアノードとして働き、透明対極導電層4はカソードとして働く。それぞれの層の境界では、各層の構成成分同士が相互に拡散混合してもよい。   In the photoelectric conversion element shown in FIG. 1, light incident on the photosensitive layer 2 containing a metal oxide sensitized by a dye excites the dye and the high-energy electrons in the excited dye and the like are conducted by the metal oxide. It is passed to the body and further diffuses to reach the conductive layer 1. At this time, the dye is an oxidant. In the photovoltaic cell, electrons in the conductive layer 1 return to the oxidant of the dye through the transparent counter electrode conductive layer 4 and the charge transport layer 3 while working in the external circuit, and the dye is regenerated. The photosensitive layer 2 serves as an anode, and the transparent counter electrode conductive layer 4 serves as a cathode. The constituent components of each layer may be diffused and mixed with each other at the boundary between the layers.

金属−金属酸化物複合電極は、適切な増感色素を吸着させることにより金属部分が導電層に、金属酸化物部分が感光層になる。感光層において、色素増感した金属酸化物は感光体として作用し、光を吸収して電荷分離を行い電子と正孔を生じる。光吸収及びこれによる電子及び正孔の発生は主として色素において起こり、金属酸化物はこの電子を受け取り伝達する役割を担う。すなわち、金属酸化物は光励起下で伝導体電子によるアノード電流を与えるn型半導体である。   In the metal-metal oxide composite electrode, by adsorbing an appropriate sensitizing dye, the metal portion becomes a conductive layer and the metal oxide portion becomes a photosensitive layer. In the photosensitive layer, the dye-sensitized metal oxide acts as a photoconductor, absorbs light, separates charges, and generates electrons and holes. Light absorption and the generation of electrons and holes thereby occur mainly in the dye, and the metal oxide plays a role in receiving and transmitting these electrons. That is, a metal oxide is an n-type semiconductor that provides an anode current due to conductor electrons under photoexcitation.

感光層に用いる金属酸化物は、金属化合物の溶液で処理してもよい。金属化合物としては、例えばスカンジウム、イットリウム、ランタノイド、ハフニウム、ニオブ、タンタル、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、アルミニウム、亜鉛、ストロンチウム、タングステン、ジルコニウム及びスズからなる群から選ばれる金属のアルコキシド、ハロゲン化物等が使用できる。金属化合物の溶液は通常水溶液またはアルコール溶液である。なお、処理とは金属酸化物に色素を吸着させる前に、該金属酸化物と上記溶液をある時間接触させる操作をいう。接触後に金属酸化物に上記金属化合物が吸着していてもしていなくてもよい。処理の具体的方法としては、金属酸化物を該溶液に浸漬する方法が好ましい例として挙げられる。また、溶液をスプレー状に一定時間吹き付ける方法も適用できる。浸漬する際の溶液の温度は特に限定されないが、典型的には−10〜70℃であり、好ましくは0〜40℃である。浸漬する時間は特に限定されず、典型的には1分から24時間であり、好ましくは30分から15時間である。浸漬の後、金属酸化物を水等の溶媒で洗浄してもよい。また、浸漬やスプレー処理によって金属半導体に付着した物質の結合を強めるために加熱してもよい。加熱条件は、上述した条件と同様に設定すればよい。   The metal oxide used for the photosensitive layer may be treated with a solution of a metal compound. Examples of the metal compound include scandium, yttrium, lanthanoid, hafnium, niobium, tantalum, gallium, indium, germanium, aluminum, zinc, strontium, tungsten, zirconium, and metal alkoxides and halides. it can. The solution of the metal compound is usually an aqueous solution or an alcohol solution. The treatment refers to an operation of bringing the metal oxide into contact with the solution for a certain period of time before adsorbing the pigment to the metal oxide. The metal compound may or may not be adsorbed on the metal oxide after contact. As a specific method for the treatment, a method in which a metal oxide is immersed in the solution is given as a preferred example. Further, a method in which the solution is sprayed for a predetermined time can be applied. Although the temperature of the solution at the time of immersion is not specifically limited, Typically, it is -10-70 degreeC, Preferably it is 0-40 degreeC. The immersion time is not particularly limited, and is typically 1 minute to 24 hours, preferably 30 minutes to 15 hours. After the immersion, the metal oxide may be washed with a solvent such as water. Moreover, you may heat in order to strengthen the coupling | bonding of the substance adhering to the metal semiconductor by immersion or a spray process. The heating conditions may be set similarly to the above-described conditions.

感光層に用いる増感色素は、可視域や近赤外域に吸収特性を有し半導体を増感し得るものであれば特に限定されないが、金属錯体色素、有機色素、天然色素、半導体が好ましい。色素の分子中にカルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホニル基、ホスホニル基、カルボキシルアルキル基、ヒドロキシアルキル基、スルホニルアルキル基、ホスホニルアルキル基などの官能基を有するものが好適に用いられる。金属錯体色素としては、ルテニウム、オスミウム、鉄、コバルト、亜鉛、水銀の錯体(例えばメリクルクロム)や、金属フタロシアニン、クロロフィル等を用いることができる。また、有機色素としては、シアニン系色素、ヘミシアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、金属フリーフタロシアニン系色素等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。色素として用いることができる半導体としては、i型の光吸収係数が大きなアモルファス半導体や直接遷移型半導体、量子サイズ効果を示し、可視光を効率よく吸収する微粒子半導体が好ましい。通常、各種の半導体や金属錯体色素や有機色素の一種、または光電変換の波長域をできるだけ広くし、かつ変換効率を上げるため、二種類以上の色素を混合することができる。また目的とする光源の波長域と強度分布に合わせるように、混合する色素とその割合を選ぶことができる。   The sensitizing dye used in the photosensitive layer is not particularly limited as long as it has absorption characteristics in the visible region and near infrared region and can sensitize the semiconductor, but metal complex dyes, organic dyes, natural dyes, and semiconductors are preferable. Those having a functional group such as carboxyl group, hydroxyl group, sulfonyl group, phosphonyl group, carboxylalkyl group, hydroxyalkyl group, sulfonylalkyl group, phosphonylalkyl group in the molecule of the dye are preferably used. As the metal complex dye, a complex of ruthenium, osmium, iron, cobalt, zinc, mercury (for example, mellicle chromium), metal phthalocyanine, chlorophyll, or the like can be used. Examples of organic dyes include, but are not limited to, cyanine dyes, hemicyanine dyes, merocyanine dyes, xanthene dyes, triphenylmethane dyes, metal-free phthalocyanine dyes, and the like. As a semiconductor that can be used as a dye, an amorphous semiconductor having a large i-type light absorption coefficient, a direct transition semiconductor, or a fine particle semiconductor that exhibits a quantum size effect and efficiently absorbs visible light is preferable. Usually, one of various semiconductors, metal complex dyes and organic dyes, or two or more kinds of dyes can be mixed in order to make the wavelength range of photoelectric conversion as wide as possible and increase the conversion efficiency. Further, the dye to be mixed and its ratio can be selected so as to match the wavelength range and intensity distribution of the target light source.

