JP2007194000A - Method of manufacturing composition for forming photoelectric conversion layer, composition for forming photoelectric conversion later, method of manufacturing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and electronic equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the method of manufacturing a composition for forming a photoelectric conversion layer capable of manufacturing the composition for forming the photoelectric conversion layer capable of efficiently manufacturing the photoelectric conversion layer; to provide the composition for forming the photoelectric conversion layer manufactured by this method; to provide the method of manufacturing the photoelectric conversion element capable of simplifying a manufacturing process and suppressing the amount of dye used; to provide the photoelectric conversion element manufactured by this method, and to provide electronic equipment having the photoelectric conversion element. <P>SOLUTION: A solar cell 1 has a substrate 2, a first electrode 3, a second electrode 6, a counter substrate 7, the photoelectric conversion layer 4 positioned on the first electrode 3 side between the electrodes 3, 6, and a hole transport layer 5 coming in contact with the photoelectric conversion layer 4. The photoelectric conversion layer 4 can be formed through a process obtaining aggregate particles by aggregating particles of electron transport material, a process carrying dye in the aggregate particles, and a process dispersing the aggregate particles carried with dye into a dispersion medium and obtaining the composition for forming the photoelectric conversion layer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光電変換層形成用組成物の製造方法、光電変換層形成用組成物、光電変換素子の製造方法、光電変換素子および電子機器に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer, a composition for forming a photoelectric conversion layer, a method for producing a photoelectric conversion element, a photoelectric conversion element, and an electronic apparatus.

従来から、環境にやさしい電源として、シリコンを用いた光電変換素子、いわゆる太陽電池が注目を集めている。シリコンを用いた太陽電池の中には、人工衛星等に用いられる単結晶シリコン型の太陽電池もあるが、実用的なものとしては、特に多結晶シリコンを用いた太陽電池や、アモルファスシリコンを用いた太陽電池が、産業用や家庭用として実用化が始まっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, photoelectric conversion elements using silicon, so-called solar cells, have attracted attention as environmentally friendly power supplies. Among solar cells using silicon, there are single crystal silicon type solar cells used for artificial satellites and the like. However, as practical ones, especially solar cells using polycrystalline silicon and amorphous silicon are used. Practical use of solar cells for industrial use and home use has begun.

しかしながら、これらのシリコンを用いた太陽電池は、いずれも、製造コストが高く、また、製造に多大なエネルギーを必要とするため、必ずしも省エネルギーな電源とは言えなかった。
これに替わる次世代の太陽電池として開発され、製造コストが安く、また、製造エネルギーが少ないとされる色素増感太陽電池が提案されている(例えば、特許文献1および2参照)。
However, all of these solar cells using silicon are expensive to manufacture and require a great deal of energy for manufacturing, and thus cannot always be said to be energy-saving power sources.
A dye-sensitized solar cell that has been developed as a next-generation solar cell that replaces this and has low manufacturing cost and low manufacturing energy has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、このような色素増感太陽電池の製造においては、一般に、電子輸送層に色素を吸着させた後、余分な色素を洗浄等により取り除く必要があり、大掛かりな洗浄設備と多くの作業を必要としている。また、色素増感太陽電池に用いられる色素は、高価であるにも関わらず、その多くが洗浄によって廃棄されることとなり、結果として、製造コストの上昇を招くという問題がある。   However, in the production of such a dye-sensitized solar cell, generally, after the dye is adsorbed to the electron transport layer, it is necessary to remove excess dye by washing or the like, which requires a large amount of washing equipment and a lot of work. It is said. In addition, although the dyes used in the dye-sensitized solar cell are expensive, many of them are discarded by washing, resulting in an increase in manufacturing cost.

また、このような製造方法によれば、例えば、1個の色素増感太陽電池において、異なる色の色素を互いに離間した領域に供給した場合、洗浄の際に、色素同士が互いに混ざり合い、色素の彩度や鮮やかさが低下する。このため、同一の洗浄工程に供される領域では、複数種の色素を用いることは困難である。
さらに、電子輸送層は、一般に、半導体粒子を含む液状材料を下地層上に塗布し、これを焼成することにより得られるが、この際に、300℃以上の高温処理を必要とするため、電子輸送層等を支持する基板の構成材料が限定されていた。
In addition, according to such a manufacturing method, for example, in a single dye-sensitized solar cell, when different color dyes are supplied to regions separated from each other, the dyes are mixed with each other at the time of cleaning. The saturation and vividness of the image are reduced. For this reason, it is difficult to use a plurality of types of dyes in a region subjected to the same cleaning process.
Furthermore, the electron transport layer is generally obtained by applying a liquid material containing semiconductor particles on the base layer and firing it. However, at this time, a high temperature treatment of 300 ° C. or higher is required. The constituent material of the substrate that supports the transport layer and the like was limited.

