JP2006244919A - Photoelectric conversion element - Google Patents

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剛 朝野
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    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflection preventing film with high cost performance and a photoelectric conversion element using the reflection preventing film by designing the reflection preventing film matched to a photoelectric conversion electrode used for a dye-sensitized solar battery. <P>SOLUTION: The photoelectric conversion element is composed of at least a photoelectric conversion electrode formed by arranging a semiconductor layer modified by sensitizer on a conductive face of a transparent conductive substrate, and a reflection preventing film on a non-conductive face; an electrolyte layer containing a material at least showing reversible electrochemical redox property; and a conductive substrate arranged through the conductive substrate. On an absorption spectrum of the photoelectric conversion electrode, on condition that the wave length of maximum optical density at 450 nm or longer is λ<SB>1</SB>, and the maximum value of the wave length at the optical density equivalent to 1/3 of that at λ<SB>1</SB>is λ<SB>2</SB>, a reflection rate measured at reflection preventing film side of the photoelectric conversion electrode becomes 5% or less at the wave length ranging from (2λ<SB>1</SB>-λ<SB>2</SB>) to λ<SB>2</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は高性能な光電変換素子に関する。   The present invention relates to a high-performance photoelectric conversion element.

太陽電池の変換効率を向上させる目的で、光入射側表面に、反射防止膜を設けることが一般的に行われている。広い波長範囲で表面反射が低ければ低いほど光電変換電極に到達する入射光が多くなるが、反射防止膜の作製コストが高くなってしまう。太陽電池性能と、反射防止膜の作製コストのバランスのとれた反射防止膜を設計する必要があるが、特に色素増感太陽電池ではそのような検討がほとんどなされていないのが現状である。   In order to improve the conversion efficiency of a solar cell, it is a common practice to provide an antireflection film on the light incident side surface. The lower the surface reflection over a wide wavelength range, the more incident light reaches the photoelectric conversion electrode, but the production cost of the antireflection film increases. Although it is necessary to design an antireflection film that strikes a balance between the solar cell performance and the production cost of the antireflection film, there has been almost no such study, particularly in dye-sensitized solar cells.

本発明はこのような実状に鑑み成されたものであり、色素増感太陽電池に用いる光電変換電極にマッチした反射防止膜を設計することで、コストパフォーマンスの高い反射防止膜およびそれを用いた光電変換素子を提供することを目的とする。また、本発明は、さらに、上記方法を固体電解質にも応用することで、耐久性が高い光電変換素子を簡便な作製方法によって提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and by designing an antireflection film that matches a photoelectric conversion electrode used in a dye-sensitized solar cell, an antireflection film having high cost performance and the same are used. An object is to provide a photoelectric conversion element. Another object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element having high durability by a simple manufacturing method by applying the above method to a solid electrolyte.

すなわち、本発明は、透明導電性基板の導電面上に増感剤により修飾された半導体層を設け、非導電面上に反射防止膜を設けた光電変換電極と、少なくとも可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質を含有した電解質層と、前記電解質層を介して配置された導電性基板から少なくとも構成される光電変換素子であって、前記光電変換電極の吸収スペクトルに於いて、450nm以上における光学密度が最大となる波長をλ、λにおける光学密度の1/3に等しい光学密度となる波長の最大値をλとした場合、(2λ−λ)〜λの波長範囲において、前記光電変換電極の反射防止膜側から測定した反射率が5%以下となることを特徴とする光電変換素子に関する。 That is, the present invention relates to a photoelectric conversion electrode in which a semiconductor layer modified with a sensitizer is provided on a conductive surface of a transparent conductive substrate and an antireflection film is provided on a non-conductive surface, and at least a reversible electrochemical oxidation. A photoelectric conversion element comprising at least an electrolyte layer containing a substance exhibiting reduction characteristics and a conductive substrate disposed via the electrolyte layer, wherein the absorption spectrum of the photoelectric conversion electrode is 450 nm or more. 1 wavelength optical density becomes maximum lambda, when the 2 maximum value of the wavelength lambda of the equal optical density to 1/3 of the optical density at λ 1, (2λ 1 -λ 2 ) wavelengths to [lambda] 2 range In the photoelectric conversion element, the reflectance measured from the antireflection film side of the photoelectric conversion electrode is 5% or less.

また、本発明は、前記電解質層が、固体電解質であることを特徴とする光電変換素子に関する。
また、本発明は、前記固体電解質が、少なくとも(a)高分子マトリックスおよび(b)可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質からなるイオン伝導性フィルムであることを特徴とする光電変換素子に関する。
また、本発明は、前記高分子マトリックスがポリフッ化ビニリデン系高分子化合物であることを特徴とする光電変換素子に関する。
また、本発明は、前記ポリフッ化ビニリデン系高分子化合物がカルボキシル基を含有することを特徴とする光電変換素子に関する。
さらに、本発明は、前記可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質が常温溶融塩類であることを特徴とする光電変換素子に関する。
The present invention also relates to a photoelectric conversion element, wherein the electrolyte layer is a solid electrolyte.
The present invention also relates to a photoelectric conversion element, wherein the solid electrolyte is an ion conductive film comprising at least (a) a polymer matrix and (b) a substance exhibiting reversible electrochemical redox characteristics. .
The present invention also relates to a photoelectric conversion element, wherein the polymer matrix is a polyvinylidene fluoride polymer compound.
The present invention also relates to a photoelectric conversion element, wherein the polyvinylidene fluoride polymer compound contains a carboxyl group.
Furthermore, the present invention relates to a photoelectric conversion element, wherein the substance exhibiting reversible electrochemical redox characteristics is a room temperature molten salt.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の光電変換素子において、光電変換電極は透明導電性基板の導電面上に増感剤により修飾された半導体層を設け、非導電面上に反射防止膜を設けた構成を有する。本発明においては、この光電変換電極の吸収スペクトルに於いて、450nm以上における光学密度が最大となる波長をλ、λにおける光学密度の1/3に等しい光学密度となる波長の最大値をλとした場合に、(2λ−λ)〜λの波長範囲において、光電変換電極の反射防止膜側から測定した反射率が5%以下となるように設定するものである。 In the photoelectric conversion element of the present invention, the photoelectric conversion electrode has a configuration in which a semiconductor layer modified with a sensitizer is provided on a conductive surface of a transparent conductive substrate and an antireflection film is provided on a non-conductive surface. In the present invention, in the absorption spectrum of the photoelectric conversion electrode, the wavelength at which the optical density at 450 nm or more is maximum is λ 1 , and the maximum value of the wavelength at which the optical density is equal to 1/3 of the optical density at λ 1 is in case of a lambda 2, it is to set such that (2λ 12) in the wavelength range of to [lambda] 2, the measured reflectance antireflection film side of the photoelectric conversion electrode 5% or less.

本発明に用いられる反射防止膜としては、前記の条件を満たすことができるものであれば特に限定されず、一般的な反射防止膜が使用できる。好ましい反射防止膜の一つとして高屈折率膜と低屈折率膜との交互積層膜が挙げられる。なお、ここでの高屈折率膜及び低屈折率膜は、相互に屈折率の高い方を高屈折率膜、低い方を低屈折率膜と呼ぶ。低屈折率膜としては、1.55以下の屈折率を有するものが好ましく、これらの例としては、ケイ素酸化物、フッ素化合物又はアルミニウム化合物(例えば、SiO、MgF又はAl)からなる膜が挙げられる。このような材料からなる低屈折率膜は、真空蒸発法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの気相成膜法によって形成することができる。また、上記材料の粉末と、有機ポリマーバインダ又は無機ポリマーバインダとを含む塗布液を作製し、これを基板に塗布、乾燥、必要により硬化させることにより低屈折率膜を得ることもできる。バインダとして紫外線硬化性あるいは熱硬化性樹脂を用いた場合、特に形成が容易になるため好ましい。例えば、塗布でSiO膜を形成する場合、膜のSiO含有量が30〜50質量%が適当である。これらの材料からなる低屈折率膜は、キャスト法、ディップコート法、スクリーン印刷法、ロールコーター法、スピンコート法、スプレー法等によって形成することができる。 The antireflection film used in the present invention is not particularly limited as long as the above conditions can be satisfied, and a general antireflection film can be used. One preferred antireflection film is an alternating laminated film of a high refractive index film and a low refractive index film. Here, in the high refractive index film and the low refractive index film, the higher refractive index film is called a high refractive index film, and the lower refractive index film is called a low refractive index film. As the low refractive index film, those having a refractive index of 1.55 or less are preferable. Examples of these films are silicon oxide, fluorine compound or aluminum compound (for example, SiO 2 , MgF 2 or Al 2 O 3 ). The film | membrane which becomes is mentioned. A low refractive index film made of such a material can be formed by a vapor deposition method such as vacuum evaporation, sputtering, or ion plating. Alternatively, a low refractive index film can be obtained by preparing a coating liquid containing the powder of the above material and an organic polymer binder or an inorganic polymer binder, coating the substrate on the substrate, drying, and curing as necessary. In the case of using an ultraviolet curable or thermosetting resin as the binder, it is particularly preferable because the formation becomes easy. For example, when a SiO 2 film is formed by coating, the SiO 2 content of the film is suitably 30 to 50% by mass. A low refractive index film made of these materials can be formed by a casting method, a dip coating method, a screen printing method, a roll coater method, a spin coating method, a spray method, or the like.

高屈折率膜は、1.55を超える屈折率を有するものが好ましく、これらの例としては、スズドープ酸化インジウム(ITO)、ZnO、アルミニウムドープ酸化亜鉛(ZAO)、TiO、SnO又はZrOなどの金属酸化物膜が挙げられる。このような材料からなる高屈折率膜は気相成膜法等によって形成することができる。また、上記材料の粉末と、有機ポリマーバインダ又は無機ポリマーバインダとを含む塗布液を作製し、これを基板に塗布、乾燥、必要により硬化させることにより高屈折率膜を得ることもできる。バインダとして紫外線硬化性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を用いた場合、特に形成が容易になるため好ましい。例えば、塗布でITO膜を形成した場合、膜のITO含有量が80〜89質量%が適当である。これらの材料からなる高屈折率膜は、キャスト法、ディップコート法、スクリーン印刷法等によって形成することができる。 The high refractive index film preferably has a refractive index exceeding 1.55. Examples of these films include tin-doped indium oxide (ITO), ZnO, aluminum-doped zinc oxide (ZAO), TiO 2 , SnO 2, and ZrO. These metal oxide films can be mentioned. A high refractive index film made of such a material can be formed by a vapor deposition method or the like. Alternatively, a high-refractive-index film can be obtained by preparing a coating liquid containing the above-mentioned powder and an organic polymer binder or an inorganic polymer binder, applying the coating liquid to a substrate, drying, and curing as necessary. When an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin is used as the binder, it is particularly preferable because the formation becomes easy. For example, when an ITO film is formed by coating, an ITO content of the film is suitably 80 to 89% by mass. High refractive index films made of these materials can be formed by a casting method, a dip coating method, a screen printing method, or the like.

このような交互積層膜の積層構造としては、透明基板から最も遠い膜が低屈折率膜であることが好ましい。さらには、高屈折率膜と低屈折率膜とがそれぞれ1層ずつこの順で透明基板に形成され、交互積層膜の層数の合計が、3〜6層であることが好ましい。   As such a laminated structure of alternating laminated films, the film farthest from the transparent substrate is preferably a low refractive index film. Furthermore, it is preferable that one high refractive index film and one low refractive index film are formed on the transparent substrate in this order, and the total number of layers of the alternately laminated film is 3 to 6 layers.