色素を金属酸化物に付着させる方法としては、溶媒に色素を溶解させた溶液を、金属酸化物上にスプレーコートやスピンコートなどにより塗布した後、乾燥する方法により形成することができる。この場合、適当な温度に基板を加熱しても良い。または金属酸化物を溶液に浸漬して吸着させる方法を用いることも出来る。浸漬する時間は色素が十分に吸着すれば特に制限されることはないが、好ましくは10分〜30時間、より好ましくは10分〜20時間である。また、必要に応じて浸漬する際に溶媒や基板を加熱しても良い。好ましくは溶液にする場合の色素の濃度としては、1〜1000mmol/L、好ましくは10〜500mmol/L程度である。   As a method for attaching the dye to the metal oxide, a solution in which the dye is dissolved in a solvent is applied on the metal oxide by spray coating, spin coating, or the like, and then dried. In this case, the substrate may be heated to an appropriate temperature. Alternatively, a method in which a metal oxide is immersed in a solution and adsorbed can be used. The immersion time is not particularly limited as long as the dye is sufficiently adsorbed, but is preferably 10 minutes to 30 hours, more preferably 10 minutes to 20 hours. Moreover, you may heat a solvent and a board | substrate when immersing as needed. The concentration of the dye in the case of a solution is preferably about 1 to 1000 mmol / L, preferably about 10 to 500 mmol / L.

用いる溶媒は特に制限されるものではないが、水及び有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノールなどのアルコール類、アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、グルタロニトリルなどのニトリル類、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンなどの芳香族炭化水素、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、2−ブタノンなどのケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ニトロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホアミド、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメトキシエタン、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、スルホラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸エチルジメチル、リン酸トリブチル、リン酸トリペンチル、リン酸トリへキシル、リン酸トリヘプチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリノニル、リン酸トリデシル、リン酸トリス(トリフフロロメチル)、リン酸トリス(ペンタフロロエチル)、リン酸トリフェニルポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどが挙げられる。   The solvent to be used is not particularly limited, but water and an organic solvent are preferably used. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, and t-butanol, acetonitrile, propionitrile, methoxypropionitrile, glutaronitrile, and the like. Nitriles, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, o-xylene, m-xylene and p-xylene, aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane and heptane, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, acetone and methyl ethyl ketone , Ketones such as diethyl ketone and 2-butanone, ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran, ethylene carbonate, propylene carbonate, nitromethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoa , Dimethoxyethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, dimethoxyethane, adiponitrile, methoxyacetonitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, dimethyl sulfoxide, dioxolane, sulfolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, Ethyl dimethyl phosphate, tributyl phosphate, tripentyl phosphate, trihexyl phosphate, triheptyl phosphate, trioctyl phosphate, trinonyl phosphate, tridecyl phosphate, tris phosphate (trifluoromethyl), tris phosphate (pentafluoro) Ethyl), triphenyl polyethylene glycol phosphate, polyethylene glycol and the like.

色素間の凝集等の相互作用を低減するために、界面活性剤としての性質を持つ無色の化合物を色素吸着液に添加し、金属酸化物に共吸着させてもよい。このような無色の化合物の例としては、カルボキシル基やスルホ基を有するコール酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、タウロデオキシコール酸等のステロイド化合物やスルホン酸塩類等が挙げられる。   In order to reduce the interaction such as aggregation between the dyes, a colorless compound having properties as a surfactant may be added to the dye adsorbing solution and co-adsorbed on the metal oxide. Examples of such colorless compounds include steroid compounds such as cholic acid having a carboxyl group or sulfo group, deoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, taurodeoxycholic acid, sulfonates, and the like.

未吸着の色素は、吸着工程後、速やかに洗浄により除去するのが好ましい。洗浄は湿式洗浄槽中でアセトニトリル、アルコール系溶媒等を用いて行うのが好ましい。   It is preferable to remove the unadsorbed dye by washing immediately after the adsorption step. Washing is preferably performed using acetonitrile, an alcohol solvent or the like in a wet washing tank.

色素を吸着させた後、アミン類、4級アンモニウム塩、少なくとも1つのウレイド基を有するウレイド化合物、少なくとも1つのシリル基を有するシリル化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等を用いて、金属酸化物の表面を処理してもよい。好ましいアミン類の例としては、ピリジン、4−t−ブチルピリジン、ポリビニルピリジン等が挙げられる。好ましい4級アンモニウム塩の例としてはテトラブチルアンモニウムヨージド、テトラヘキシルアンモニウムヨージド等が挙げられる。これらは有機溶媒に溶解して用いてもよく、液体の場合はそのまま用いてもよい。   After adsorbing the dye, a metal using an amine, a quaternary ammonium salt, a ureido compound having at least one ureido group, a silyl compound having at least one silyl group, an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, etc. The oxide surface may be treated. Examples of preferred amines include pyridine, 4-t-butylpyridine, polyvinylpyridine and the like. Examples of preferable quaternary ammonium salts include tetrabutylammonium iodide and tetrahexylammonium iodide. These may be used by dissolving in an organic solvent, or may be used as they are in the case of a liquid.