特開2002−252040号公報JP 2002-252040 A 特開2002−314107号公報JP 2002-314107 A

本発明の目的は、光電変換層を効率よく製造し得る光電変換層形成用組成物を製造可能な光電変換層形成用組成物の製造方法、かかる方法により製造された光電変換層形成用組成物、製造工程を簡略化するとともに、色素の使用量を抑制することができる光電変換素子の製造方法、かかる方法により製造された光電変換素子、およびこの光電変換素子を備える電子機器を提供することにある。   The objective of this invention is the manufacturing method of the composition for photoelectric conversion layer formation which can manufacture the composition for photoelectric conversion layer formation which can manufacture a photoelectric conversion layer efficiently, The composition for photoelectric conversion layer formation manufactured by this method To provide a method for manufacturing a photoelectric conversion element that can simplify the manufacturing process and reduce the amount of dye used, a photoelectric conversion element manufactured by such a method, and an electronic device including the photoelectric conversion element. is there.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法は、光電変換素子が備える光電変換層の形成に用いられる光電変換層形成用組成物の製造方法であって、
電子輸送材料を集合させて、該電子輸送材料の集合粒子を得る工程と、
該集合粒子に色素を担持させる工程と、
該色素を担持させた集合粒子を分散媒中に分散させ、光電変換層形成用組成物を得る工程とを有することを特徴とする。
これにより、光電変換層を効率よく製造し得る光電変換層形成用組成物を得ることができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer of the present invention is a method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer used for forming a photoelectric conversion layer provided in a photoelectric conversion element,
Collecting the electron transport material to obtain aggregate particles of the electron transport material;
A step of supporting a dye on the aggregated particles;
A step of dispersing aggregated particles carrying the dye in a dispersion medium to obtain a composition for forming a photoelectric conversion layer.
Thereby, the composition for photoelectric conversion layer formation which can manufacture a photoelectric converting layer efficiently can be obtained.

本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法では、前記集合粒子への前記色素の担持は、前記色素を含む色素液に、前記集合粒子を接触させることによりなされることが好ましい。
これにより、大量の電子輸送材料の粒子に対して色素を一括して効率よく担持させることができる。
本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法では、前記浸漬の時間は、1〜30時間であることが好ましい。
これにより、十分な量の色素を集合粒子に担持させることができる。
In the method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer of the present invention, it is preferable that the dye is supported on the aggregated particles by bringing the aggregated particles into contact with a dye solution containing the dye.
Thereby, the pigment | dye can be efficiently carry | supported collectively with respect to the particle | grains of a lot of electron transport materials.
In the manufacturing method of the composition for photoelectric conversion layer formation of this invention, it is preferable that the time of the said immersion is 1 to 30 hours.
Thereby, a sufficient amount of the dye can be carried on the aggregated particles.

本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法では、前記集合粒子を浸漬する色素液の温度は、10〜40℃であることが好ましい。
これにより、色素の変質に伴う変色、光電変換能の低下等を防止しつつ、電子輸送材料の粒子に対して色素を効率よく担持させることができる。
本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法では、複数の前記電子輸送材料に対して熱処理を施すことにより、前記電子輸送材料同士を部分的に接合して前記集合粒子を得ることが好ましい。
これにより、電子輸送材料の粒子同士を部分的に効率よく接合(ネッキング)して集合粒子を得ることができる。
In the manufacturing method of the composition for photoelectric conversion layer formation of this invention, it is preferable that the temperature of the pigment solution which immerses the said aggregated particle is 10-40 degreeC.
Thereby, the pigment | dye can be efficiently carry | supported with respect to the particle | grains of an electron transport material, preventing the discoloration accompanying the alteration of a pigment | dye, the fall of photoelectric conversion ability, etc.
In the method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer of the present invention, it is preferable that the aggregated particles are obtained by partially joining the electron transport materials by subjecting a plurality of the electron transport materials to a heat treatment. .
Thereby, the particles of the electron transport material can be partially efficiently joined (necked) to obtain aggregate particles.

本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法では、前記集合粒子は、その平均粒径が20〜100nmであることが好ましい。
これにより、電子輸送材料の粒子同士を適度に接合しつつ、液状材料を、例えば液滴吐出法に適用可能なものとすることができる。すなわち、これにより、吐出ノズルへの液状材料の滞留を防止しつつ、優れた特性の光電変換層を形成可能な液状材料が得られる。
本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法では、1つの前記集合粒子を構成する電子輸送材料の個数は、2〜100個であることが好ましい。
これにより、集合粒子の表面積が十分に大きなものとなり、集合粒子に担持される色素の担持量を増大させることができる。
In the method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer of the present invention, the aggregate particles preferably have an average particle size of 20 to 100 nm.
This makes it possible to apply the liquid material to, for example, a droplet discharge method while appropriately bonding the particles of the electron transport material. That is, a liquid material capable of forming a photoelectric conversion layer having excellent characteristics can be obtained while preventing the liquid material from staying in the discharge nozzle.
In the manufacturing method of the composition for photoelectric conversion layer formation of this invention, it is preferable that the number of the electron transport material which comprises one said aggregate particle is 2-100 pieces.
Thereby, the surface area of the aggregate particles becomes sufficiently large, and the amount of the dye supported on the aggregate particles can be increased.