反射防止膜の具体的構成としては、以下のような構成が一例として挙げられる。
(1)透明基板より低い屈折率を有する透明な膜1層のみから成るもの。
(2)透明基板上に、高屈折率膜と低屈折率膜とをこの順で1層ずつ合計2層積層したもの。
(3)透明基板上に、高屈折率膜、低屈折率膜、高屈折率膜及び低屈折率膜をこの順で1層ずつ合計4層積層したもの。
(4)透明基板上に、低屈折率膜、高屈折率膜及び低屈折率膜をこの順で1層ずつ合計3層積層したもの。この場合、透明基板側の1層目の低屈折率膜は、2層目の高屈折率膜及び3層目の低屈折率膜の中間の屈折率を有することが好ましい。
(5)透明基板上に、高屈折率膜、低屈折率膜、高屈折率膜、低屈折率膜、高屈折率膜及び低屈折率膜をこの順で1層ずつ合計6層積層したもの。
Examples of the specific configuration of the antireflection film include the following configurations.
(1) Consisting of a single transparent film having a lower refractive index than the transparent substrate.
(2) A high-refractive-index film and a low-refractive-index film are laminated on a transparent substrate in this order, a total of two layers.
(3) A film in which a high refractive index film, a low refractive index film, a high refractive index film, and a low refractive index film are laminated in this order, for a total of four layers, on a transparent substrate.
(4) A low-refractive index film, a high-refractive index film, and a low-refractive index film are laminated in this order on a transparent substrate in a total of three layers. In this case, the first low refractive index film on the transparent substrate side preferably has an intermediate refractive index between the second high refractive index film and the third low refractive index film.
(5) On a transparent substrate, a high refractive index film, a low refractive index film, a high refractive index film, a low refractive index film, a high refractive index film, and a low refractive index film are laminated in this order, for a total of 6 layers. .

図1及び図2に、反射防止膜の構造の代表例の断面図を示す。これは上記反射防止膜の(2)、(4)に当たる。
図1において、透明導電基板1の非導電面上に、高屈折率膜H1、低屈折率膜L1が、この順で積層されている。これらの2層が反射防止膜2を構成している。例えば、高屈折率膜としてTiO、低屈折率膜としてSiOが入手が容易なことから一般に用いられる。
図2において、透明導電基板1上に、低屈折率膜L2、高屈折率膜H2および低屈折率膜L3が、この順で積層されている。これらの3層が反射防止膜4を構成している。例えば、高屈折率膜としてTiO或いはITO低屈折率膜としてSiOが入手が容易なことから一般に用いられる。
1 and 2 are sectional views of typical examples of the structure of the antireflection film. This corresponds to (2) and (4) of the antireflection film.
In FIG. 1, a high refractive index film H <b> 1 and a low refractive index film L <b> 1 are laminated in this order on the nonconductive surface of the transparent conductive substrate 1. These two layers constitute the antireflection film 2. For example, TiO 2 as a high refractive index film, SiO 2 is generally used because of easy availability as a low refractive index film.
In FIG. 2, a low refractive index film L2, a high refractive index film H2, and a low refractive index film L3 are laminated on the transparent conductive substrate 1 in this order. These three layers constitute the antireflection film 4. For example, TiO 2 as a high refractive index film or SiO 2 as an ITO low refractive index film is generally used because it is easily available.

これらの高、低屈折率膜の膜厚は、光の干渉により可視光領域での反射率を下げるために、適宜決定されるが、これは積層膜の層数、使用材料、中心波長により異なる。例えば、4層構成の場合、透明基板側の第1層の高屈折率膜が5〜50nm、第2層の低屈折率膜が5〜50nm、第3層の高屈折率膜が50〜100nm、第4層の低屈折率膜が50〜150nmの範囲にあることが好ましい。例えば、2層構成の場合、透明基板側の第1層の高屈折率膜が50〜150nm、第2層の低屈折率膜が50〜150nmが好ましい。   The film thicknesses of these high and low refractive index films are appropriately determined in order to lower the reflectance in the visible light region due to light interference, but this depends on the number of layers in the laminated film, the material used, and the center wavelength. . For example, in the case of a four-layer structure, the high refractive index film of the first layer on the transparent substrate side is 5 to 50 nm, the low refractive index film of the second layer is 5 to 50 nm, and the high refractive index film of the third layer is 50 to 100 nm. The low refractive index film of the fourth layer is preferably in the range of 50 to 150 nm. For example, in the case of a two-layer structure, the high refractive index film of the first layer on the transparent substrate side is preferably 50 to 150 nm, and the low refractive index film of the second layer is preferably 50 to 150 nm.

また、このような反射防止膜の上に、さらに汚染防止膜を形成して、表面の耐汚染性を向上させても良い。この汚染防止膜としては、フッ素系樹脂薄膜、シリコーン系樹脂薄膜(膜厚1〜1000nm)が好ましい。   Further, a contamination prevention film may be further formed on such an antireflection film to improve the surface contamination resistance. As this contamination-preventing film, a fluorine-based resin thin film or a silicone-based resin thin film (film thickness of 1 to 1000 nm) is preferable.

本発明における光電変換電極の光学密度の測定は、特に限定されないが、例えば、紫外・可視分光光度計(日立製作所社製、U4000)を用いて、作製した光電変換電極の光学密度を測定する方法が挙げられる。また反射率の測定は、特に限定されないが、例えば、前記分光光度計に5度正反射測定ユニットを取り付けて測定することができる。   Although the measurement of the optical density of the photoelectric conversion electrode in this invention is not specifically limited, For example, the method of measuring the optical density of the produced photoelectric conversion electrode using an ultraviolet and visible spectrophotometer (Hitachi Ltd. make, U4000). Is mentioned. The measurement of the reflectance is not particularly limited. For example, the reflectance can be measured by attaching a specular reflection measurement unit to the spectrophotometer.

本発明の光電変換素子においては、光電変換電極の吸収スペクトルに於いて、450nm以上における光学密度が最大となる波長をλ、λにおける光学密度の1/3に等しい光学密度となる波長の最大値をλとした場合に、(2λ−λ)〜λの波長範囲において、光電変換電極の反射防止膜側から測定した反射率が5%以下となるように設定するものである。
すなわち、変換効率の高い光電変換素子を作製するためには、可能な限り広い波長範囲において、光電変換電極の反射率を可能な限り低くする必要があるが、このような反射防止膜は、その層構造が複雑になり、コストが掛かるという難点がある。本発明者らによる種々の検討の結果、前述の要件を満たす反射防止膜を作製することにより、初めてコストパフォーマンスの良い、高性能な光電変換素子を作製できたものであり、前述の波長範囲における反射率が5%を超えると、光電変換素子の変換効率の低下が大きくなってしまうため好ましくない。
In the photoelectric conversion element of the present invention, in the absorption spectrum of the photoelectric conversion electrode, the wavelength at which the optical density at 450 nm or more is the maximum is λ 1 , the wavelength at which the optical density is equal to 1/3 of the optical density at λ 1 . the maximum value when the λ 2, (2λ 1 -λ 2 ) in the wavelength range of to [lambda] 2, in which the measured reflectance antireflection film side of the photoelectric conversion electrode is set to be 5% or less is there.
That is, in order to produce a photoelectric conversion element with high conversion efficiency, it is necessary to make the reflectance of the photoelectric conversion electrode as low as possible in the widest possible wavelength range. There is a problem that the layer structure becomes complicated and costs increase. As a result of various studies by the present inventors, by producing an antireflection film satisfying the above-mentioned requirements, it was possible to produce a high-performance photoelectric conversion element with good cost performance for the first time in the above-mentioned wavelength range. When the reflectivity exceeds 5%, the conversion efficiency of the photoelectric conversion element is greatly lowered, which is not preferable.

本発明において用いる透明導電性基板は、透明基板の一方の面に導電層(透明電極層)を有し、他方の面は非導電面である。
透明基板としては、特に限定されず、材質、厚さ、寸法、形状等は目的に応じて適宜選択することができ、例えば無色あるいは有色ガラス、網入りガラス、ガラスブロック等が用いられる他、無色あるいは有色の透明性を有する樹脂でも良い。かかる樹脂としては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、トリ酢酸セルロース、ポリメチルペンテンなどが挙げられる。なお、本発明における透明とは、10〜100%の透過率、好ましくは50%以上の透過率を有することであり、また、本発明における基板とは、常温において平滑な面を有するものであり、その面は平面あるいは曲面であってもよく、また応力によって変形するものであってもよい。
The transparent conductive substrate used in the present invention has a conductive layer (transparent electrode layer) on one surface of the transparent substrate, and the other surface is a non-conductive surface.
The transparent substrate is not particularly limited, and the material, thickness, dimensions, shape, and the like can be appropriately selected according to the purpose. For example, colorless or colored glass, meshed glass, glass block, etc. are used, and colorless. Alternatively, a colored transparent resin may be used. Examples of the resin include polyesters such as polyethylene terephthalate, polyamide, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyimide, polymethyl methacrylate, polystyrene, cellulose triacetate, and polymethylpentene. The term “transparent” in the present invention means a transmittance of 10 to 100%, preferably a transmittance of 50% or more, and the substrate in the present invention has a smooth surface at room temperature. The surface may be a flat surface or a curved surface, or may be deformed by stress.

また、電極として作用する透明電極層としては、本発明の目的を果たすものである限り特に限定されないが、例えば金、銀、クロム、銅、タングステンなどの金属薄膜、金属酸化物からなる導電膜などが挙げられる。金属酸化物としては、例えば、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))、Fluorine doped Tin Oxide(FTO(SnO:F))、Aluminum doped Zinc Oxide(AZO(ZnO:Al))などが好適なものとして用いられる。
膜厚は通常、10〜5000nm、好ましくは100〜3000nmである。また、表面抵抗(抵抗率)は、本発明の基板の用途により適宜選択されるところであるが、通常、0.5〜500Ω/sq、好ましくは2〜50Ω/sqである。
Further, the transparent electrode layer acting as an electrode is not particularly limited as long as it fulfills the object of the present invention. For example, a metal thin film such as gold, silver, chromium, copper, and tungsten, a conductive film made of metal oxide, etc. Is mentioned. Examples of the metal oxide include Indium Tin Oxide (ITO (In 2 O 3 : Sn)) obtained by doping a metal oxide such as tin and zinc with a small amount of other metal elements, Fluorine doped Tin Oxide (FTO (SnO 2 )). : F)), Aluminum doped Zinc Oxide (AZO (ZnO: Al)) and the like are preferably used.
The film thickness is usually 10 to 5000 nm, preferably 100 to 3000 nm. The surface resistance (resistivity) is appropriately selected depending on the use of the substrate of the present invention, but is usually 0.5 to 500 Ω / sq, preferably 2 to 50 Ω / sq.

透明電極層の形成法としては、特に限定されなく、電極層として用いる前述の金属や金属酸化物の種類により適宜公知の方法が選択使用されるところであるが、通常、真空蒸着法、イオンプレーティング法、CVDあるいはスパッタリング法などが用いられる。いずれの場合も基板温度20〜700℃の範囲内で形成されるのが望ましい。   The method for forming the transparent electrode layer is not particularly limited, and a known method is appropriately selected and used depending on the kind of the metal or metal oxide used as the electrode layer. Usually, a vacuum deposition method, an ion plating method is used. The method, CVD, sputtering method or the like is used. In any case, it is desirable that the substrate is formed within a range of 20 to 700 ° C.

もう一方の基板、即ち、対向基板は、基板自身が導電性あるいは少なくとも一方の面が導電性であればよく、前述の透明な透明導電性基板でも、また不透明な導電性基板でも良い。不透明な導電性基板としては、種々の金属製電極のほか、例えばガラス基板上に成膜されたTi、Ni、Au、Pt、Crなどを挙げることができる。   The other substrate, that is, the counter substrate, may be any substrate as long as the substrate itself is conductive or at least one surface is conductive, and may be the transparent transparent conductive substrate described above or an opaque conductive substrate. In addition to various metal electrodes, examples of the opaque conductive substrate include Ti, Ni, Au, Pt, and Cr formed on a glass substrate.