電荷輸送層は、色素の酸化体に電子を補充する機能を有する電荷輸送材料を含有する。本発明で用いる電荷輸送材料は、イオンが関わる電荷輸送材料であっても、固体中のキャリア移動が関わる電荷輸送材料であってもよい。イオンが関わる電荷輸送材料としては、酸化還元対イオンが溶解した溶液、酸化還元対の溶液をポリマーマトリックスのゲルに含浸したゲル電解質組成物、固体電解質組成物等が挙げられ、固体中のキャリア移動が関わる電荷輸送材料としては、電子輸送材料や正孔輸送材料等が挙げられる。これらの電荷輸送材料は複数併用してもよい。   The charge transport layer contains a charge transport material having a function of replenishing electrons to the oxidant of the dye. The charge transport material used in the present invention may be a charge transport material related to ions or a charge transport material related to carrier movement in a solid. Examples of the charge transport material in which ions are involved include a solution in which a redox counter ion is dissolved, a gel electrolyte composition in which a polymer matrix gel is impregnated with a solution of a redox pair, a solid electrolyte composition, and the like. Examples of the charge transport material involved in the electron transport material include an electron transport material and a hole transport material. A plurality of these charge transport materials may be used in combination.

イオンがかかわる電荷輸送材料としての電解液は、電解質、溶媒及び添加物から構成されることが好ましい。電解液に用いる電解質の例としては、ヨウ素とヨウ化物(LiI、NaI、KI、CsI、CaI等の金属ヨウ化物、テトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の4級アンモニウム化合物ヨウ素塩等)の組み合わせ、臭素と臭化物(LiBr、NaBr、KBr、CsBr、CaBr、CaBr等の金属臭化物、テトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド等の4級アンモニウム化合物臭素塩等)の組み合わせ、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩やフェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノン等が挙げられる。中でも、Iと、LiI又はピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の4級アンモニウム化合物ヨウ素塩とを組み合わせた電解質が好ましい。電解質は混合して用いてもよい。 The electrolyte solution as a charge transport material involving ions is preferably composed of an electrolyte, a solvent, and an additive. Examples of the electrolyte used in the electrolytic solution, iodine and iodide (LiI, NaI, KI, CsI, metal iodide such as CaI 2, tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, quaternary ammonium such as imidazolium iodide A combination of bromine and bromide (metal bromide such as LiBr, NaBr, KBr, CsBr, CaBr, CaBr 2 , quaternary ammonium compound bromide such as tetraalkylammonium bromide, pyridinium bromide, etc.) Examples thereof include metal complexes such as Russianate-ferricyanate and ferrocene-ferricinium ions, sulfur compounds such as sodium polysulfide and alkylthiol-alkyldisulfides, viologen dyes, and hydroquinone-quinone. Among them, an electrolyte obtained by combining I 2 and a quaternary ammonium compound iodine salt such as LiI or pyridinium iodide, imidazolium iodide or the like is preferable. The electrolyte may be used as a mixture.

溶媒としては、一般に電気化学セルや電池に用いられる溶媒であればいずれも使用することができる。具体的には、無水酢酸、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート、ニトロメタン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホアミド、エチレンカーボネート、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメトキシエタン、プロピオンニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、スルホラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸エチルジメチル、リン酸トリブチル、リン酸トリペンチル、リン酸トリへキシル、リン酸トリヘプチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリノニル、リン酸トリデシル、リン酸トリス(トリフフロロメチル)、リン酸トリス(ペンタフロロエチル)、リン酸トリフェニルポリエチレングリコール、及びポリエチレングリコール等が使用可能である。特に、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシエタン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジオキソラン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、スルホラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチルが好ましい。また、常温溶融塩類も用いることができる。ここで、常温溶融塩とは、常温において溶融している(即ち液状の)イオン対からなる塩であり、通常、融点が20℃以下であり、20℃を越える温度で液状であるイオン対からなる塩を示すものである。溶媒はその1種を単独で使用しても良いし、また2種以上を混合して使用しても良い。   Any solvent can be used as long as it is generally used in electrochemical cells and batteries. Specifically, acetic anhydride, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, propylene carbonate, nitromethane, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoamide, ethylene carbonate, dimethoxyethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, dimethoxy Ethane, propiononitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, dimethyl sulfoxide, dioxolane, sulfolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, ethyldimethyl phosphate, tributyl phosphate, phosphorus Tripentyl phosphate, trihexyl phosphate, triheptyl phosphate, trioctyl phosphate, trinonyl phosphate, phosphoric acid Tridecyl, tris phosphate (trifluoromethyl), tris phosphate (pentafluoroethyl), triphenyl polyethylene glycol phosphate, polyethylene glycol, and the like can be used. In particular, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl sulfoxide, dimethoxyethane, acetonitrile, γ-butyrolactone, sulfolane, dioxolane, dimethylformamide, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, adiponitrile, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, dimethylsulfoxide , Dioxolane, sulfolane, trimethyl phosphate and triethyl phosphate are preferred. Also, room temperature molten salts can be used. Here, the room temperature molten salt is a salt composed of an ion pair that is melted at room temperature (that is, in a liquid state) and usually has a melting point of 20 ° C. or lower and is a liquid at a temperature exceeding 20 ° C. Is a salt. The solvent may be used alone or in combination of two or more.

また、4−t−ブチルピリジンや、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の塩基性化合物を前述の溶融塩電解質組成物や電解液に添加することが好ましい。塩基性化合物を電解液に添加する場合の好ましい濃度範囲は0.05〜2mol/Lである。溶融塩電解質組成物に添加する場合、塩基性化合物はイオン性基を有することが好ましい。溶融塩電解質組成物全体に対する塩基性化合物の質量比は好ましくは1〜40質量%であり、より好ましくは5〜30質量%である。   Moreover, it is preferable to add basic compounds, such as 4-t-butyl pyridine, 2-picoline, and 2, 6-lutidine, to the above-mentioned molten salt electrolyte composition and electrolyte solution. A preferable concentration range when adding the basic compound to the electrolytic solution is 0.05 to 2 mol / L. When added to the molten salt electrolyte composition, the basic compound preferably has an ionic group. The mass ratio of the basic compound to the entire molten salt electrolyte composition is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass.