本発明の光電変換層形成用組成物は、本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、光電変換層を効率よく製造可能な光電変換層形成用組成物が得られる。
本発明の光電変換素子の製造方法は、第1の電極と第2の電極との間に、電子輸送材料の集合粒子と色素とを含む光電変換層を有する光電変換素子を製造する光電変換素子の製造方法であって、
前記第1の電極の一方の面側に、本発明の光電変換層形成用組成物を供給して液状被膜を形成する第1の工程と、
該液状被膜中から、前記分散媒を除去して、前記光電変換層を形成する第2の工程とを有することを特徴とする。
これにより、光電変換素子の製造工程を簡略化するとともに、色素の使用量を抑制することができる。
The composition for forming a photoelectric conversion layer of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a composition for forming a photoelectric conversion layer of the present invention.
Thereby, the composition for photoelectric conversion layer formation which can manufacture a photoelectric converting layer efficiently is obtained.
The method for producing a photoelectric conversion element of the present invention is a photoelectric conversion element for producing a photoelectric conversion element having a photoelectric conversion layer containing aggregated particles of an electron transport material and a dye between a first electrode and a second electrode. A manufacturing method of
A first step of forming a liquid film by supplying the photoelectric conversion layer forming composition of the present invention to one surface side of the first electrode;
And a second step of forming the photoelectric conversion layer by removing the dispersion medium from the liquid film.
Thereby, while simplifying the manufacturing process of a photoelectric conversion element, the usage-amount of a pigment | dye can be suppressed.

本発明の光電変換素子の製造方法では、前記第1の工程において、前記光電変換層形成用組成物を、液滴吐出法により、供給位置を制御しつつ供給することが好ましい。
これにより、液状材料を高い精度で供給位置を制御しつつ供給することができる。また、複数種の液状材料を互いに混在しないように供給することができる。その結果、混在による液状材料の汚染(コンタミネーション)、変質等を確実に防止することができる。
In the method for producing a photoelectric conversion element of the present invention, in the first step, the composition for forming a photoelectric conversion layer is preferably supplied by a droplet discharge method while controlling a supply position.
Thereby, liquid material can be supplied, controlling a supply position with high precision. In addition, a plurality of types of liquid materials can be supplied so as not to be mixed with each other. As a result, contamination (contamination), alteration, and the like of the liquid material due to mixing can be reliably prevented.

本発明の光電変換素子の製造方法では、前記第1の工程において、前記液状被膜またはその集合体が、所定の情報または所定のデザインを構成することが好ましい。
これにより、液状被膜から形成された光電変換層は、所定の情報(文字、数字、記号、図形またはこれらの一部を構成するセグメント)または所定のデザインを構成する部分を有することとなる。
In the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the present invention, in the first step, the liquid coating or the aggregate thereof preferably constitutes predetermined information or a predetermined design.
Thus, the photoelectric conversion layer formed from the liquid film has predetermined information (characters, numbers, symbols, figures, or segments constituting a part thereof) or a portion constituting a predetermined design.

本発明の光電変換素子の製造方法では、前記第1の工程において、異なる色の前記色素を含む複数種の前記光電変換層形成用組成物を選択的に供給することにより、互いに離間する複数の液状被膜が、全体として画像を構成することが好ましい。
これにより、例えば、写真や絵画等のような色素の色を活かした意匠性に優れた光電変換素子を形成することができる。
In the method for producing a photoelectric conversion element of the present invention, in the first step, a plurality of types of the composition for forming a photoelectric conversion layer containing the dyes of different colors are selectively supplied, whereby a plurality of the plurality of compositions separated from each other are provided. The liquid coating preferably constitutes an image as a whole.
Thereby, for example, it is possible to form a photoelectric conversion element excellent in design utilizing a color of a pigment such as a photograph or a painting.

本発明の光電変換素子の製造方法では、前記第1の工程において、マトリックス状に複数の前記液状被膜を形成することが好ましい。
これにより、1つの液状被膜を、画像を形成する画素(ピクセル)の1つとして扱うことができる。より意匠性に優れた画像を表示し得る光電変換素子を製造することができる。
In the method for producing a photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that a plurality of the liquid films are formed in a matrix in the first step.
Thereby, one liquid film can be handled as one of the pixels (pixels) forming the image. A photoelectric conversion element that can display an image with more excellent designability can be manufactured.