本発明の光電変換素子において、用いられる半導体層としては、特に限定されないが、例えば、Bi、CdS、CdSe、CdTe、CuInS、CuInSe、Fe、GaP、GaAs、InP、Nb、PbS、Si、SnO、TiO、WO、ZnO、ZnS 等が挙げられ、好ましくはCdS、CdSe、CuInS、CuInSe、Fe、GaAs、InP、 Nb、PbS、SnO、TiO、WO、ZnOであり、複数の組み合わせであってもよい。特に好ましくはTiO、ZnO、SnO、Nbであり、最も好ましくはTiO、ZnOである。 In the photoelectric conversion element of the present invention, the semiconductor layer used is not particularly limited. For example, Bi 2 S 3 , CdS, CdSe, CdTe, CuInS 2 , CuInSe 2 , Fe 2 O 3 , GaP, GaAs, InP, Nb 2 O 5 , PbS, Si, SnO 2 , TiO 2 , WO 3 , ZnO, ZnS and the like can be mentioned, preferably CdS, CdSe, CuInS 2 , CuInSe 2 , Fe 2 O 3 , GaAs, InP, Nb 2 O 5 , PbS, SnO 2 , TiO 2 , WO 3 , ZnO, and a plurality of combinations may be used. Particularly preferred are TiO 2 , ZnO, SnO 2 and Nb 2 O 5 , and most preferred are TiO 2 and ZnO.

本発明に用いる半導体は単結晶でも多結晶でも良い。結晶系としては、例えば酸化チタンの場合では、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型などが主に用いられるが、好ましくはアナターゼ型である。半導体層の形成には公知の方法を用いることができる。
半導体層の形成方法としては、上記半導体のナノ粒子分散液、ゾル溶液等を、公知の方法により基板上に塗布することで得ることが出来る。この場合の塗布方法としては特に限定されずキャスト法による薄膜状態で得る方法、スピンコート法、ディップコート法、バーコート法のほか、スクリーン印刷法を初めとした各種の印刷方法を挙げることができる。
半導体層の厚みは任意であるが0.5μm以上、100μm以下、好ましくは1μm以上50μm以下である。
The semiconductor used in the present invention may be single crystal or polycrystalline. As the crystal system, for example, in the case of titanium oxide, anatase type, rutile type, brookite type and the like are mainly used, but anatase type is preferable. A known method can be used for forming the semiconductor layer.
As a method for forming the semiconductor layer, the semiconductor nanoparticle dispersion, the sol solution, or the like can be obtained by coating on a substrate by a known method. The coating method in this case is not particularly limited, and examples include a method of obtaining a thin film by a casting method, a spin coating method, a dip coating method, a bar coating method, and various printing methods including a screen printing method. .
Although the thickness of a semiconductor layer is arbitrary, it is 0.5 micrometer or more and 100 micrometers or less, Preferably they are 1 micrometer or more and 50 micrometers or less.

本発明において用いる増感剤としては、半導体層の光吸収効率を向上させるものであれば、特に制限されるものではなく、通常、各種の金属錯体色素や有機色素の一種または二種以上を用いることができる。また、半導体層への吸着性を付与するために、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、亜鉛の錯体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。
本発明において用いる金属錯体色素としては、以下のようなものが例示される。
The sensitizer used in the present invention is not particularly limited as long as it improves the light absorption efficiency of the semiconductor layer. Usually, one or more of various metal complex dyes and organic dyes are used. be able to. In addition, in order to impart adsorptivity to the semiconductor layer, a functional group such as a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonyl group, a phosphonyl group, a carboxylalkyl group, a hydroxyalkyl group, a sulfonylalkyl group, or a phosphonylalkyl group is included in the dye molecule. Those having a group are preferably used.
As the metal complex dye, ruthenium, osmium, iron, cobalt, zinc complex, metal phthalocyanine, chlorophyll and the like can be used.
Examples of the metal complex dye used in the present invention are as follows.

(色素1)

Figure 2006244919
(Dye 1)
Figure 2006244919

ここで、R〜Rは、それぞれ水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、下記式のようなテトラアルキルアンモニウムカチオンを示しており、互いに同一でも異なっても良い。 Here, R < 1 > -R < 4 > has shown the hydrogen atom, the C1-C10 alkyl group, and the tetraalkylammonium cation like following formula, respectively, and may mutually be same or different.

Figure 2006244919
Figure 2006244919

(ここで、R〜Rはそれぞれ炭素数1〜10のアルキル基を示しており、互いに同一でも異なっても良い。) (Here, R 1 to R 4 each represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and may be the same as or different from each other.)

また、Xは一価のアニオンを示すが、2つのXは独立でも、架橋されていていても良い。例えば、次のようなものが例示される。   Moreover, although X shows a monovalent anion, two X may be independent or may be bridge | crosslinked. For example, the following is exemplified.

Figure 2006244919
Figure 2006244919

また、Zは、下記式のようなテトラアルキルアンモニウムカチオンを示している。 Z + represents a tetraalkylammonium cation represented by the following formula.

Figure 2006244919
Figure 2006244919

(ここで、R〜Rはそれぞれ炭素数1〜10のアルキル基を示しており、互いに同一でも異なっても良い。) (Here, R 1 to R 4 each represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and may be the same as or different from each other.)

(色素2)

Figure 2006244919
(Dye 2)
Figure 2006244919

ここでXは、一価のアニオンを示す。例えば次のようなものが例示される。

Figure 2006244919
Here, X represents a monovalent anion. For example, the following is exemplified.
Figure 2006244919

Yとしては、一価アニオンであって、ハロゲンイオン、SCN、ClO 、BF 、CFSO -、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、および(CSO-等を挙げることができる。 Y is a monovalent anion, which is a halogen ion, SCN , ClO 4 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N -, PF 6 -, AsF 6 -, CH 3 COO -, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 -, and (C 2 F 5 SO 2) 3 C - , and the like.

(色素3)

Figure 2006244919
(Dye 3)
Figure 2006244919

ここでZは、非共有電子対を有する原子団であって、2つのZは独立でも、架橋されていていても良い。例えば、次のようなものが例示される。   Here, Z is an atomic group having an unshared electron pair, and the two Zs may be independent or bridged. For example, the following is exemplified.

Figure 2006244919
Figure 2006244919

Yとしては、一価アニオンであって、ハロゲンイオン、SCN、ClO 、BF 、CFSO -、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、および(CSO-等を挙げることができる。 Y is a monovalent anion, which is a halogen ion, SCN , ClO 4 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N -, PF 6 -, AsF 6 -, CH 3 COO -, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 -, and (C 2 F 5 SO 2) 3 C - , and the like.

(色素4)

Figure 2006244919
(Dye 4)
Figure 2006244919

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を用いることができる。本発明において用いる色素としては、以下のようなものが例示される。   As the organic dye, a cyanine dye, a hemicyanine dye, a merocyanine dye, a xanthene dye, a triphenylmethane dye, or a metal-free phthalocyanine dye can be used. Examples of the dye used in the present invention are as follows.

Figure 2006244919
Figure 2006244919
Figure 2006244919
Figure 2006244919

増感剤を半導体層に吸着させる方法としては、溶媒に前記増感剤を溶解させた溶液を、半導体層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。または半導体層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。浸漬する時間は増感剤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1〜30時間、特に好ましくは5〜20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たり、超音波を照射しても良い。好ましくは溶液にする場合の増感剤の濃度としては、0.01〜100mmol/L、好ましくは0.1〜40mmol/L程度である。   As a method for adsorbing the sensitizer on the semiconductor layer, a solution in which the sensitizer is dissolved in a solvent is applied by spray coating or spin coating on the semiconductor layer and then dried. . In this case, the substrate may be heated to an appropriate temperature. Alternatively, a method in which a semiconductor layer is immersed in a solution and adsorbed can be used. The immersion time is not particularly limited as long as the sensitizer is sufficiently adsorbed, but is preferably 1 to 30 hours, particularly preferably 5 to 20 hours. Moreover, when immersing as needed, a solvent and a board | substrate may be heated or you may irradiate an ultrasonic wave. Preferably, the concentration of the sensitizer in the case of a solution is about 0.01 to 100 mmol / L, preferably about 0.1 to 40 mmol / L.

用いる溶媒としては、増感剤を溶解しかつ半導体層を溶解しなければ特に制限されることはないが、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、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、などのニトリル系溶媒、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、ペンタン、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、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、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、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、及びポリエチレングリコール等が使用可能である。   The solvent to be used is not particularly limited as long as the sensitizer is dissolved and the semiconductor layer is not dissolved, but methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, t- Alcohols such as butanol, nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile, methoxypropionitrile, glutaronitrile, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, pentane, heptane, hexane, cyclohexane, Ketones such as heptane, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, 2-butanone, diethyl ether, 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, Ethyldimethyl 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 can be used.

前記した光電変換電極基板と、対向電極基板の間には少なくとも可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質を含有した電解質層が配置される。
本発明に用いられる電解質層としては、可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質を含有することが必須である。ここで、可逆な電気化学的酸化還元特性を示すということは、光電変換素子の作用する電位領域において、可逆的な電気化学的に酸化還元反応を起こし得ることをいう。典型的には、通常、水素基準電極(NHE)に対して−1〜+2V vs NHEの電位領域で可逆的であることが望ましい。
An electrolyte layer containing a substance exhibiting at least reversible electrochemical redox characteristics is disposed between the photoelectric conversion electrode substrate and the counter electrode substrate.
The electrolyte layer used in the present invention must contain a substance exhibiting reversible electrochemical redox characteristics. Here, showing reversible electrochemical redox characteristics means that a reversible electrochemical redox reaction can occur in a potential region where the photoelectric conversion element acts. Typically, it is usually desirable to be reversible in the potential range of −1 to +2 V vs NHE with respect to the hydrogen reference electrode (NHE).

可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質は、通常、いわゆるレドックス材と称されるものであるが、特にその種類を制限するものではない。かかる物質としては、例えば、フェロセン、p−ベンゾキノン、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン、N,N,N’,N’−テトラメチル−p−フェニレンジアミン、テトラチアフルバレン、アントラセン、p−トルイルアミン等を挙げることができる。また、LiI、NaI、KI、CsI、CaI、4級イミダゾリウムのヨウ素塩、テトラアルキルアンモニウムのヨウ素塩、BrとLiBr、NaBr、KBr、CsBr、CaBrなどの金属臭化物などが挙げられ、また、Brとテトラアルキルアンモニウムブロマイド、ビピリジニウムブロマイド、臭素塩、フェロシアン酸―フェリシアン酸塩などの錯塩、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、ヒドロキノン−キノン、ビオロゲン色素、コバルト錯体などを挙げることができる。 A substance exhibiting reversible electrochemical oxidation-reduction characteristics is usually referred to as a so-called redox material, but the type is not particularly limited. Examples of such substances include ferrocene, p-benzoquinone, 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane, N, N, N ′, N′-tetramethyl-p-phenylenediamine, tetrathiafulvalene, and anthracene. , P-toluylamine and the like. Further, LiI, NaI, KI, CsI , CaI 2, 4 quaternary imidazolium iodide salt, iodine tetraalkylammonium Motoshio, Br 2 and LiBr, NaBr, KBr, CsBr, and metal bromides, such as CaBr 2 and the like, Also, Br 2 and tetraalkylammonium bromide, bipyridinium bromide, bromine salts, complex salts such as ferrocyanic acid-ferricyanate, sodium polysulfide, alkylthiol-alkyl disulfides, hydroquinone-quinones, viologen dyes, cobalt complexes, etc. be able to.