ポリマーマトリックスとして使用できる材料としては、高分子マトリックス単体で、あるいは可塑剤の添加や、支持電解質の添加、または可塑剤と支持電解質の添加によって固体状態またはゲル状態が形成されれば特に制限は無く、一般的に用いられるいわゆる高分子化合物を用いることができる。
上記高分子マトリックスとしての特性を示す高分子化合物としては、ヘキサフロロプロピレン、テトラフロロエチレン、トリフロロエチレン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、塩化ビニリデン、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、スチレン、フッ化ビニリデンなどのモノマーを重合または共重合して得られる高分子化合物を挙げることができる。またこれらの高分子化合物は単独で用いても良く、また混合して用いても良い。これらの中でも、特にポリフッ化ビニリデン系高分子化合物が好ましい。
The material that can be used as the polymer matrix is not particularly limited as long as the polymer matrix alone, or the solid state or gel state is formed by the addition of a plasticizer, the addition of a supporting electrolyte, or the addition of a plasticizer and a supporting electrolyte. Generally used so-called polymer compounds can be used.
Examples of the polymer compound exhibiting characteristics as the polymer matrix include hexafluoropropylene, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, ethylene, propylene, acrylonitrile, vinylidene chloride, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, methyl Examples thereof include polymer compounds obtained by polymerizing or copolymerizing monomers such as acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, styrene, and vinylidene fluoride. These polymer compounds may be used alone or in combination. Among these, a polyvinylidene fluoride polymer compound is particularly preferable.

また本発明では、イオン伝導性電解質の代わりに、有機固体正孔輸送材料、無機固体正孔輸送材料、或いはこの両者を組み合わせた材料を使用することができる。   Further, in the present invention, an organic solid hole transport material, an inorganic solid hole transport material, or a material combining both can be used instead of the ion conductive electrolyte.

本発明において好ましく使用できる有機正孔輸送材料の例としては、トリフェニレン誘導体類、オリゴチオフェン化合物、ポリピロール、ポリアセチレン及び/又はその誘導体、ポリ(p−フェニレン)及び/又はその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)及び/又はその誘導体、ポリチエニレンビニレン及び/又はその誘導体、ポリチオフェン及び/又はその誘導体、ポリアニリン及び/又はその誘導体、ポリトルイジン及び/又はその誘導体等の導電性高分子も好ましく使用することができる。その際、ドーパントレベルをコントロールするためにトリス(4−ブロモフェニル)アミニウムヘキサクロロアンチモネートのようなカチオンラジカルを含有する化合物を正孔輸送材料に添加してもよい。また、金属酸化物半導体表面のポテンシャル制御(空間電荷層の補償)を行うためにLi[(CFSON]のような塩を添加してもよい。 Examples of organic hole transport materials that can be preferably used in the present invention include triphenylene derivatives, oligothiophene compounds, polypyrrole, polyacetylene and / or derivatives thereof, poly (p-phenylene) and / or derivatives thereof, and poly (p-phenylene). Conductive polymers such as vinylene) and / or derivatives thereof, polythienylene vinylene and / or derivatives thereof, polythiophene and / or derivatives thereof, polyaniline and / or derivatives thereof, polytoluidine and / or derivatives thereof are preferably used. Can do. At that time, a compound containing a cation radical such as tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate may be added to the hole transport material in order to control the dopant level. Further, a salt such as Li [(CF 3 SO 2 ) 2 N] may be added in order to perform potential control (space charge layer compensation) on the surface of the metal oxide semiconductor.

無機正孔輸送材料としてはp型無機化合物半導体を用いることができ、そのバンドギャップは好ましくは2eV以上、より好ましくは2.5eV以上である。また、p型無機化合物半導体のイオン化ポテンシャルは、色素の正孔を還元するためには色素吸着電極のイオン化ポテンシャルより小さいことが必要である。使用する色素によってp型無機化合物半導体のイオン化ポテンシャルの好ましい範囲は異なるが、一般に好ましくは4.5〜5.5eV、より好ましくは4.7〜5.3eVである。好ましいp型無機化合物半導体は1価の銅を含む化合物半導体であり、その例としてはCuI、CuSCN、CuInSe、Cu(In,Ga)Se、CuGaSe、Cu2O、CuS、CuGaS、CuInS、CuAlSe等が挙げられる。中でも、CuI及びCuSCNが好ましく、CuIが最も好ましい。他のp型無機化合物半導体の例としては、GaP、NiO、CoO、FeO、Bi、MoO、Cr等が挙げられる。 A p-type inorganic compound semiconductor can be used as the inorganic hole transport material, and the band gap is preferably 2 eV or more, more preferably 2.5 eV or more. Further, the ionization potential of the p-type inorganic compound semiconductor needs to be smaller than the ionization potential of the dye adsorption electrode in order to reduce the holes of the dye. Although the preferable range of the ionization potential of the p-type inorganic compound semiconductor varies depending on the dye used, it is generally preferably 4.5 to 5.5 eV, more preferably 4.7 to 5.3 eV. Preferred p-type inorganic compound semiconductor is a compound semiconductor containing monovalent copper, CuI and examples thereof, CuSCN, CuInSe 2, Cu ( In, Ga) Se 2, CuGaSe 2, Cu2O, CuS, CuGaS 2, CuInS 2 CuAlSe 2 and the like. Among these, CuI and CuSCN are preferable, and CuI is most preferable. Examples of other p-type inorganic compound semiconductors include GaP, NiO, CoO, FeO, Bi 2 O 3 , MoO 2 , Cr 2 O 3 and the like.

電荷輸送層は2通りの方法のいずれかにより形成できる。1つ目の方法は感光層と対極を貼り合わせておき、その間隙に液状の電荷輸送層を挟み込む方法である。2つ目の方法は感光層上に直接電荷輸送層を付与する方法で、対極はその後付与することになる。   The charge transport layer can be formed by one of two methods. The first method is a method in which a photosensitive layer and a counter electrode are bonded together, and a liquid charge transport layer is sandwiched between the gaps. The second method is a method in which a charge transport layer is directly provided on the photosensitive layer, and the counter electrode is subsequently provided.

前者の方法の場合、電荷輸送層を挟み込む際には、浸漬等による毛管現象を利用する常圧プロセス、または常圧より低い圧力にして間隙の気相を液相に置換する真空プロセスを利用できる。   In the case of the former method, when sandwiching the charge transport layer, a normal pressure process using capillary action by dipping or the like, or a vacuum process in which the gas phase in the gap is replaced with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure can be used. .