本発明の光電変換素子の製造方法では、1つの前記液状被膜の平面積が、100〜10000μmであることが好ましい。
かかるサイズの画素であれば、面内におけるキャリア移動度の著しい低下、すなわち光電変換効率の著しい低下を防止するとともに、意匠性に優れた緻密な画像を表示することができる。
本発明の光電変換素子の製造方法では、前記第1の工程に先立って、前記液状被膜の輪郭形状を規定する隔壁を形成する工程を有することが好ましい。
これにより、液状被膜の輪郭形状を規定することができ、所望の形状(輪郭形状および厚さ)の光電変換層を形成することができる。
In the manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention, it is preferable that the planar area of one said liquid film is 100-10000 micrometer < 2 >.
A pixel having such a size can prevent a significant decrease in carrier mobility in the surface, that is, a significant decrease in photoelectric conversion efficiency, and can display a precise image with excellent design.
In the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable to have a step of forming a partition for defining the contour shape of the liquid film prior to the first step.
Thereby, the outline shape of a liquid film can be prescribed | regulated and the photoelectric converting layer of desired shape (contour shape and thickness) can be formed.

本発明の光電変換素子の製造方法は、第1の電極と第2の電極との間に、電子輸送材料と色素とを含む光電変換層を有する光電変換素子を製造する光電変換素子の製造方法であって、
前記色素を担持させた前記電子輸送材料を分散媒中に分散させた光電変換層形成用組成物を用意する第1の工程と、
該光電変換層形成用組成物を、液滴吐出法により、前記第1の電極の一方の面側に供給する第2の工程と、を有することを特徴とする。
これにより、光電変換素子の製造工程を簡略化するとともに、色素の使用量を抑制することができる。
The manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention manufactures the photoelectric conversion element which manufactures the photoelectric conversion layer which has a photoelectric converting layer containing an electron transport material and a pigment | dye between the 1st electrode and the 2nd electrode. Because
A first step of preparing a composition for forming a photoelectric conversion layer in which the electron transport material carrying the dye is dispersed in a dispersion medium;
And a second step of supplying the composition for forming a photoelectric conversion layer to one surface side of the first electrode by a droplet discharge method.
Thereby, while simplifying the manufacturing process of a photoelectric conversion element, the usage-amount of a pigment | dye can be suppressed.

本発明の光電変換素子は、本発明の光電変換素子の製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、より意匠性に優れた光電変換素子が得られる。
本発明の光電変換素子では、前記光電変換層またはその集合体が、所定の情報または所定のデザインを構成することが好ましい。
これにより、例えば、看板、ポスター等の広告媒体や、衣服、バッグ等のデザインの一部として用いることが可能な光電変換素子が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の光電変換素子を備えることを特徴とする。
これにより、デザイン自由度の高い電子機器が得られる。
The photoelectric conversion element of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the present invention.
Thereby, the photoelectric conversion element excellent in the designability is obtained.
In the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that the photoelectric conversion layer or the aggregate thereof constitute predetermined information or a predetermined design.
As a result, for example, a photoelectric conversion element that can be used as part of an advertising medium such as a signboard or a poster or a design of clothes, a bag, or the like is obtained.
The electronic device of the present invention includes the photoelectric conversion element of the present invention.
Thereby, an electronic device with a high design freedom is obtained.

以下、本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法、光電変換層形成用組成物、光電変換素子の製造方法、光電変換素子および電子機器を添付図面に示す好適な実施形態について詳細に説明する。
まず、本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合を一例に説明する。
図1は、本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の実施形態を示す部分断面図、図2は、図1に示す太陽電池のA−A線断面図(模式図)、図3は、図1および図2に示す太陽電池の製造方法を説明するための図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a preferred embodiment of a method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer, a composition for forming a photoelectric conversion layer, a method for producing a photoelectric conversion element, a photoelectric conversion element and an electronic device according to the present invention will be described in detail. To do.
First, the case where the photoelectric conversion element of this invention is applied to a solar cell is demonstrated to an example.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an embodiment in which the photoelectric conversion element of the present invention is applied to a solar cell, FIG. 2 is a cross-sectional view (schematic diagram) of the solar cell shown in FIG. These are the figures for demonstrating the manufacturing method of the solar cell shown in FIG. 1 and FIG.

図1に示す太陽電池1は、基板2上に設けられた第1の電極3と、第1の電極3と対向して設置された第2の電極6、第2の電極6上に設けられた対向基板7と、これらの電極3、6間において、第1の電極3側に位置する光電変換層4と、光電変換層4に接触する正孔輸送層5とを有している。
以下、各部の構成について説明する。なお、以下では、説明の都合上、図1〜図3中、上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
A solar cell 1 shown in FIG. 1 is provided on a first electrode 3 provided on a substrate 2, a second electrode 6 provided opposite to the first electrode 3, and a second electrode 6. The counter substrate 7, the photoelectric conversion layer 4 located on the first electrode 3 side, and the hole transport layer 5 in contact with the photoelectric conversion layer 4 are provided between the electrodes 3 and 6.
Hereinafter, the configuration of each unit will be described. In the following description, for convenience of explanation, the upper side is “upper” and the lower side is “lower” in FIGS.