レドックス材は、酸化体、還元体のどちらか一方のみを用いてもよいし、酸化体と還元体を適当なモル比で混合し、添加することもできる。また、電気化学的応答性を示すように、これら酸化還元対を添加するなどしても良い。そのような性質を示す材料としては、ハロゲンイオン、SCN、ClO 、BF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、および(CSOから選ばれる対アニオンを有するフェロセニウムなどのメタロセニウム塩などのほか、ヨウ素、臭素、塩素などのハロゲン類を用いることもできる。 As the redox material, only one of an oxidant and a reductant may be used, or the oxidant and the reductant may be mixed and added at an appropriate molar ratio. Further, these redox pairs may be added so as to show electrochemical responsiveness. Materials exhibiting such properties include halogen ions, SCN , ClO 4 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N -, PF 6 -, AsF 6 -, CH 3 COO -, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 -, and (C 2 F 5 SO 2) 3 C - , such as ferrocenium having a counter anion selected from metallocenium of In addition to salts, halogens such as iodine, bromine and chlorine can also be used.

また、他の可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質としては、ハロゲンイオン、SCNおよびSeCNから選ばれる対アニオン(X)を有する塩が挙げられる。これらの塩の例としては、4級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、イミダゾリウム塩、グアニジウム塩などが例示できる。 In addition, as another substance exhibiting reversible electrochemical redox characteristics, a salt having a counter anion (X ) selected from halogen ion, SCN and SeCN can be mentioned. Examples of these salts include quaternary ammonium salts, phosphonium salts, imidazolium salts, guanidinium salts and the like.

4級アンモニウム塩としては、具体的には、(CH、(C、(n−C、さらには、

Figure 2006244919
等が挙げられる。 Specific examples of the quaternary ammonium salt include (CH 3 ) 4 N + X , (C 2 H 5 ) 4 N + X , (nC 4 H 9 ) 4 N + X , ,
Figure 2006244919
Etc.

ホスホニウム塩としては、具体的には、(CH、(C、(C、(C、さらには、

Figure 2006244919
等が挙げられる。 Specific examples of the phosphonium salt include (CH 3 ) 4 P + X , (C 2 H 5 ) 4 P + X , (C 3 H 7 ) 4 P + X , and (C 4 H 9 ). 4 P + X ,
Figure 2006244919
Etc.

また、イミダゾリウム塩としては、以下の一般式で示されるものが挙げられる。

Figure 2006244919
Examples of the imidazolium salt include those represented by the following general formula.
Figure 2006244919

ここで、RおよびRは各々炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数7〜20、好ましくは7〜13のアラルキル基を示しており、互いに同一でも異なっても良い。また、R〜Rは各々、水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数7〜20、好ましくは7〜13のアラルキル基を示しており、互いに同一でも異なっても良い。Xはハロゲンイオン、SCN、またはSeCNを示す。 Here, R 1 and R 2 each represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, preferably 7 to 13 carbon atoms, and may be the same or different. R 3 to R 5 each represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, preferably 7 to 13 carbon atoms, and may be the same or different. X represents a halogen ion, SCN or SeCN .

このようなイミダゾリウム塩の具体例としては、1−プロピル−2,3−ジメチル−イミダゾリウム塩、1−プロピル−3−メチルイミダゾリウム塩、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム塩、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム塩等が挙げられる。   Specific examples of such imidazolium salts include 1-propyl-2,3-dimethyl-imidazolium salt, 1-propyl-3-methylimidazolium salt, 1-ethyl-3-methylimidazolium salt, Examples include hexyl-3-methylimidazolium salt.

もちろん、これらの混合物も好適に用いることができる。   Of course, a mixture of these can also be used suitably.

また、可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質として、レドックス性常温溶融塩類も用いることができる。ここで、レドックス性常温溶融塩とは、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って、かつ可逆的な電気化学的酸化還元反応を行うことができるものである。可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質として、レドックス性常温溶融塩類を用いる場合、前記溶媒は用いても、用いなくてもどちらの形態でもよい。
レドックス性常温溶融塩はその1種を単独で使用することができ、また2種以上を混合しても使用することもできる。
In addition, redox room temperature molten salts can also be used as substances exhibiting reversible electrochemical redox properties. Here, the redox room temperature molten salt is a salt composed of an ion pair 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. A salt consisting of a pair is shown, and a reversible electrochemical redox reaction can be performed. When redox room temperature molten salts are used as the substance exhibiting reversible electrochemical redox properties, the solvent may be used or may not be used.
The redox room temperature molten salt can be used alone or in combination of two or more.

レドックス性常温溶融塩の例としては、例えば、以下のものが挙げられる。

Figure 2006244919
Examples of redox room temperature molten salts include the following.
Figure 2006244919

(ここで、Rは炭素数2〜20、好ましくは2〜10のアルキル基を示し、Xはハロゲンイオン、SeCNまたはSCNを示す。) (Here, R represents an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, and X represents a halogen ion, SeCN or SCN ).

Figure 2006244919
Figure 2006244919

(ここで、RおよびRは各々炭素数1〜10のアルキル基(好ましくはメチル基またはエチル基)、または炭素数7〜20、好ましくは7〜13のアラルキル基(好ましくはベンジル基)を示しており、互いに同一でも異なっても良い。また、Xはハロゲンイオン、SeCNまたはSCNを示す。) (Wherein R 1 and R 2 are each an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably a methyl group or an ethyl group), or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, preferably 7 to 13 carbon atoms (preferably a benzyl group). And may be the same as or different from each other, and X represents a halogen ion, SeCN or SCN ).

Figure 2006244919
Figure 2006244919

(ここで、R、R、R、Rは、各々炭素数1以上、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基(フェニル基など)、またはメトキシメチル基などを示し、互いに同一でも異なってもよい。また、Xはハロゲンイオン、SeCNまたはSCNを示す。) (Here, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each an alkyl group having 1 or more carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms (such as a phenyl group), or methoxy. . indicates a methyl group, may be the same or different from each other, X - is a halogen ion, SeCN - shows a) - or SCN.

本発明の電解質層としては、前記の可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質を含むものであれば、液体系でも固体系でもいずれでもよく、特に限定されない。
液体系の電解質としては特に限定されるものではなく、通常、溶媒、上述した可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質(溶媒に可溶なもの)およびさらに必要に応じて支持電解質を基本的成分として構成される。また、これらに加え、所望によりさらに紫外線吸収剤、アミン化合物などの他の任意成分を含有させてもよい。
The electrolyte layer of the present invention is not particularly limited as long as it contains the above-described substance exhibiting reversible electrochemical redox characteristics, and may be either a liquid system or a solid system.
There are no particular limitations on the liquid electrolyte, and usually a solvent, a substance exhibiting the above-described reversible electrochemical oxidation-reduction characteristics (soluble in a solvent), and a supporting electrolyte as necessary are basically used. Configured as an ingredient. In addition to these, other optional components such as an ultraviolet absorber and an amine compound may be further contained as desired.

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、3−メチル−2−オキサゾリジノン、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、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、3−メチルスルホラン、ジメトキシエタン、プロピオニトリル、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、3−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、ジオキソラン、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、3−メチル−2−オキサゾリジノン、γ−ブチロラクトン、スルホラン、3−メチルスルホラン、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、3−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、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。   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, 3-methyl-2-oxazolidinone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoamide, ethylene carbonate, dimethoxyethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, 3-methylsulfolane, dimethoxyethane, propionitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, dioxolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate , Tripropyl phosphate, ethyldimethyl phosphate, tributyl phosphate, tripentyl phosphate, trihexyl phosphate, triheptyl phosphate Chill, trioctyl phosphate, trinonyl phosphate, tridecyl phosphate, 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, 3-methyl-2-oxazolidinone, γ-butyrolactone, sulfolane, 3-methylsulfolane, dioxolane, dimethylformamide, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, 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.

常温溶融塩の例としては、例えば、以下のものが挙げられる。

Figure 2006244919
Examples of the room temperature molten salt include the following.
Figure 2006244919

(ここで、Rは炭素数2〜20、好ましくは2〜10のアルキル基を示し、Xはハロゲンイオン、SeCN、ClO 、BF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、(CSO、ジシアンジアミドイオン、トリシアノメタンイオンまたはチオシアネートイオンを示す。) (Here, R represents an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, and X represents a halogen ion, SeCN , ClO 4 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2) 2 N -, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, PF 6 -, AsF 6 -, CH 3 COO -, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 -, (C 2 F 5 SO 2 3 C − represents dicyandiamide ion, tricyanomethane ion or thiocyanate ion.)

Figure 2006244919
(ここで、RおよびRは各々炭素数1〜10のアルキル基(好ましくはメチル基またはエチル基)、または炭素数7〜20、好ましくは7〜13のアラルキル基(好ましくはベンジル基)を示しており、互いに同一でも異なっても良い。また、Xはハロゲンイオン、SeCN、ClO 、BF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、(CSO、ジシアンジアミドイオン、トリシアノメタンイオンまたはチオシアネートイオンを示す。)
Figure 2006244919
(Wherein R 1 and R 2 are each an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably a methyl group or an ethyl group), or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, preferably 7 to 13 carbon atoms (preferably a benzyl group). X represents a halogen ion, SeCN , ClO 4 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, PF 6 -, AsF 6 -, CH 3 COO -, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 -, (C 2 F 5 SO 2) 3 C -, dicyandiamide ions, (Indicates tricyanomethane ion or thiocyanate ion.)

Figure 2006244919
Figure 2006244919

(ここで、R、R、R、Rは、各々炭素数1以上、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基(フェニル基など)、またはメトキシメチル基などを示し、互いに同一でも異なってもよい。また、Xはハロゲンイオン、SeCN、ClO 、BF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、(CSO、ジシアンジアミドイオン、トリシアノメタンイオンまたはチオシアネートイオンを示す。) (Here, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each an alkyl group having 1 or more carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms (such as a phenyl group), or methoxy. Represents a methyl group, etc., and may be the same or different from each other, and X represents a halogen ion, SeCN , ClO 4 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , ( C 2 F 5 SO 2 ) 2 N , PF 6 , AsF 6 , CH 3 COO , CH 3 (C 6 H 4 ) SO 3 , (C 2 F 5 SO 2 ) 3 C , dicyandiamide ion Represents tricyanomethane ion or thiocyanate ion.)

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。   The solvent may be used alone or in combination of two or more.

また、必要に応じて加えられる支持電解質としては、電気化学の分野又は電池の分野で通常使用される塩類、酸類、アルカリ類、常温溶融塩類が使用できる。   Further, as the supporting electrolyte added as necessary, salts, acids, alkalis, and room temperature molten salts that are usually used in the field of electrochemistry or the field of batteries can be used.

塩類としては、特に制限はなく、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の無機イオン塩、4級アンモニウム塩、環状4級アンモニウム塩、4級ホスホニウム塩、環状4級ホスホニウム塩、イミダゾリウム塩、グアニジウム塩などが使用できる。   The salt is not particularly limited, and examples thereof include inorganic ion salts such as alkali metal salts and alkaline earth metal salts, quaternary ammonium salts, cyclic quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts, cyclic quaternary phosphonium salts, and imidazolium. Salts, guanidinium salts and the like can be used.

塩類の具体例としては、ClO 、BF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、(CSO、およびジシアンジアミドイオン(DCA-)から選ばれる対アニオンを有するアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、4級アンモニウム塩、環状4級アンモニウム塩、4級ホスホニウム塩、環状4級ホスホニウム塩、イミダゾリウム塩、あるいはグアニジウム塩が挙げられる。 Specific examples of the salts include ClO 4 , BF 4 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N , PF 6 and AsF 6 −. , CH 3 COO , CH 3 (C 6 H 4 ) SO 3 , (C 2 F 5 SO 2 ) 3 C , and an alkali metal salt having a counter anion selected from dicyandiamide ion (DCA ), alkaline earth Examples thereof include metal salts, quaternary ammonium salts, cyclic quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts, cyclic quaternary phosphonium salts, imidazolium salts, and guanidinium salts.