後者の方法において湿式の電荷輸送層を用いる場合は、通常未乾燥のまま対極を付与しエッジ部の液漏洩防止措置を施す。またゲル電解質組成物を用いる場合には、これを湿式で塗布した後で重合等の方法により固体化してよい。固体化は対極を付与する前に行っても後に行ってもよい。電解液、湿式有機正孔輸送材料、ゲル電解質組成物等からなる電荷輸送層を形成する場合は、前述の半導体微粒子層の形成方法と同様の方法を利用できる。   When a wet charge transport layer is used in the latter method, a counter electrode is usually applied in an undried state to prevent liquid leakage at the edge. Moreover, when using a gel electrolyte composition, you may solidify by methods, such as superposition | polymerization, after apply | coating this with a wet process. Solidification may be performed before or after applying the counter electrode. In the case of forming a charge transport layer made of an electrolytic solution, a wet organic hole transport material, a gel electrolyte composition, or the like, the same method as the method for forming a semiconductor fine particle layer described above can be used.

固体電解質組成物や固体正孔輸送材料を用いる場合には、真空蒸着法やCVD法等のドライ成膜処理で電荷輸送層を形成し、その後対極を付与することもできる。有機正孔輸送材料は真空蒸着法、キャスト法、塗布法、スピンコート法、浸漬法、電解重合法、光電解重合法等により電極内部に導入することができる。無機固体化合物はキャスト法、塗布法、スピンコート法、浸漬法、電解析出法、無電解メッキ法等により電極内部に導入することができる。   When a solid electrolyte composition or a solid hole transport material is used, a charge transport layer can be formed by a dry film forming process such as a vacuum deposition method or a CVD method, and then a counter electrode can be provided. The organic hole transport material can be introduced into the electrode by a vacuum deposition method, a casting method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, an electrolytic polymerization method, a photoelectrolytic polymerization method, or the like. The inorganic solid compound can be introduced into the electrode by a casting method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, an electrolytic deposition method, an electroless plating method, or the like.

対極は導電性材料からなる対極導電層の単層構造でもよいし、対極導電層と支持基板から構成されていてもよい。本発明では、色素増感光電変換素子は対極側から光を照射するので、対極導電層に用いるのは透明性の高い金属酸化物(錫や亜鉛などの金属酸化物に、他の金属元素を微量ドープしたIndium Tin Oxide(ITO(In:Sn))、Indium Zinc Oxide(IZO(In:Zn))、Fluorine doped Tin Oxide(FTO(SnO:F))、Aluminum doped Zinc Oxide(AZO(ZnO:Al))などの金属酸化物からなる導電膜等)である。これに金属(白金、金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、インジウム等)や炭素等を少量併用しても良い。対極に用いる基板は、好ましくはガラス基板又はプラスチック基板であり、これに上記の導電剤を塗布又は蒸着して用いることができる。対極導電層の厚さは光透過率によって制限される。光透過率は30%以上が好ましく、50%以上がより好ましい。対極導電層の表面抵抗は低い程よく、好ましくは50Ω/□以下、より好ましくは20Ω/□以下である。 The counter electrode may have a single layer structure of a counter electrode conductive layer made of a conductive material, or may be composed of a counter electrode conductive layer and a support substrate. In the present invention, since the dye-sensitized photoelectric conversion element irradiates light from the counter electrode side, a highly transparent metal oxide (such as tin or zinc, and other metal elements are used for the counter electrode conductive layer). Micro-doped Indium Tin Oxide (ITO (In 2 O 3 : Sn)), Indium Zinc Oxide (IZO (In 2 O 3 : Zn)), Fluorine doped Tin Oxide (FTO (SnO 2 : F)), Aluminum doped A conductive film made of a metal oxide such as Oxide (AZO (ZnO: Al)). A small amount of metal (platinum, gold, silver, copper, aluminum, magnesium, indium, etc.) or carbon may be used in combination with this. The substrate used for the counter electrode is preferably a glass substrate or a plastic substrate, and can be used by applying or vapor-depositing the above-mentioned conductive agent. The thickness of the counter electrode conductive layer is limited by the light transmittance. The light transmittance is preferably 30% or more, and more preferably 50% or more. The surface resistance of the counter electrode conductive layer is preferably as low as possible, preferably 50Ω / □ or less, more preferably 20Ω / □ or less.

対極は電荷輸送層上に直接導電剤を塗布、メッキ又は蒸着(PVD、CVD)するか、導電層を有する基板の導電層側を貼り付けて設置すればよい。対極の抵抗を下げる目的で金属リードを用いても良い。金属リードは白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、銀等の金属からなるのが好ましく、アルミニウム又は銀からなるのが特に好ましい。透明基板上に金属リードを蒸着、スパッタリング等で設置し、その上にフッ素をドープした酸化スズ、ITO膜等からなる透明対極導電層を設けるのが好ましい。また、透明対極導電層を透明基板に設けた後、透明対極導電層上に金属リードを設置することも好ましい。金属リード設置による入射光量の低下は、好ましくは10%以内、より好ましくは1〜5%とする。   The counter electrode may be installed by directly applying, plating, or vapor-depositing (PVD, CVD) a conductive agent on the charge transport layer, or by attaching the conductive layer side of the substrate having the conductive layer. A metal lead may be used for the purpose of reducing the resistance of the counter electrode. The metal lead is preferably made of a metal such as platinum, gold, nickel, titanium, aluminum, copper, or silver, and particularly preferably made of aluminum or silver. It is preferable that a metal lead is disposed on the transparent substrate by vapor deposition, sputtering, or the like, and a transparent counter electrode conductive layer made of fluorine-doped tin oxide, ITO film or the like is disposed thereon. It is also preferable that a metal lead is provided on the transparent counter electrode conductive layer after the transparent counter electrode conductive layer is provided on the transparent substrate. The decrease in the amount of incident light due to the installation of the metal lead is preferably within 10%, more preferably 1 to 5%.

以上説明した通り、本発明によれば、工業的生産性に優れ、均一でかつ十分な表面粗度をもつ金属−金属酸化物複合電極を提供することができ、その金属−金属酸化物複合電極に増感色素を担持させることで光電流の大きい色素増感型光電変換素子を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a metal-metal oxide composite electrode having excellent industrial productivity, uniform and sufficient surface roughness, and the metal-metal oxide composite electrode. It is possible to provide a dye-sensitized photoelectric conversion element having a large photocurrent by supporting a sensitizing dye.