基板2および対向基板7は、第1の電極3、光電変換層4、正孔輸送層5および第2の電極6を支持するためのものであり、平板状の部材で構成されている。
本実施形態の太陽電池1では、図1に示すように、基板2および後述する第1の電極3側から、例えば、太陽光等の光(以下、単に「光」と言う。)を入射させて(照射して)使用するものである。このため、基板2および第1の電極3は、それぞれ、好ましくは実質的に透明(無色透明、着色透明または半透明)とされる。これにより、光を、後述する光電変換層4に効率よく到達させることができる。
The substrate 2 and the counter substrate 7 are for supporting the first electrode 3, the photoelectric conversion layer 4, the hole transport layer 5, and the second electrode 6, and are configured by flat members.
In the solar cell 1 of this embodiment, as shown in FIG. 1, for example, light such as sunlight (hereinafter simply referred to as “light”) is incident from the substrate 2 and the first electrode 3 side described later. (Irradiated) for use. For this reason, each of the substrate 2 and the first electrode 3 is preferably substantially transparent (colorless transparent, colored transparent, or translucent). Thereby, light can be efficiently made to reach the photoelectric conversion layer 4 described later.

基板2および対向基板7の構成材料としては、例えば、ガラス材料、セラミックス材料、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)のような樹脂材料、アルミニウムのような金属材料等が挙げられる。
基板2および対向基板7の平均厚さは、その構成材料、太陽電池1の用途等により適宜設定され、特に限定されないが、例えば、次のように設定することができる。
Examples of constituent materials of the substrate 2 and the counter substrate 7 include glass materials, ceramic materials, resin materials such as polycarbonate (PC) and polyethylene terephthalate (PET), and metal materials such as aluminum.
The average thicknesses of the substrate 2 and the counter substrate 7 are appropriately set depending on the constituent materials, the use of the solar cell 1, and the like, and are not particularly limited.

基板2および対向基板7を硬質材料で構成する場合、その平均厚さは、0.1〜1.5mm程度であるのが好ましく、0.8〜1.2mm程度であるのがより好ましい。また、基板2を可撓性材料で構成する場合、その平均厚さは、0.5〜150μm程度であるのが好ましく、10〜75μm程度であるのがより好ましい。
なお、対向基板7は、必要に応じて、省略することもできる。
When the board | substrate 2 and the opposing board | substrate 7 are comprised with a hard material, it is preferable that the average thickness is about 0.1-1.5 mm, and it is more preferable that it is about 0.8-1.2 mm. Moreover, when the board | substrate 2 is comprised with a flexible material, it is preferable that the average thickness is about 0.5-150 micrometers, and it is more preferable that it is about 10-75 micrometers.
Note that the counter substrate 7 may be omitted as necessary.

基板2上(基板2の一方の面側)には、第1の電極3が設けられている。この第1の電極3は、後述する色素で発生した電子を、電子輸送材料を介して受け取り、これに接続された外部回路10へ伝達する。
第1の電極3の構成材料としては、例えば、インジウムティンオキサイド(ITO)、フッ素原子を含有する酸化錫(FTO)、酸化インジウム(IO)、酸化錫(SnO)のような金属酸化物材料、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、銀、金、銅、モリブデン、チタン、タンタルまたはこれらを含む合金のような金属材料、黒鉛のような炭素材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、複数層の積層体等として)用いることができる。
A first electrode 3 is provided on the substrate 2 (one surface side of the substrate 2). The first electrode 3 receives electrons generated by a dye, which will be described later, via an electron transport material and transmits the electrons to an external circuit 10 connected thereto.
Examples of the constituent material of the first electrode 3 include metal oxide materials such as indium tin oxide (ITO), tin oxide containing fluorine atoms (FTO), indium oxide (IO), and tin oxide (SnO 2 ). , Aluminum, nickel, cobalt, platinum, silver, gold, copper, molybdenum, titanium, tantalum or a metal material such as an alloy containing these, carbon materials such as graphite, etc., one or two of these A combination of two or more species can be used (for example, as a multi-layer laminate).

第1の電極3の平均厚さは、その構成材料、太陽電池1の用途等により適宜設定され、特に限定されないが、例えば、次のように設定することができる。
第1の電極3を金属酸化物材料(透明導電性金属酸化物材料)で構成する場合、その平均厚は、0.05〜5μm程度であるのが好ましく、0.1〜1.5μm程度であるのがより好ましい。また、第1の電極3を金属材料や炭素材料で構成する場合、その平均厚さは、0.01〜1μm程度であるのが好ましく、0.03〜0.1μm程度であるのがより好ましい。
The average thickness of the first electrode 3 is appropriately set depending on the constituent material thereof, the use of the solar cell 1, and the like, and is not particularly limited, but can be set as follows, for example.
When the first electrode 3 is made of a metal oxide material (transparent conductive metal oxide material), the average thickness is preferably about 0.05 to 5 μm, and preferably about 0.1 to 1.5 μm. More preferably. Further, when the first electrode 3 is made of a metal material or a carbon material, the average thickness is preferably about 0.01 to 1 μm, more preferably about 0.03 to 0.1 μm. .