アルカリ金属、アルカリ土類金属塩の具体例としては、LiClO、LiBF、LiPF、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON、CHCOOLi、CH(C)SOLi、Li(CSOC、LiDCA、Mg(ClO2、Mg(BF2、Mg(PF2、Mg(CFSO2、Mg[(CFSON]、Mg[(CSON]、Mg(CHCOO)2、Mg[CH(C)SO]、Mg[(CSOC]、Mg(DCA)2等が挙げられる。 Specific examples of the alkali metal and alkaline earth metal salts include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, CH 3 COOLi, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 Li, Li (C 2 F 5 SO 2) 3 C, LiDCA, Mg (ClO 4) 2, Mg (BF 4) 2, Mg (PF 6) 2 Mg (CF 3 SO 3 ) 2 , Mg [(CF 3 SO 2 ) 2 N] 2 , Mg [(C 2 F 5 SO 2 ) 2 N] 2 , Mg (CH 3 COO) 2 , Mg [CH 3 (C 6 H 4 ) SO 3 ] 2 , Mg [(C 2 F 5 SO 2 ) 3 C] 2 , Mg (DCA) 2 and the like.

4級アンモニウム塩、環状4級アンモニウム塩の具体例としては、(CHNBF、(CNBF、(n−CNBF、(CNBr、(CNClO、(n−CNClO、CH(CNBF、(CH(CNBF、(CHNSOCF、(CNSOCF、(n−CNSOCF、さらには、 Specific examples of the quaternary ammonium salt and the cyclic quaternary ammonium salt include (CH 3 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NClO 4 , CH 3 (C 2 H 5 ) 3 NBF 4 , (CH 3 ) 2 (C 2 H 5 ) 2 NBF 4 , (CH 3 ) 4 NSO 3 CF 3 , (C 2 H 5 ) 4 NSO 3 CF 3 , (n-C 4 H 9 ) 4 NSO 3 CF 3 ,

Figure 2006244919
等が挙げられる。
Figure 2006244919
Etc.

またホスホニウム塩、環状ホスホニウム塩の具体例としては、(CHPBF、(CPBF、(CPBF、(CPBF、さらには、

Figure 2006244919
等が挙げられる。 Specific examples of phosphonium salts and cyclic phosphonium salts include (CH 3 ) 4 PBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 PBF 4 , (C 3 H 7 ) 4 PBF 4 , (C 4 H 9 ) 4 PBF 4. ,Moreover,
Figure 2006244919
Etc.

また、イミダゾリウム塩の具体例としては、1−プロピル−2,3−ジメチル−イミダゾリウムテトラフルオロボレート、1−プロピル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。   Specific examples of imidazolium salts include 1-propyl-2,3-dimethyl-imidazolium tetrafluoroborate, 1-propyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetra Examples thereof include fluoroborate and 1-hexyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate.

また、グアニジウム塩の具体例としては、塩酸グアニジウム、チアシアン酸グアニジウム、硝酸グアニジウムなどが挙げられる。   Specific examples of the guanidinium salt include guanidinium hydrochloride, guanidinium thiocyanate, and guanidinium nitrate.

また、これらの混合物も好適に用いることができる。   Moreover, these mixtures can also be used suitably.

また、酸類も特に限定されず、無機酸、有機酸などが使用でき、具体的には硫酸、塩酸、リン酸類、スルホン酸類、カルボン酸類などが使用できる。
アルカリ類も特に限定されず、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどがいずれも使用可能である。
常温溶融塩類としては、前記した化合物が用いられる。
The acids are not particularly limited, and inorganic acids, organic acids, and the like can be used. Specifically, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acids, sulfonic acids, carboxylic acids, and the like can be used.
The alkalis are not particularly limited, and any of sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and the like can be used.
As the room temperature molten salts, the aforementioned compounds are used.

以上の支持電解質の使用量については特に制限はなく、任意であるが、通常、電解質中の濃度として、0.01〜10mol/L、好ましくは0.05〜1mol/L程度を含有させることができる。   There is no restriction | limiting in particular about the usage-amount of the above supporting electrolyte, Usually, it is 0.01-10 mol / L as a density | concentration in electrolyte, Preferably it is made to contain about 0.05-1 mol / L. it can.

次に、所望により添加する任意成分に関して説明する。任意成分としては、紫外線吸収剤、アミン化合物などを挙げることができる。用いることができる紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、ベンゾトリアゾール骨格を有する化合物、ベンゾフェノン骨格を有する化合物等の有機紫外線吸収剤が代表的な物として挙げられる。   Next, optional components to be added as desired will be described. Examples of optional components include ultraviolet absorbers and amine compounds. Although it does not specifically limit as a ultraviolet absorber which can be used, Organic UV absorbers, such as a compound which has a benzotriazole skeleton and a compound which has a benzophenone skeleton, are mentioned as a typical thing.

ベンゾトリアゾール骨格を有する化合物としては、例えば、下記の一般式(1)で表される化合物が好適に挙げられる。

Figure 2006244919
As the compound having a benzotriazole skeleton, for example, a compound represented by the following general formula (1) is preferably exemplified.
Figure 2006244919

一般式(1)において、Rは、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜10、好ましくは1〜6のアルキル基を示す。ハロゲン原子としてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素を挙げることができる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。Rの置換位置は、ベンゾトリアゾール骨格の4位または5位であるが、ハロゲン原子およびアルキル基は通常4位に位置する。Rは、水素原子または炭素数1〜10、好ましくは1〜6のアルキル基を示す。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。Rは、炭素数1〜10、好ましくは1〜3のアルキレン基またはアルキリデン基を示す。アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基等を挙げることができ、またアルキリデン基としては、例えば、エチリデン基、プロピリデン基等が挙げられる。 In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms. Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an i-propyl group, a butyl group, a t-butyl group, and a cyclohexyl group. The substitution position of R 1 is the 4-position or 5-position of the benzotriazole skeleton, but the halogen atom and the alkyl group are usually located at the 4-position. R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an i-propyl group, a butyl group, a t-butyl group, and a cyclohexyl group. R 3 represents an alkylene group or alkylidene group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, and a propylene group. Examples of the alkylidene group include an ethylidene group and a propylidene group.

一般式(1)で示される化合物の具体例としては、3−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−ベンゼンプロパン酸、3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−ベンゼンエタン酸、3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−ヒドロキシベンゼンエタン酸、3−(5−メチル−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1−メチルエチル)−4−ヒドロキシベンゼンプロパン酸、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、3−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−ベンゼンプロパン酸オクチルエステル等が挙げられる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include 3- (5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl) -5- (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxy-benzenepropanoic acid. 3- (2H-benzotriazol-2-yl) -5- (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxy-benzeneethanoic acid, 3- (2H-benzotriazol-2-yl) -4-hydroxybenzene Ethanoic acid, 3- (5-methyl-2H-benzotriazol-2-yl) -5- (1-methylethyl) -4-hydroxybenzenepropanoic acid, 2- (2′-hydroxy-5′-methylphenyl) Benzotriazole, 2- (2′-hydroxy-3 ′, 5′-bis (α, α-dimethylbenzyl) phenyl) benzotriazole, 2- (2′-hydroxy-3 ′, 5 '-Di-t-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3'-t-butyl-5'-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 3- (5-chloro-2H-benzo And triazol-2-yl) -5- (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxy-benzenepropanoic acid octyl ester.

ベンゾフェノン骨格を有する化合物としては、例えば、下記の一般式(2)〜(4)で示される化合物が好適に挙げられる。

Figure 2006244919
Suitable examples of the compound having a benzophenone skeleton include compounds represented by the following general formulas (2) to (4).
Figure 2006244919

上記一般式(2)〜(4)において、R、R、R、R、R11、及びR12は、互いに同一もしくは異なる基であって、ヒドロキシル基、炭素数1〜10、好ましくは1〜6のアルキル基またはアルコキシ基を示す。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、及びシクロヘキシル基等を挙げることができる。またアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、i−プロポキシ基、及びブトキシ基等を挙げることができる。 In the general formulas (2) to (4), R 5 , R 6 , R 8 , R 9 , R 11 , and R 12 are the same or different from each other, and are a hydroxyl group, 1 to 10 carbon atoms, Preferably 1-6 alkyl groups or alkoxy groups are shown. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an i-propyl group, a butyl group, a t-butyl group, and a cyclohexyl group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an i-propoxy group, and a butoxy group.

、R、及びR10は、炭素数1〜10、好ましくは1〜3のアルキレン基またはアルキリデン基を示す。アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、及びプロピレン基等を挙げることができる。アルキリデン基としては、例えば、エチリデン基、及びプロピリデン基等が挙げられる。
p1、p2、p3、q1、q2、及びq3は、それぞれ別個に0乃至3の整数を表す。
R 4 , R 7 and R 10 represent an alkylene group or alkylidene group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, and a propylene group. Examples of the alkylidene group include an ethylidene group and a propylidene group.
p1, p2, p3, q1, q2, and q3 each independently represent an integer of 0 to 3.

上記一般式(2)〜(4)で表されるベンゾフェノン骨格を有する化合物の好ましい例としては、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン−5−カルボン酸、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン−5−カルボン酸、4−(2−ヒドロキシベンゾイル)−3−ヒドロキシベンゼンプロパン酸、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン−5−スルホン酸、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン等が挙げられる。
もちろん、これらを二種以上組み合わせて使用することができる。
Preferred examples of the compound having a benzophenone skeleton represented by the general formulas (2) to (4) include 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone-5-carboxylic acid and 2,2′-dihydroxy-4-methoxybenzophenone. -5-carboxylic acid, 4- (2-hydroxybenzoyl) -3-hydroxybenzenepropanoic acid, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone-5-sulfone Acid, 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy-4,4′-dimethoxybenzophenone, 2,2 ′, 4,4′-tetrahydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy -2'-carboxybenzophenone and the like.
Of course, two or more of these can be used in combination.

紫外線吸収剤の使用は任意であり、また使用する場合の使用量も特に制限されるものではないが、使用する場合は電解質中の濃度として、0.001〜10mol/L、好ましくは0.01〜1mol/Lであることが望ましい。   The use of the ultraviolet absorber is optional, and the amount used is not particularly limited, but when used, the concentration in the electrolyte is 0.001 to 10 mol / L, preferably 0.01. It is desirable that it is ˜1 mol / L.

次に、本発明の電解質に含有させることができるアミン化合物としては、特に限定されず、各種脂肪族アミン、芳香族アミンが用いられるが、例えば、ピリジン誘導体、アニリン誘導体、キノリン誘導体、イミダゾール誘導体などが代表的なものとして挙げられる。これらのアミン化合物を添加することで、開放電圧の向上が見込まれる。これらの化合物の具体例としては、ピリジン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、4−エチルピリジン、4−プロピルピリジン、4−t−ブチル−ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、2,6−ジメチルピリジン、2,4,6−トリメチルピリジン、4−ピリジノピリジン、4−ピロリジノピリジン、4−(2−アミノエチル)ピリジン、2−(2−アミノエチル)ピリジン、2−メトキシメチルピリジン、ピコリン酸、2−ピリジンメタノール、2−ピリジンエタノール、3−ピリジンメタノール、2,3−シクロペンテノピリジン、ニコチンアミド、ニコチン酸、4,4’−ビピリジン、2,2’−ビピリジン等のピリジン誘導体や、アニリン、ジメチルアニリン等のアニリン誘導体、キノリン、イソキノリンなどのキノリン誘導体、ベンズイミダゾール、N−メチルベンズイミダゾールなどのイミダゾール誘導体が挙げられる。
前記アミン化合物の使用は任意であり、また使用する場合の使用量も特に制限されるものではないが、使用する場合は電解質中の濃度として、0.001〜10mol/L、好ましくは0.01〜1mol/Lであることが望ましい。
Next, the amine compound that can be contained in the electrolyte of the present invention is not particularly limited, and various aliphatic amines and aromatic amines are used. For example, pyridine derivatives, aniline derivatives, quinoline derivatives, imidazole derivatives, etc. Is a typical example. By adding these amine compounds, an improvement in open circuit voltage is expected. Specific examples of these compounds include pyridine, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, 4-ethylpyridine, 4-propylpyridine, 4-t-butyl-pyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2-dimethylaminopyridine, 2,6-dimethylpyridine, 2,4,6-trimethylpyridine, 4-pyridinopyridine, 4-pyrrolidinopyridine, 4- (2-aminoethyl) pyridine, 2- (2-amino Ethyl) pyridine, 2-methoxymethylpyridine, picolinic acid, 2-pyridinemethanol, 2-pyridineethanol, 3-pyridinemethanol, 2,3-cyclopentenopyridine, nicotinamide, nicotinic acid, 4,4′-bipyridine, Pyridine derivatives such as 2,2′-bipyridine, and anilines such as aniline and dimethylaniline Emissions derivatives, quinoline, quinoline derivatives such as isoquinoline, benzimidazole, imidazole derivatives such as N- methyl benzimidazole.
The use of the amine compound is optional, and the amount used is not particularly limited, but when used, the concentration in the electrolyte is 0.001 to 10 mol / L, preferably 0.01. It is desirable that it is ˜1 mol / L.