以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

《金属−金属酸化物複合電極の作製》
[実施例1]
本発明にかかるチタン−チタン酸化物複合電極を以下のような手順で製作した。
まず、大きさが6cm×1.5cm、厚さ1mmのチタン板(純度99.7重量%)を用意し、エタノール中で5分間超音波洗浄を施した。次に、濃度が0.01容量%、温度が16℃の過塩素酸水溶液からなる電解質水溶液中でチタンを30Vで1時間定電圧電解酸化することによってチタン表面にチタン酸化物を得た。この複合電極を450℃で1時間焼成したところ、アナターゼ型の結晶構造のチタニアが得られた。得られたチタニアは0.5mm×0.5mmのサイズになるようにチタン板から削りとった。
<< Production of metal-metal oxide composite electrode >>
[Example 1]
The titanium-titanium oxide composite electrode according to the present invention was manufactured by the following procedure.
First, a titanium plate (purity: 99.7% by weight) having a size of 6 cm × 1.5 cm and a thickness of 1 mm was prepared and subjected to ultrasonic cleaning in ethanol for 5 minutes. Next, titanium oxide was obtained on the titanium surface by subjecting titanium to constant-voltage electrolytic oxidation at 30 V for 1 hour in an aqueous electrolyte solution composed of an aqueous perchloric acid solution having a concentration of 0.01% by volume and a temperature of 16 ° C. When this composite electrode was baked at 450 ° C. for 1 hour, titania having an anatase type crystal structure was obtained. The obtained titania was shaved off from the titanium plate so as to have a size of 0.5 mm × 0.5 mm.

[実施例2]
本発明にかかるチタン−チタン酸化物複合電極を以下のような手順で製作した。
まず、大きさが6cm×1.5cm、厚さ1mmのチタン板(純度99.7重量%)を用意し、エタノール中で5分間超音波洗浄を施した。次に、濃度が0.01容量%、温度が16℃の過塩素酸水溶液からなる電解質水溶液中でチタンを3.5mA/cmで1時間定電流電解酸化することによってチタン表面にチタン酸化物を得た。この電解での最大電圧は29Vであった。この複合電極を450℃で1時間焼成したところ、アナターゼ型の結晶構造のチタニアが得られた。得られたチタニアは0.5mm×0.5mmのサイズになるようにチタン板から削りとった。
[Example 2]
The titanium-titanium oxide composite electrode according to the present invention was manufactured by the following procedure.
First, a titanium plate (purity: 99.7% by weight) having a size of 6 cm × 1.5 cm and a thickness of 1 mm was prepared and subjected to ultrasonic cleaning in ethanol for 5 minutes. Next, titanium oxide was formed on the titanium surface by subjecting titanium to constant current electrolytic oxidation at 3.5 mA / cm 2 for 1 hour in an aqueous electrolyte solution composed of an aqueous perchloric acid solution having a concentration of 0.01% by volume and a temperature of 16 ° C. Got. The maximum voltage in this electrolysis was 29V. When this composite electrode was baked at 450 ° C. for 1 hour, titania having an anatase type crystal structure was obtained. The obtained titania was shaved off from the titanium plate so as to have a size of 0.5 mm × 0.5 mm.

[実施例3]
本発明にかかるチタン−チタン酸化物複合電極を以下のような手順で製作した。
まず、大きさが6cm×1.5cm、厚さ1mmのチタン板(純度99.7重量%)を用意し、エタノール中で5分間超音波洗浄を施した。次に、濃度が0.01容量%、温度が16℃の過塩素酸水溶液からなる電解質水溶液中でチタンを3.5mA/cmで1時間定電流電解酸化することによってチタン表面にチタン酸化物を得た。この電解での最大電圧は29Vであった。得られたチタン−チタン酸化物複合電極上に、ナノサイズチタニアペースト(SOLARONIX社製Ti−Nanoxide T)をアプリケータを用いて、ギャップ約120μmで塗布して80℃で乾燥させた。この複合電極を450℃で1時間焼成し、得られたチタニアは0.5mm×0.5mmのサイズになるようにチタン板から削りとった。
[Example 3]
The titanium-titanium oxide composite electrode according to the present invention was manufactured by the following procedure.
First, a titanium plate (purity: 99.7% by weight) having a size of 6 cm × 1.5 cm and a thickness of 1 mm was prepared and subjected to ultrasonic cleaning in ethanol for 5 minutes. Next, titanium oxide was formed on the titanium surface by subjecting titanium to constant current electrolytic oxidation at 3.5 mA / cm 2 for 1 hour in an aqueous electrolyte solution composed of an aqueous perchloric acid solution having a concentration of 0.01% by volume and a temperature of 16 ° C. Got. The maximum voltage in this electrolysis was 29V. On the obtained titanium-titanium oxide composite electrode, a nanosize titania paste (Ti-Nanoxide T manufactured by SOLARONIX) was applied with a gap of about 120 μm using an applicator and dried at 80 ° C. This composite electrode was baked at 450 ° C. for 1 hour, and the obtained titania was scraped from the titanium plate so as to have a size of 0.5 mm × 0.5 mm.

[比較例1]
大きさが6cm×1.5cm、厚さ1mmのチタン板(純度99.7重量%)上にナノサイズチタニアペースト(SOLARONIX社製Ti−Nanoxide T)をアプリケータを用いて、ギャップ約180μmで塗布して80℃で乾燥させた。塗布したチタン板を、450℃で1時間焼成し、得られたチタニア微粒子膜は0.5mm×0.5mmのサイズになるようにチタン板から削りとった。チタニア微粒子膜の厚さは約9μmであった。
[Comparative Example 1]
A nano-sized titania paste (Ti-Nanoxide T manufactured by SOLARONIX) was applied on a titanium plate (purity 99.7% by weight) having a size of 6 cm × 1.5 cm and a thickness of 1 mm using an applicator with a gap of about 180 μm. And dried at 80 ° C. The coated titanium plate was baked at 450 ° C. for 1 hour, and the obtained titania fine particle film was cut off from the titanium plate so as to have a size of 0.5 mm × 0.5 mm. The thickness of the titania fine particle film was about 9 μm.