なお、第1の電極3は、図示の形状に限定されず、例えば、複数の櫛歯を有する形状のもの等であってもよい。この場合、光は、複数の櫛歯同士の間を通過して、光電変換層4に到達するので、第1の電極3は、実質的に透明でなくてもよい。これにより、第1の電極3の構成材料や形成方法(製造方法)等の選択の幅の拡大を図ることができる。
また、第1の電極3は、このような櫛歯状の電極と、層状の電極とを組み合わせて(例えば、積層等して)用いることもできる。
In addition, the 1st electrode 3 is not limited to the shape shown in figure, For example, the thing etc. of the shape which has several comb teeth may be sufficient. In this case, since the light passes between the plurality of comb teeth and reaches the photoelectric conversion layer 4, the first electrode 3 may not be substantially transparent. Thereby, the range of selection of the constituent material, the formation method (manufacturing method), and the like of the first electrode 3 can be expanded.
The first electrode 3 can also be used by combining (for example, laminating) such a comb-like electrode and a layered electrode.

第1の電極3上には、膜状のバリア層8と多孔質な光電変換層4とが、この順で設けられている。
光電変換層4は、電子輸送材料と、この電子輸送材料の表面に担持された色素とを含み、少なくとも色素で発生した電子を輸送する機能を有するものである。
電子輸送材料としては、半導体材料および金属材料のうちの少なくとも一方を含むものが好ましい。
On the first electrode 3, a film-like barrier layer 8 and a porous photoelectric conversion layer 4 are provided in this order.
The photoelectric conversion layer 4 includes an electron transport material and a dye supported on the surface of the electron transport material, and has a function of transporting at least electrons generated by the dye.
As the electron transport material, a material containing at least one of a semiconductor material and a metal material is preferable.

このうち、半導体材料としては、無機または有機の各種n型半導体材料を1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。このうち、無機のn型半導体材料としては、例えば、二酸化チタン(TiO)、一酸化チタン(TiO)、三酸化二チタン(Ti)等の酸化チタン、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)のような酸化物半導体材料が好適である。 Among these, as the semiconductor material, various inorganic or organic n-type semiconductor materials can be used alone or in combination of two or more. Among these, examples of the inorganic n-type semiconductor material include titanium oxide such as titanium dioxide (TiO 2 ), titanium monoxide (TiO), and dititanium trioxide (Ti 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), and oxide. An oxide semiconductor material such as tin (SnO 2 ) is suitable.

これらの中でも、半導体粒子の構成材料としては、二酸化チタンを主成分とするものが好ましい。二酸化チタンは、特に、電子の輸送能力に優れ、また、光に対する感受性が高いので、半導体粒子自体でも、電子を発生することができる。その結果、太陽電池1は、その発電効率(光電変換効率)がより向上する。
また、二酸化チタンは、その結晶構造が安定しているので、二酸化チタンを主材料とする半導体粒子では、過酷な環境下に曝された場合でも、経年変化(劣化)が少なく、安定した性能が長期間継続して得られるという利点を有する。
さらに、二酸化チタンとしては、結晶構造がアナターゼ型のものを主成分とするもの、ルチル型のものを主成分とするもの、アナターゼ型のものとルチル型のものとの混合物のいずれであってもよい。
Among these, as a constituent material of the semiconductor particles, a material mainly composed of titanium dioxide is preferable. Titanium dioxide is particularly excellent in the ability to transport electrons and is highly sensitive to light, so that even semiconductor particles themselves can generate electrons. As a result, the power generation efficiency (photoelectric conversion efficiency) of the solar cell 1 is further improved.
In addition, since the crystal structure of titanium dioxide is stable, semiconductor particles mainly composed of titanium dioxide have little secular change (deterioration) and stable performance even when exposed to harsh environments. It has the advantage that it can be obtained continuously for a long time.
Further, as titanium dioxide, any of those whose crystal structure is mainly composed of anatase type, those composed mainly of rutile type, and a mixture of anatase type and rutile type may be used. Good.

なお、ルチル型の二酸化チタンとアナターゼ型の二酸化チタンとを混合する場合、これらの混合比は、特に限定されないが、重量比で95:5〜5:95程度であるのが好ましく、80:20〜20:80程度であるのがより好ましい。
また、金属材料としては、金、銀、白金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
When rutile titanium dioxide and anatase titanium dioxide are mixed, the mixing ratio is not particularly limited, but is preferably about 95: 5 to 5:95 by weight, and 80:20 More preferably, it is about ˜20: 80.
In addition, examples of the metal material include gold, silver, platinum, and the like, and one or more of these can be used in combination.