また、本発明において用いる電解質としては、前記のような液体系でもよいが、固体化が可能であるとの観点から、高分子固体電解質が特に好ましい。高分子固体電解質としては、特に好ましいものとして、(a)高分子マトリックス(成分(a))に、少なくとも(b)可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質(成分(b))を含有し、所望により(c)可塑剤(成分(c))をさらに含有するものが挙げられる。また、これらに加え、所望によりさらに前記した支持電解質や常温溶融塩、紫外線吸収剤、アミン化合物などの他の任意成分を含有させてもよい。高分子固体電解質としては、前記成分(b)または、成分(b)と成分(c)、あるいはさらなる任意成分が、高分子マトリックス中に保持されることによって固体状態またはゲル状態が形成される。   The electrolyte used in the present invention may be a liquid as described above, but a polymer solid electrolyte is particularly preferable from the viewpoint that solidification is possible. As the polymer solid electrolyte, it is particularly preferable that (a) the polymer matrix (component (a)) contains at least (b) a substance (component (b)) exhibiting reversible electrochemical redox characteristics. If desired, those further containing (c) a plasticizer (component (c)) may be mentioned. In addition to these, other optional components such as the above-described supporting electrolyte, room temperature molten salt, ultraviolet absorber, and amine compound may be further contained as desired. As the polymer solid electrolyte, the component (b), the component (b) and the component (c), or a further optional component is held in a polymer matrix to form a solid state or a gel state.

本発明において高分子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。
As a material that can be used as a polymer matrix in the present invention, a solid state or a gel state can be formed by a polymer matrix alone, or by adding a plasticizer, a supporting electrolyte, or a plasticizer and a supporting electrolyte. There is no restriction | limiting in particular and what is called a high molecular compound generally used 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.

ポリフッ化ビニリデン系高分子化合物としては、フッ化ビニリデンの単独重合体、あるいはフッ化ビニリデンと他の重合性モノマー、好適にはラジカル重合性モノマーとの共重合体を挙げることができる。フッ化ビニリデンと共重合させる他の重合性モノマー(以下、共重合性モノマーという。)としては、具体的には、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、スチレンなどを例示することができる。これらの中でも、特にカルボキシル基を有するモノマーとの共重合体が好ましい。すなわち、ポリフッ化ビニリデン系高分子化合物としては、カルボキシル基を含有するものが好ましい。   Examples of the polyvinylidene fluoride polymer compound include a homopolymer of vinylidene fluoride, or a copolymer of vinylidene fluoride and another polymerizable monomer, preferably a radical polymerizable monomer. Specific examples of other polymerizable monomers copolymerized with vinylidene fluoride (hereinafter referred to as copolymerizable monomers) include hexafluoropropylene, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, ethylene, propylene, acrylonitrile, and vinylidene chloride. Acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, styrene and the like can be exemplified. Among these, a copolymer with a monomer having a carboxyl group is particularly preferable. That is, as the polyvinylidene fluoride polymer compound, those containing a carboxyl group are preferable.

これらの共重合性モノマーは、モノマー全量に対して0.1〜50mol%、好ましくは1〜25mol%の範囲で使用することができる。   These copolymerizable monomers can be used in the range of 0.1 to 50 mol%, preferably 1 to 25 mol%, based on the total amount of monomers.

共重合性モノマーとしては、好適にはヘキサフロロプロピレンが用いられる。本発明においては、特にフッ化ビニリデンにヘキサフロロプロピレンを1〜25mol%共重合させたフッ化ビニリデン−ヘキサフロロプロピレン共重合体を高分子マトリックスとするイオン伝導性フィルムとして好ましく用いることができる。また共重合比の異なる2種類以上のフッ化ビニリデン−ヘキサフロロプロピレン共重合体を混合して使用しても良い。   As the copolymerizable monomer, hexafluoropropylene is preferably used. In the present invention, in particular, it can be preferably used as an ion conductive film using a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer obtained by copolymerizing 1-25 mol% of hexafluoropropylene with vinylidene fluoride as a polymer matrix. Further, two or more kinds of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymers having different copolymerization ratios may be mixed and used.

また、これらの共重合性モノマーを2種類以上用いてフッ化ビニリデンと共重合させることもできる。例えば、フッ化ビニリデン+ヘキサフロロプロピレン+テトラフロロエチレン、フッ化ビニリデン+ヘキサフロロプロピレン+アクリル酸、フッ化ビニリデン+ヘキサフロロプロピレン+無水マレイン酸、フッ化ビニリデン+テトラフロロエチレン+エチレン、フッ化ビニリデン+テトラフロロエチレン+プロピレンなどの組み合わせで共重合させて得られる共重合体を使用することもできる。   Further, two or more of these copolymerizable monomers can be used for copolymerization with vinylidene fluoride. For example, vinylidene fluoride + hexafluoropropylene + tetrafluoroethylene, vinylidene fluoride + hexafluoropropylene + acrylic acid, vinylidene fluoride + hexafluoropropylene + maleic anhydride, vinylidene fluoride + tetrafluoroethylene + ethylene, vinylidene fluoride A copolymer obtained by copolymerization with a combination of + tetrafluoroethylene + propylene can also be used.

さらに、本発明においては高分子マトリックスとしてポリフッ化ビニリデン系高分子化合物に、ポリアクリル酸系高分子化合物、ポリアクリレート系高分子化合物、ポリメタクリル酸系高分子化合物、ポリメタクリレート系高分子化合物、ポリアクリロニトリル系高分子化合物およびポリエーテル系高分子化合物から選ばれる高分子化合物を1種類以上混合して使用することもできる。あるいはポリフッ化ビニリデン系高分子化合物に、上記した高分子化合物のモノマーを2種以上共重合させて得られる共重合体を1種類以上混合して使用することもできる。このときの単独重合体あるいは共重合体の配合割合は、ポリフッ化ビニリデン系高分子化合物100質量部に対して、通常200質量部以下とすることが好ましい。   Furthermore, in the present invention, a polyacrylic acid polymer compound, a polyacrylate polymer compound, a polymethacrylic acid polymer compound, a polymethacrylate polymer compound, One or more polymer compounds selected from acrylonitrile polymer compounds and polyether polymer compounds may be used in combination. Alternatively, one or more kinds of copolymers obtained by copolymerizing two or more kinds of monomers of the above-described polymer compound with a polyvinylidene fluoride polymer compound may be used. In this case, the blending ratio of the homopolymer or copolymer is usually preferably 200 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyvinylidene fluoride polymer compound.

本発明において用いられるポリフッ化ビニリデン系高分子化合物の重量平均分子量は、通常10,000〜2,000,000であり、好ましくは100,000〜1,000,000の範囲のものが好適に使用することができる。   The weight average molecular weight of the polyvinylidene fluoride polymer compound used in the present invention is usually 10,000 to 2,000,000, preferably 100,000 to 1,000,000. can do.

可塑剤(成分(c))は、可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質に対する溶媒として作用する。かかる可塑剤としては、一般に電気化学セルや電池において電解質溶媒として使用され得るものであればいずれも使用することができ、具体的には液体系電解質において例示した各種溶媒を挙げることができる。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、3−メチル−2−オキサゾリジノン、γ−ブチロラクトン、スルホラン、3−メチルスルホラン、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、3−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、リン酸トリメチル、リン酸トリエチルが好ましい。また、前述した常温溶融塩類も用いることができる。
可塑剤はその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。
The plasticizer (component (c)) acts as a solvent for substances exhibiting reversible electrochemical redox properties. Any plasticizer can be used as long as it can be generally used as an electrolyte solvent in an electrochemical cell or battery, and specific examples thereof include various solvents exemplified in liquid electrolytes. In particular, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl sulfoxide, dimethoxyethane, acetonitrile, 3-methyl-2-oxazolidinone, γ-butyrolactone, sulfolane, 3-methylsulfolane, dioxolane, dimethylformamide, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, trimethyl phosphate and triethyl phosphate are preferred. Moreover, the above-mentioned room temperature molten salts can also be used.
One plasticizer may be used alone, or two or more plasticizers may be mixed and used.

可塑剤(成分(c))の使用量は特に制限はないが、通常、高分子固体電解質中に20質量%以上、好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上であり、かつ98質量%以下、好ましくは95質量%以下、さらに好ましくは90質量%以下の量で含有させることができる。   The amount of the plasticizer (component (c)) used is not particularly limited, but is usually 20% by mass or more, preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and 98% by mass in the polymer solid electrolyte. It can be contained in an amount of not more than mass%, preferably not more than 95 mass%, more preferably not more than 90 mass%.

また、可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質(成分(b))の使用量についても特に制限はなく、通常、高分子固体電解質中に0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、かつ70質量%以下、好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下の量で含有させることができる。
成分(b)と成分(c)を併用する場合、成分(b)は、成分(c)に溶解しかつ高分子固体電解質とした際にも析出等が起こらない混合比とすることが望ましく、好ましくは成分(b)/成分(c)が質量比で0.01〜0.5、さらに好ましくは0.03〜0.3の範囲である。
また、成分(a)に対しては、好ましくは成分(a)/(成分(b)+成分(c))質量比が1/20〜1/1、さらに好ましくは1/10〜1/2の範囲であることが望ましい。
Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the usage-amount of the substance (component (b)) which shows a reversible electrochemical oxidation-reduction characteristic, Usually 0.1 mass% or more in a polymer solid electrolyte, Preferably it is 1 mass% or more. More preferably, the content is 10% by mass or more and 70% by mass or less, preferably 60% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less.
When the component (b) and the component (c) are used in combination, it is desirable that the component (b) has a mixing ratio that dissolves in the component (c) and does not cause precipitation even when the polymer solid electrolyte is formed. Preferably component (b) / component (c) is 0.01-0.5 by mass ratio, More preferably, it is the range of 0.03-0.3.
For component (a), the mass ratio of component (a) / (component (b) + component (c)) is preferably 1/20 to 1/1, more preferably 1/10 to 1/2. It is desirable to be in the range.

これらに加え、固体電解質中には、所望によりさらに支持電解質や常温溶融塩、紫外線吸収剤、アミン化合物などの他の任意成分を含有させてもよい。これらの任意成分の種類および含有量は液体電解質において例示した通りである。   In addition to these, the solid electrolyte may further contain other optional components such as a supporting electrolyte, a room temperature molten salt, an ultraviolet absorber, and an amine compound as desired. The types and contents of these optional components are as exemplified in the liquid electrolyte.