《色素の吸着》
上述のように実施例1〜3および比較例1で作製したチタン−チタン酸化物複合電極を、それぞれ、ルテニウム色素(Rutenium535−bisTBA:SOLARONIX社製)/エタノール溶液(3.0×10−4mol/L)に15時間浸し、色素を吸着させた。
<Dye adsorption>
As described above, the titanium-titanium oxide composite electrodes prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were each converted to a ruthenium dye (Rutenium 535-bisTBA: manufactured by SOLARONIX) / ethanol solution (3.0 × 10 −4 mol). / L) for 15 hours to adsorb the dye.

《対極の作製》
表面抵抗値10Ω/sqのSnO:Fガラス(ガラス基板上にSnO:F膜を形成した透明導電性ガラス)上に導電性ガラスの透明性を失わない程度に白金を蒸着して対極を作製した。この白金蒸着導電性ガラスの透過率は50%であった。
<Production of counter electrode>
Platinum is deposited on the SnO 2 : F glass (transparent conductive glass having a SnO 2 : F film formed on a glass substrate) having a surface resistance of 10 Ω / sq to the extent that the transparency of the conductive glass is not lost. Produced. The transmittance of this platinum-deposited conductive glass was 50%.

《光電変換素子の作製及び測定》
上述のようにして作製したそれぞれの色素増感電極と白金薄膜のついたガラスの白金面を、60μmの厚みのPETフィルムをスペーサとして周辺に配置して向かい合わせて、その隙間に0.1mol/Lのヨウ化リチウム、0.5mol/Lのヨウ化1−プロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、0.5mol/Lの4−t−ブチルピリジン、0.05mol/Lのヨウ素を含むメトキシプロピオニトリル溶液を毛細管現象によって染み込ませ、周辺をエポキシ接着剤で封止した。
このようにして得たセルに疑似太陽光(1kW/m)を照射し、電流電圧特性を測定した。また、チタニアへの色素吸着量は、吸着した色素を0.01mol/L水酸化ナトリウム水溶液で脱着させ、溶出した色素を分光法で定量した。表1に本発明の光電変換素子及び比較用光電変換素子の性能を示す。
<< Production and Measurement of Photoelectric Conversion Element >>
Each of the dye-sensitized electrodes prepared as described above and the platinum surface of the glass with a platinum thin film were placed facing each other with a PET film having a thickness of 60 μm as a spacer, and 0.1 mol / L-lithium iodide, 0.5 mol / L 1-propyl-2,3-dimethylimidazolium iodide, 0.5 mol / L 4-tert-butylpyridine, 0.05 mol / L iodine-containing methoxypro The pionitrile solution was soaked by capillary action and the periphery was sealed with an epoxy adhesive.
The cell thus obtained was irradiated with simulated sunlight (1 kW / m 2 ), and current-voltage characteristics were measured. The amount of dye adsorbed on titania was determined by desorbing the adsorbed dye with a 0.01 mol / L aqueous sodium hydroxide solution and spectroscopically determining the eluted dye. Table 1 shows the performance of the photoelectric conversion element of the present invention and the comparative photoelectric conversion element.

Figure 2006127782
Figure 2006127782

表1の結果から、本発明の方法によるチタン−チタン酸化物複合電極を用いた光電変換素子は、従来のナノサイズ微粒子チタニアを用いた比較例1の光電変換素子よりも光電流が大きく、優れた光電変換素子であることがわかる。また、本発明の光電変換素子は、比較例に比べて色素吸着量が多い。これは、表面粗度が高いためであると考えられ、これが光電流の大きい原因であると推定できる。   From the result of Table 1, the photoelectric conversion element using the titanium-titanium oxide composite electrode according to the method of the present invention has a larger photocurrent and superior to the photoelectric conversion element of Comparative Example 1 using the conventional nano-sized fine particle titania. It can be seen that this is a photoelectric conversion element. Moreover, the photoelectric conversion element of this invention has much pigment | dye adsorption amount compared with a comparative example. This is considered to be because the surface roughness is high, and it can be estimated that this is a cause of a large photocurrent.

本発明の光電変換素子の一例を示す断面概略図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the photoelectric conversion element of this invention. 本発明の光電変換素子の一例を示す断面概略図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the photoelectric conversion element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 導電層
2 感光層
3 電荷輸送層
4 透明対極導電層
5 透明基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive layer 2 Photosensitive layer 3 Charge transport layer 4 Transparent counter electrode conductive layer 5 Transparent substrate

Claims (7)

チタン、タンタル、ニオブ、タングステン及びジルコニウムから選ばれる金属、若しくはこれらの金属を主とする合金を、ハロゲン原子を含有するイオンを含む電解質溶液中で電解酸化することを特徴とする金属−金属酸化物複合電極の製造方法。   A metal-metal oxide characterized in that a metal selected from titanium, tantalum, niobium, tungsten and zirconium, or an alloy mainly containing these metals is electrolytically oxidized in an electrolyte solution containing an ion containing a halogen atom. A method for producing a composite electrode. ハロゲン原子が塩素原子であることを特徴とする請求項1記載の金属−金属酸化物複合電極の製造方法。   The method for producing a metal-metal oxide composite electrode according to claim 1, wherein the halogen atom is a chlorine atom. 電解質溶液に過塩素酸が含まれることを特徴とする請求項1記載の金属−金属酸化物複合電極の製造方法。   The method for producing a metal-metal oxide composite electrode according to claim 1, wherein the electrolyte solution contains perchloric acid. チタンまたはチタンを含む合金を電解酸化することにより、チタン−チタン酸化物複合電極を製造することを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の金属−金属酸化物複合電極の製造方法。   The titanium-titanium oxide composite electrode is manufactured by electrolytic oxidation of titanium or an alloy containing titanium, The manufacture of the metal-metal oxide composite electrode according to any one of claims 1 to 3 Method. 電解酸化の際の最高印加電圧が14V以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の金属−金属酸化物複合電極の製造方法。   The method for producing a metal-metal oxide composite electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein the maximum applied voltage during electrolytic oxidation is 14 V or more. 請求項1〜5のいずれかの項に記載の方法で作製された金属−金属酸化物複合電極。   A metal-metal oxide composite electrode produced by the method according to claim 1. 請求項1〜5のいずれかの項に記載の方法で作製された金属−金属酸化物複合電極、色素及び電荷輸送材料を含むことを特徴とする色素増感型光電変換素子。
A dye-sensitized photoelectric conversion element comprising a metal-metal oxide composite electrode produced by the method according to claim 1, a dye, and a charge transport material.
JP2004310793A 2004-10-26 2004-10-26 Metal-metal oxide composite electrode, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device Pending JP2006127782A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004310793A JP2006127782A (en) 2004-10-26 2004-10-26 Metal-metal oxide composite electrode, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004310793A JP2006127782A (en) 2004-10-26 2004-10-26 Metal-metal oxide composite electrode, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006127782A true JP2006127782A (en) 2006-05-18