光電変換層4は、例えば、前述したような電子輸送材料の粒状体(粒子)の集合粒子を含んでいる。
電子輸送材料の粒子(粒状体)の平均粒径は、1nm〜1μm程度であるのが好ましく、5〜50nm程度であるのがより好ましい。
また、光電変換層4の外面および空孔の内面には、色素から受け取った電子が、再度、色素に移行すること(逆電子移動)を防止または抑制する機能を有するコート層を形成するようにしてもよい。これにより、電子と正孔との再結合をより確実に防止または抑制することができる。
The photoelectric conversion layer 4 includes, for example, aggregated particles of particles (particles) of the electron transport material as described above.
The average particle diameter of the particles (granular material) of the electron transport material is preferably about 1 nm to 1 μm, and more preferably about 5 to 50 nm.
Further, on the outer surface of the photoelectric conversion layer 4 and the inner surface of the pores, a coat layer having a function of preventing or suppressing the transfer of electrons received from the dye to the dye again (reverse electron transfer) is formed. May be. Thereby, recombination of electrons and holes can be prevented or suppressed more reliably.

このコート層は、光電変換層4に含まれる電子輸送材料の伝導帯(Conduction Band)の下端電位よりも低い伝導帯の下端電位を有する物質、換言すれば、光電変換層4に含まれる電子輸送材料の伝導帯の下端電位よりも価電子帯(Valence Band)側に、伝導帯の下端電位を有する物質で構成することができる。
このような物質としては、電子輸送材料として二酸化チタンを主成分とするものを用いる場合、金属酸化物が好適であり、例えば、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化ニオブ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化錫等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなコート層の平均厚さは、0.1〜10nm程度であるのが好ましい。
また、粒状体同士の接触界面では、これらが十分に拡散して結合していることが好ましい。これにより、光電変換層4中において、電子の移動が抑制されるのが防止され、電子と正孔との再結合をより確実に防止または抑制することができる。
This coat layer is a substance having a lower end potential of the conduction band lower than the lower end potential of the conduction band of the electron transport material included in the photoelectric conversion layer 4, in other words, an electron transport included in the photoelectric conversion layer 4. It can be composed of a substance having a lower end potential of the conduction band on the Valence Band side of the lower end potential of the conduction band of the material.
As such a substance, when an electron transporting material mainly composed of titanium dioxide is used, a metal oxide is preferable. For example, zirconium oxide, strontium titanate, niobium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, oxidation One or more of tin and the like can be used in combination.
The average thickness of such a coat layer is preferably about 0.1 to 10 nm.
Further, it is preferable that these are sufficiently diffused and bonded at the contact interface between the granular materials. Thereby, in the photoelectric converting layer 4, it is prevented that the movement of an electron is suppressed and the recombination of an electron and a hole can be prevented or suppressed more reliably.

このような光電変換層4の空孔率は、特に限定されないが、5〜90%程度であるのが好ましく、15〜50%程度であるのがより好ましく、20〜40%程度であるのがさらに好ましい。光電変換層4の空孔率を、このような範囲に設定することにより、電子輸送材料の粒子の比表面積を十分大きくすることができる。これにより、電子輸送材料の粒子の外面および空孔の内面に担持される色素(後述参照)の形成面積(形成領域)も十分に大きくすることができる。このため、色素では、十分な電子を発生させることができるとともに、この電子を効率よく電子輸送材料の粒子へ受け渡すことができる。その結果、太陽電池1の発電効率をより向上させることができる。
また、光電変換層4の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜300μm程度であるのが好ましく、0.5〜100μm程度であるのがより好ましく、1〜25μm程度であるのがさらに好ましい。
The porosity of the photoelectric conversion layer 4 is not particularly limited, but is preferably about 5 to 90%, more preferably about 15 to 50%, and about 20 to 40%. Further preferred. By setting the porosity of the photoelectric conversion layer 4 in such a range, the specific surface area of the particles of the electron transport material can be sufficiently increased. Thereby, the formation area (formation region) of the dye (see below) carried on the outer surface of the electron transport material particles and the inner surface of the pores can be sufficiently increased. For this reason, the dye can generate sufficient electrons and can efficiently transfer the electrons to the particles of the electron transport material. As a result, the power generation efficiency of the solar cell 1 can be further improved.
The average thickness of the photoelectric conversion layer 4 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 300 μm, more preferably about 0.5 to 100 μm, and about 1 to 25 μm. Further preferred.