次に本発明において高分子固体電解質はイオン伝導性フィルムとして用いることができる。例えば、前記成分(a)および(b)、あるいはさらに所望により配合される任意成分からなる高分子固体電解質を公知の方法によりフィルムに成形することによりイオン伝導性フィルムを得ることが出来る。この場合の成形方法としては特に限定されず、押出し成型、キャスト法によるフィルム状態で得る方法、スピンコート法、ディップコート法や、注入法、含浸法などを挙げることができる。   Next, in the present invention, the polymer solid electrolyte can be used as an ion conductive film. For example, an ion conductive film can be obtained by forming a polymer solid electrolyte comprising the components (a) and (b) or an optional component further blended as desired into a film by a known method. The molding method in this case is not particularly limited, and examples thereof include extrusion molding, a method obtained in a film state by a casting method, a spin coating method, a dip coating method, an injection method, and an impregnation method.

押出し成型については常法により行うことができ、前記混合物を過熱溶融した後、フィルム成型することが行われる。
キャスト法については、前記混合物をさらに適当な希釈剤にて粘度調整を行い、キャスト法に用いられる通常のコータにて塗布し、乾燥することで成膜することができる。コータとしては、ドクタコータ、ブレードコータ、ロッドコータ、ナイフコータ、リバースロールコータ、グラビアコータ、スプレイコータ、カーテンコータを用いることができ、粘度および膜厚により使い分けることができる。
スピンコート法については、前記混合物をさらに適当な希釈剤にて粘度調整を行い、市販のスピンコーターにて塗布し、乾燥することで成膜することができる。
ディップコート法については、前記混合物をさらに適当な希釈剤にて粘度調整を行って混合物溶液を作製し、適当な基盤を混合物溶液より引き上げた後、乾燥することで成膜することができる。
Extrusion molding can be performed by a conventional method, and after the mixture is melted by heating, film molding is performed.
Regarding the casting method, the mixture can be formed into a film by further adjusting the viscosity with an appropriate diluent, applying the mixture with a normal coater used in the casting method, and drying. As the coater, a doctor coater, a blade coater, a rod coater, a knife coater, a reverse roll coater, a gravure coater, a spray coater, and a curtain coater can be used, and they can be selectively used depending on the viscosity and the film thickness.
As for the spin coating method, the mixture can be formed into a film by further adjusting the viscosity with an appropriate diluent, applying the mixture with a commercially available spin coater, and drying.
As for the dip coating method, a film can be formed by adjusting the viscosity of the mixture with an appropriate diluent to prepare a mixture solution, pulling up an appropriate base from the mixture solution, and drying.

本発明におけるイオン伝導性フィルムは、イオン伝導度が、通常室温で1×10−7S/cm以上、好ましくは1×10−6S/cm以上、さらに好ましくは1×10−5S/cm以上を示す。イオン伝導度は、複素インピーダンス法などの一般的な手法で求めることができる。
また、本発明におけるイオン伝導性フィルムは、酸化体の拡散係数が1×10−9cm/s以上、好ましくは1×10−8cm/s以上、さらに好ましくは1×10−7cm/s以上を示す。なお、拡散係数は、イオン伝導性を示す一指標であり、定電位電流特性測定、サイクリックボルタモグラム測定などの一般的な手法で求めることができる。
The ion conductive film of the present invention has an ionic conductivity of usually 1 × 10 −7 S / cm or more, preferably 1 × 10 −6 S / cm or more, more preferably 1 × 10 −5 S / cm at room temperature. The above is shown. The ionic conductivity can be obtained by a general method such as a complex impedance method.
The ion conductive film of the present invention has an oxidant diffusion coefficient of 1 × 10 −9 cm 2 / s or more, preferably 1 × 10 −8 cm 2 / s or more, and more preferably 1 × 10 −7 cm. 2 / s or more is shown. The diffusion coefficient is an index indicating ion conductivity, and can be obtained by a general method such as constant potential current characteristic measurement or cyclic voltammogram measurement.

イオン伝導性フィルムの厚さは、特に限定されないが、通常1μm以上、好ましくは10μm以上であり、通常3mm以下、好ましくは1mm以下である。   The thickness of the ion conductive film is not particularly limited, but is usually 1 μm or more, preferably 10 μm or more, and usually 3 mm or less, preferably 1 mm or less.

また、イオン伝導性フィルムは、自立性を有していることが望ましい。その場合、通常、25℃におけるその引張弾性率が5×10N/m以上、好ましくは1×10N/m以上、最も好ましくは5×10N/m以上である特性を有することが望ましい。なお、この引張弾性率は、通常用いられる引張り試験機で、2cm×5cmの短冊状サンプルによって測定を行った場合の値である。 Moreover, it is desirable that the ion conductive film has self-supporting properties. In that case, the characteristic that the tensile modulus at 25 ° C. is usually 5 × 10 4 N / m 2 or more, preferably 1 × 10 5 N / m 2 or more, and most preferably 5 × 10 5 N / m 2 or more. It is desirable to have In addition, this tensile elasticity modulus is a value at the time of measuring by a 2 cm x 5 cm strip sample with the tensile tester used normally.

本発明の光電変換素子の例としては、例えば、図3に示す断面を有する素子を挙げることができる。この素子は、透明導電性基板5の導電面上に増感剤を吸着した半導体層(例えば酸化チタン層)6を形成し、反対側の非導電面上に反射防止膜7を形成した光電変換電極(基板A)と、対向電極基板8(基板B)を有しており、そして、半導体層6と対向電極基板8の間に電解質層(例えばイオン伝導性フィルム)9が配置され、周辺がシール部材10で密封されている。なお、リード線は基板Aと基板Bの導電部分に接続され、電力を取り出すことが出来る。   As an example of the photoelectric conversion element of this invention, the element which has the cross section shown in FIG. 3 can be mentioned, for example. This element is a photoelectric conversion in which a semiconductor layer (for example, titanium oxide layer) 6 adsorbing a sensitizer is formed on a conductive surface of a transparent conductive substrate 5 and an antireflection film 7 is formed on a non-conductive surface on the opposite side. It has an electrode (substrate A) and a counter electrode substrate 8 (substrate B), and an electrolyte layer (for example, ion conductive film) 9 is disposed between the semiconductor layer 6 and the counter electrode substrate 8, and the periphery is It is sealed with a seal member 10. Note that the lead wire is connected to the conductive portions of the substrate A and the substrate B, and power can be taken out.

本発明の光電変換素子を用いて太陽電池を製造する方法は、特に限定されないが、通常、前記基板A、イオン伝導性フィルムおよび基板Bを積層し、公知の方法により、周辺部を適宜シールすることにより容易に製造することができる。周辺部をシールする方法としては、どちらかの基板にイオン伝導性フィルムを配した後、その外側にシール材を配し、もう片方の基板を合わせる方法、シールとイオン伝導性フィルムを同じ基板に配する方法等を利用することができる。   A method for producing a solar cell using the photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited. Usually, the substrate A, the ion conductive film and the substrate B are laminated, and the peripheral portion is appropriately sealed by a known method. Can be easily manufactured. As a method of sealing the peripheral part, after placing an ion conductive film on one of the substrates, a sealant is placed on the outside and the other substrate is aligned, and the seal and the ion conductive film are placed on the same substrate. It is possible to use a distribution method.

光入射面側に設ける反射防止膜をある関係式を満たすように設計することで、コストパフォーマンスの良い高効率な光電変換素子を作製することができる。   By designing the antireflection film provided on the light incident surface side so as to satisfy a certain relational expression, a highly efficient photoelectric conversion element with good cost performance can be manufactured.

以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらになん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.

[実施例1]
《反射防止膜付き透明導電ガラスの作製》
反射防止膜として、透明導電性ガラス(TEC15、オプトンジャパン社製)を非導電面側が成膜面となるように、マグネトロンスパッタリング装置内に設置した後、酸化チタンターゲットを用いて、酸化チタン薄膜(15nm)の第1層、酸化ケイ素ターゲットを用いて、酸化ケイ素薄膜(30nm)の第2層、酸化チタンターゲットを用いて、酸化チタン薄膜(100nm)の第3層、そして酸化ケイ素ターゲットを用いて、酸化ケイ素薄膜(100nm)の第4層を形成した(反射防止膜付き透明導電ガラス(A))。この反射防止膜付き透明導電ガラスの反射スペクトルを図4に示す。反射スペクトルの測定は、紫外可視分光スペクトル測定装置(U−4000、日立製作所製)を用い、5度正反射ユニットを装着して測定した。
[Example 1]
<< Production of transparent conductive glass with antireflection film >>
As an antireflection film, transparent conductive glass (TEC15, manufactured by Opton Japan Co., Ltd.) was placed in a magnetron sputtering apparatus so that the non-conductive surface side would be a film formation surface, and then a titanium oxide thin film ( 15 nm) first layer, using silicon oxide target, second layer of silicon oxide thin film (30 nm), using titanium oxide target, third layer of titanium oxide thin film (100 nm), and using silicon oxide target A fourth layer of a silicon oxide thin film (100 nm) was formed (transparent conductive glass (A) with an antireflection film). The reflection spectrum of this transparent conductive glass with an antireflection film is shown in FIG. The reflection spectrum was measured using an ultraviolet-visible spectrum measuring apparatus (U-4000, manufactured by Hitachi, Ltd.) with a 5 ° specular reflection unit attached.

また別の反射防止膜として、透明導電性ガラス(TEC15、オプトンジャパン社製)の非導電面側に、屈折率1.7のITO微粉末を分散させた紫外線硬化性アクリル樹脂の塗布液を塗布し、乾燥膜厚100nmの塗布膜(ITO含有量:84質量%)を形成し、窒素雰囲気下に300mJ/cmの条件で紫外線を照射し、硬化させた。次に、屈折率1.5の酸化ケイ素微粉末を分散させた紫外線硬化性アクリル樹脂の塗布液を塗布し、乾燥膜厚100nmの塗布膜(酸化ケイ素含有量:40質量%)を形成し、窒素雰囲気下に300mJ/cmの条件で紫外線を照射し、硬化させた。これにより2層の積層膜の反射防止膜を形成した(反射防止膜付き透明導電ガラス(B))。この反射防止膜付き透明導電ガラスの反射スペクトルを図6に示す。
また、反射防止膜のない透明導電ガラスの反射スペクトルを図7に示す。
As another antireflection film, a coating solution of an ultraviolet curable acrylic resin in which ITO fine powder having a refractive index of 1.7 is dispersed is applied to the nonconductive surface side of transparent conductive glass (TEC15, manufactured by Opton Japan). Then, a coating film (ITO content: 84 mass%) having a dry film thickness of 100 nm was formed, and cured by irradiation with ultraviolet rays under a condition of 300 mJ / cm 2 in a nitrogen atmosphere. Next, a coating solution of an ultraviolet curable acrylic resin in which silicon oxide fine powder having a refractive index of 1.5 is dispersed is applied to form a coating film having a dry film thickness of 100 nm (silicon oxide content: 40% by mass), It was cured by irradiating ultraviolet rays under a condition of 300 mJ / cm 2 in a nitrogen atmosphere. Thus, a two-layered antireflection film was formed (transparent conductive glass (B) with an antireflection film). The reflection spectrum of this transparent conductive glass with an antireflection film is shown in FIG.
Moreover, the reflection spectrum of the transparent conductive glass without an antireflection film is shown in FIG.