Family

ID=36722310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004310793A Pending JP2006127782A (en) 2004-10-26 2004-10-26 Metal-metal oxide composite electrode, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006127782A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2276103A1 (en) * 2008-05-02 2011-01-19 Peccell Technologies Inc Dye-sensitized photoelectric conversion element
DE112008003616T5 (en) 2008-01-17 2011-06-09 Mitsubishi Electric Corp. Vehicle headlamp
WO2012043070A1 (en) * 2010-09-27 2012-04-05 富士フイルム株式会社 Method for manufacturing photoelectric conversion element, solid-state imaging element, and imaging device
JP5689202B1 (en) * 2014-08-26 2015-03-25 株式会社昭和 Dye-sensitized solar cell provided with a condensing device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10112337A (en) * 1996-08-09 1998-04-28 Nikon Corp Wet solar cell
JP2000231942A (en) * 1999-02-12 2000-08-22 Nikon Corp Pigment sensitization solar battery
JP2004103420A (en) * 2002-09-10 2004-04-02 Fuji Photo Film Co Ltd Manufacturing method of metal-metal oxide composite electrode, photoelectric conversion element, and photocell
JP2004127579A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Fuji Photo Film Co Ltd Manufacturing method of metal-metal oxide composite electrode, photoelectric transducing element and photoelectric cell
JP2004124124A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Fuji Photo Film Co Ltd Method for manufacturing metal-metal oxide compound electrode, photoelectric transducer, and photoelectric cell

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10112337A (en) * 1996-08-09 1998-04-28 Nikon Corp Wet solar cell
JP2000231942A (en) * 1999-02-12 2000-08-22 Nikon Corp Pigment sensitization solar battery
JP2004103420A (en) * 2002-09-10 2004-04-02 Fuji Photo Film Co Ltd Manufacturing method of metal-metal oxide composite electrode, photoelectric conversion element, and photocell
JP2004127579A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Fuji Photo Film Co Ltd Manufacturing method of metal-metal oxide composite electrode, photoelectric transducing element and photoelectric cell
JP2004124124A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Fuji Photo Film Co Ltd Method for manufacturing metal-metal oxide compound electrode, photoelectric transducer, and photoelectric cell

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112008003616T5 (en) 2008-01-17 2011-06-09 Mitsubishi Electric Corp. Vehicle headlamp
EP2276103A1 (en) * 2008-05-02 2011-01-19 Peccell Technologies Inc Dye-sensitized photoelectric conversion element
EP2276103A4 (en) * 2008-05-02 2013-04-17 Peccell Technologies Inc Dye-sensitized photoelectric conversion element
WO2012043070A1 (en) * 2010-09-27 2012-04-05 富士フイルム株式会社 Method for manufacturing photoelectric conversion element, solid-state imaging element, and imaging device
JP2013051385A (en) * 2010-09-27 2013-03-14 Fujifilm Corp Manufacturing method of photoelectric conversion element, solid-state imaging element, and imaging device
US9123858B2 (en) 2010-09-27 2015-09-01 Fujifilm Corporation Method for manufacturing photoelectric conversion device and a solid-state imaging device having a photoelectric conversion device formed in accordance with the method
JP5689202B1 (en) * 2014-08-26 2015-03-25 株式会社昭和 Dye-sensitized solar cell provided with a condensing device
JP2015142130A (en) * 2014-08-26 2015-08-03 株式会社昭和 Dye-sensitized solar battery provided with light condensing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8377504B2 (en) Method for producing electroconductive polymer electrode, and dye-sensitized solar cell equipped with the same
EP2530779B1 (en) Electrolyte solution for dye sensitized solar cell, and dye sensitized solar cell using same
Bonomo et al. Electrochemical and photoelectrochemical properties of screen-printed nickel oxide thin films obtained from precursor pastes with different compositions
JP5237664B2 (en) Photoelectric conversion element
US9105409B2 (en) Dye-sensitized solar cell and manufacturing method for thereof
JPWO2003103085A1 (en) Photoelectric conversion element
US20110277832A1 (en) Method for production of titanium dioxide composite and photoelectric conversion device incorporated with the same
JP4690884B2 (en) Method for producing titanium-porous titanium oxide composite
JP2008021582A (en) Dye-sensitized type photoelectric conversion element
JP2009076369A (en) Dye-sensitized solar cell
JP4356865B2 (en) Method for producing metal-metal oxide composite electrode, photoelectric conversion element and photovoltaic cell
US20110061722A1 (en) Dye-sensitized solar cell and manufacturing method of the same
KR20050122966A (en) Electrolyte composition and solar cell using the same
JP2006299388A (en) Method for producing porous titanium-titanium composite body
JP4931402B2 (en) Photoelectric conversion element
JP2006127782A (en) Metal-metal oxide composite electrode, manufacturing method therefor, and photoelectric conversion device
JP2006299387A (en) Titanium-titanium oxide composite
JP2004124124A (en) Method for manufacturing metal-metal oxide compound electrode, photoelectric transducer, and photoelectric cell
JP4804050B2 (en) Photoelectric conversion element
JP2008021581A (en) Dye-sensitized type photoelectric conversion element
JP2007200714A (en) Dye-sensitized solar cell and its manufacturing method
JP2006299389A (en) Method for producing porous titanium-titanium oxide composite body
US20140124025A1 (en) Metal oxide semiconductor electrode having porous thin film, dye-sensitized solar cell using same, and method for manufacturing same
JP4947951B2 (en) Titanium oxide electrode, method for producing the same, and photoelectric conversion element
JP4776871B2 (en) Semiconductor fine particle film, photoelectric conversion element and photovoltaic cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100928

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110215