《色素吸着酸化チタン電極の作製》
上記で作製した反射防止膜付き透明導電ガラス(A)の導電膜上にTi−Nanoxide T/SP(SOLARONIX社製)をギャップ130μmのアプリケーターを用いてコートし、乾燥後、450℃で1時間焼成することで厚さ10μmの酸化チタン層を形成した。
この電極を0.2mol/Lの四塩化チタン水溶液中に浸漬し、密閉状態で、40℃で2時間放置後、純水で洗浄し、乾燥させた後、450℃で1時間焼成した。これを下記式で示されるルテニウム色素(Rutenium−535−bisTBA、ソーラロニクス社製)/エタノール溶液(3.0×10−4mol/L)に15時間浸後、余分な色素をエタノールで洗浄し、風乾することで色素を吸着させた。この色素吸着酸化チタン電極の吸収スペクトルを測定したところ、図5に示すようなスペクトルが得られ、λおよびλは、それぞれ528nm、614nmと求められ、(2λ−λ)〜λで示される波長範囲は442〜614nmであることが分かった。
同様にして反射防止膜付き透明導電ガラス(B)および反射防止膜のない透明導電ガラスを用いて色素吸着酸化チタン電極を作製し、その吸収スペクトルより、(2λ−λ)〜λで示される波長範囲は、それぞれ、表1のRun2、Run3に示すようになることが分かった。
<< Preparation of dye-adsorbed titanium oxide electrode >>
On the conductive film of the transparent conductive glass with antireflection film (A) prepared above, Ti-Nanoxide T / SP (manufactured by SOLARONIX) is coated using an applicator with a gap of 130 μm, dried, and baked at 450 ° C. for 1 hour. Thus, a titanium oxide layer having a thickness of 10 μm was formed.
This electrode was immersed in a 0.2 mol / L titanium tetrachloride aqueous solution, left in a sealed state at 40 ° C. for 2 hours, washed with pure water, dried, and then fired at 450 ° C. for 1 hour. This was immersed in a ruthenium dye represented by the following formula (Rutenium-535-bisTBA, manufactured by Solaronics) / ethanol solution (3.0 × 10 −4 mol / L) for 15 hours, and then the excess dye was washed with ethanol. The dye was adsorbed by air drying. When the absorption spectrum of this dye-adsorbed titanium oxide electrode was measured, a spectrum as shown in FIG. 5 was obtained, and λ 1 and λ 2 were determined to be 528 nm and 614 nm, respectively, (2λ 1 −λ 2 ) to λ 2. The wavelength range indicated by is found to be 442 to 614 nm.
To prepare a dye-adsorbed titanium oxide electrode with a transparent conductive glass without an antireflection film with a transparent conductive glass (B) and the antireflection film in the same manner, from the absorption spectrum, with (2λ 1 2) 2 It was found that the wavelength ranges shown are as shown in Run 2 and Run 3 of Table 1, respectively.

Figure 2006244919
Figure 2006244919

《光電変換素子の作製》
次に、上記で作製した3種類の色素吸着酸化チタン電極を用いて、以下に示す方法で光電変換素子を作製した。
酸化チタン電極の酸化チタン面と、Pt薄膜のついた導電ガラスのPt面を、44μm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3−メトキシプロピオニトリル溶液を毛管現象により注入し、周辺を紫外線硬化型シール材でシールし、光電変換素子とした。
これらの光電変換素子について、疑似太陽光を照射して電流電圧特性を測定したところ、表1のような結果が得られた。なお、Run1は反射防止膜付き透明導電ガラス(A)を用いた光電変換素子、Run2は反射防止膜付き透明導電ガラス(B)を用いた光電変換素子、Run3は反射防止膜のない透明導電ガラスを用いた光電変換素子の結果である。
この結果から明らかなように、反射率が5%以下であるRun1のみが良好な特性を示す。
<< Production of photoelectric conversion element >>
Next, the photoelectric conversion element was produced by the method shown below using the three types of dye-adsorbed titanium oxide electrodes produced above.
The titanium oxide surface of the titanium oxide electrode and the Pt surface of the conductive glass with the Pt thin film are placed facing each other with a 44 μm PET film as a spacer, 0.1 mol / L lithium iodide in the gap, A 3-methoxypropionitrile solution containing 0.5 mol / L of 1-propyl-2,3-dimethylimidazolium iodide, 0.5 mol / L of 4-t-butylpyridine and 0.05 mol / L of iodine It was injected by capillary action, and the periphery was sealed with an ultraviolet curable sealing material to obtain a photoelectric conversion element.
About these photoelectric conversion elements, when the pseudo-sunlight was irradiated and the current-voltage characteristic was measured, the result as shown in Table 1 was obtained. Run 1 is a photoelectric conversion element using a transparent conductive glass (A) with an antireflection film, Run 2 is a photoelectric conversion element using a transparent conductive glass (B) with an antireflection film, and Run 3 is a transparent conductive glass without an antireflection film. It is the result of the photoelectric conversion element using this.
As is apparent from this result, only Run 1 having a reflectance of 5% or less exhibits good characteristics.

Figure 2006244919
Figure 2006244919

[実施例2]
《イオン伝導性フィルムの作製−1》
ポリフッ化ビニリデン系ポリマー(KF9300、呉羽化学社製)1gと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γ−ブチロラクトン溶液を2g添加し、アセトンにて希釈し加熱し均一溶液を得た。この溶液をPETフィルム基板上にドクターブレード法で塗布し、加熱乾燥をし、112μm厚の均一なイオン伝導性フィルムを得た。
[Example 2]
<< Preparation of Ion Conductive Film-1 >>
1 g of polyvinylidene fluoride polymer (KF9300, Kureha Chemical Co., Ltd.), 0.1 mol / L lithium iodide, 0.5 mol / L 1-propyl-2,3-dimethylimidazolium iodide, 0.5 mol / L 2 g of γ-butyrolactone solution containing 4-t-butylpyridine and 0.05 mol / L iodine was diluted with acetone and heated to obtain a uniform solution. This solution was applied onto a PET film substrate by a doctor blade method and dried by heating to obtain a uniform ion conductive film having a thickness of 112 μm.

《光電変換素子の作製》
実施例1で作製した反射防止膜付き透明導電ガラス(A)を用いた色素吸着酸化チタン電極の酸化チタン面色素吸着酸化チタン層の上側に、前記イオン伝導性フィルムを載せ、さらにその上にPt薄膜のついたガラスのPt面をイオン伝導フィルム側にして挟み、周辺を紫外線硬化型シール材でシールし、光電変換素子とした。
また、反射防止膜付き透明導電ガラス(B)および反射防止膜のない透明導電ガラスを用いて作製した色素吸着酸化チタン電極についても同様にして光電変換素子を作製した。
これらの光電変換素子について、疑似太陽光を照射して電流電圧特性を測定したところ、表2のような結果が得られた。なお、Run4は反射防止膜付き透明導電ガラス(A)を用いた光電変換素子、Run5は反射防止膜付き透明導電ガラス(B)を用いた光電変換素子、Run6は反射防止膜のない透明導電ガラスを用いた光電変換素子の結果である。
この結果から明らかなように、反射率が5%以下であるRun4のみが良好な特性を示す。
<< Production of photoelectric conversion element >>
The ion conductive film is placed on the upper side of the titanium oxide surface dye-adsorbed titanium oxide layer of the dye-adsorbed titanium oxide electrode using the transparent conductive glass (A) with antireflection film prepared in Example 1, and Pt is further formed thereon. The Pt surface of the glass with a thin film was sandwiched with the ion conductive film side, and the periphery was sealed with an ultraviolet curable sealant to obtain a photoelectric conversion element.
Moreover, the photoelectric conversion element was similarly produced about the pigment | dye adsorption titanium oxide electrode produced using the transparent conductive glass (B) with an antireflection film, and the transparent conductive glass without an antireflection film.
When these photoelectric conversion elements were irradiated with pseudo-sunlight and current-voltage characteristics were measured, the results shown in Table 2 were obtained. Run 4 is a photoelectric conversion element using a transparent conductive glass (A) with an antireflection film, Run 5 is a photoelectric conversion element using a transparent conductive glass (B) with an antireflection film, and Run 6 is a transparent conductive glass without an antireflection film. It is the result of the photoelectric conversion element using this.
As is clear from this result, only Run 4 having a reflectance of 5% or less exhibits good characteristics.

Figure 2006244919
Figure 2006244919

反射防止膜の構成の一例である。It is an example of a structure of an antireflection film. 反射防止膜の構成の一例である。It is an example of a structure of an antireflection film. 光電変換素子の断面の例である。It is an example of the cross section of a photoelectric conversion element. 反射防止膜付透明導電ガラスの反射スペクトルの一例である。It is an example of the reflection spectrum of transparent conductive glass with an antireflection film. 光電変換電極の吸収スペクトルの一例である。It is an example of the absorption spectrum of a photoelectric conversion electrode. 反射防止膜付透明導電ガラスの反射スペクトルの一例である。It is an example of the reflection spectrum of transparent conductive glass with an antireflection film. 反射防止膜のない透明導電ガラスの反射スペクトルの一例である。It is an example of the reflection spectrum of transparent conductive glass without an antireflection film.

符号の説明Explanation of symbols

1 透明導電性基板
2 反射防止膜
3 透明導電性膜
4 反射防止膜
5 透明導電性基板
6 半導体層
7 反射防止膜
8 対向電極基板
9 電解質層
10 シール部材
H1 高屈折率膜
H2 高屈折率膜
L1 低屈折率膜
L2 低屈折率膜
L3 低屈折率膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent conductive substrate 2 Antireflection film 3 Transparent conductive film 4 Antireflection film 5 Transparent conductive substrate 6 Semiconductor layer 7 Antireflection film 8 Counter electrode substrate 9 Electrolyte layer 10 Sealing member
H1 High refractive index film H2 High refractive index film L1 Low refractive index film
L2 Low refractive index film L3 Low refractive index film

Claims (6)

透明導電性基板の導電面上に増感剤により修飾された半導体層を設け、非導電面上に反射防止膜を設けた光電変換電極と、少なくとも可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質を含有した電解質層と、前記電解質層を介して配置された導電性基板から少なくとも構成される光電変換素子であって、前記光電変換電極の吸収スペクトルに於いて、450nm以上における光学密度が最大となる波長をλ、λにおける光学密度の1/3に等しい光学密度となる波長の最大値をλとした場合、(2λ−λ)〜λの波長範囲において、前記光電変換電極の反射防止膜側から測定した反射率が5%以下となることを特徴とする光電変換素子。 A photoelectric conversion electrode in which a semiconductor layer modified with a sensitizer is provided on a conductive surface of a transparent conductive substrate and an antireflection film is provided on a non-conductive surface, and a substance exhibiting at least reversible electrochemical redox characteristics A photoelectric conversion element comprising at least a contained electrolyte layer and a conductive substrate disposed via the electrolyte layer, wherein the optical density at 450 nm or more is maximized in the absorption spectrum of the photoelectric conversion electrode. If 1 wavelength lambda, the lambda 1 to the maximum value of the wavelength at which equal optical density to 1/3 of the optical density was λ 2, (2λ 1 -λ 2 ) in the wavelength range of to [lambda] 2, the photoelectric conversion electrode A photoelectric conversion element having a reflectance measured from the antireflection film side of 5% or less. 前記電解質層が、固体電解質であることを特徴とする請求項1記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the electrolyte layer is a solid electrolyte. 前記固体電解質が、少なくとも(a)高分子マトリックスおよび(b)可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質からなるイオン伝導性フィルムであることを特徴とする請求項2記載の光電変換素子。   3. The photoelectric conversion element according to claim 2, wherein the solid electrolyte is an ion conductive film comprising at least (a) a polymer matrix and (b) a substance exhibiting reversible electrochemical redox characteristics. 前記高分子マトリックスがポリフッ化ビニリデン系高分子化合物であることを特徴とする請求項3記載の光電変換素子。   4. The photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the polymer matrix is a polyvinylidene fluoride polymer compound. 前記ポリフッ化ビニリデン系高分子化合物がカルボキシル基を含有することを特徴とする請求項4記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the polyvinylidene fluoride polymer compound contains a carboxyl group. 前記可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質が常温溶融塩類であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載の光電変換素子。
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the substance exhibiting reversible electrochemical oxidation-reduction characteristics is a room temperature molten salt.
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