バリア層8は、光電変換層4より空孔率が小さく設定されており、これにより、後述する正孔輸送層5と第1の電極3との接触を防止または抑制するよう機能する。これにより、漏れ電流の発生が増大するのを防止して、太陽電池1の発光効率の低下を防止することができる。
バリア層8の平均厚さ(膜厚)は、0.01〜10μm程度であるのが好ましく、0.1〜5μm程度であるのがより好ましく、0.5〜2μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、前記効果をより向上することができる。
The barrier layer 8 is set to have a lower porosity than the photoelectric conversion layer 4, and thereby functions to prevent or suppress contact between the hole transport layer 5 and the first electrode 3 described later. Thereby, generation | occurrence | production of leakage current can be prevented and the fall of the luminous efficiency of the solar cell 1 can be prevented.
The average thickness (film thickness) of the barrier layer 8 is preferably about 0.01 to 10 μm, more preferably about 0.1 to 5 μm, and further preferably about 0.5 to 2 μm. . Thereby, the said effect can be improved more.

このバリア層8の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、半導体粒子の主たる構成材料である酸化チタンの他、例えば、SrTiO、ZnO、SiO、Al、SnO、CdS、CdSe、TiC、Si、SiC、BN、BN等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、バリア層8の構成材料としては、光電変換層4と同等の電気伝導性を有するものであるのが好ましく、特に、二酸化チタンを主成分とするものがより好ましい。バリア層8をこのような材料で構成することにより、色素で発生した電子をより効率よく、電子輸送材料の粒子からバリア層8へ伝達することができ、その結果、太陽電池1の発電効率をより向上することができる。
The constituent material of the barrier layer 8 is not particularly limited. For example, in addition to titanium oxide which is a main constituent material of semiconductor particles, for example, SrTiO 3 , ZnO, SiO 2 , Al 2 O 3 , SnO 2 , CdS, CdSe, TiC, Si 3 N 4 , SiC, B 4 N, BN and the like can be mentioned, and one or more of these can be used in combination.
Among these, as a constituent material of the barrier layer 8, it is preferable that it has the electrical conductivity equivalent to the photoelectric converting layer 4, and the thing which has titanium dioxide as a main component is especially more preferable. By configuring the barrier layer 8 with such a material, electrons generated in the pigment can be more efficiently transferred from the particles of the electron transport material to the barrier layer 8, and as a result, the power generation efficiency of the solar cell 1 can be improved. It can be improved further.

また、バリア層8と光電変換層4との界面は、明確でなくても、明確であってもよいが、明確でない(不明確である)のが好ましい。すなわち、バリア層8と光電変換層4とは、一体的に形成され、互いに部分的に重なっているのが好ましい。これにより、バリア層8と光電変換層4との間での電子の伝達(受け渡し)を、より確実に(効率よく)行うことができる。   Further, the interface between the barrier layer 8 and the photoelectric conversion layer 4 may not be clear or may be clear, but is preferably not clear (unclear). That is, it is preferable that the barrier layer 8 and the photoelectric conversion layer 4 are integrally formed and partially overlap each other. Thereby, the transmission (delivery) of electrons between the barrier layer 8 and the photoelectric conversion layer 4 can be performed more reliably (efficiently).

このような光電変換層4には、色素が、例えば吸着、結合(共有結合、配位結合)等させることにより接触している。
この色素は、受光により、電子と正孔とを発生する機能を有し、図3に示すように、電子輸送材料の粒子の外面および空孔の内面に沿って形成されている。これにより、色素で発生した電子を効率よく電子輸送材料の粒子に受け渡すことができる。
The photoelectric conversion layer 4 is in contact with the dye by, for example, adsorption, bonding (covalent bond, coordinate bond), or the like.
This dye has a function of generating electrons and holes by receiving light, and is formed along the outer surfaces of the particles of the electron transport material and the inner surfaces of the holes as shown in FIG. Thereby, the electrons generated in the dye can be efficiently transferred to the particles of the electron transport material.

この色素としては、顔料および染料を単独または混合して使用することができる。なお、経時的変質、劣化がより少ないという点で顔料を、電子輸送材料の粒子への吸着性(電子輸送材料の粒子との結合性)がより優れるという点で染料を用いるのが好ましい。
ここで、顔料としては、例えば、フタロシアニングリーン、フタロシアニンブルー等のフタロシアニン系顔料、ファストイエロー、ジスアゾイエロー、縮合アゾイエロー、ペンゾイミダゾロンイエロー、ジニトロアニリンオレンジ、ペンズイミダゾロンオレンジ、トルイジンレッド、パーマネントカーミン、パーマネントレッド、ナフトールレッド、縮合アゾレッド、ベンズイミダゾロンカーミン、ベンズイミダゾロンブラウン等のアゾ系顔料、アントラピリミジンイエロー、アントラキノニルレッド等のアントラキノン系顔料、銅アゾメチンイエロー等のアゾメチン系顔料、キノフタロンイエロー等のキノフタロン系顔料、イソインドリンイエロー等のイソインドリン系顔料、ニッケルジオキシムイエロー等のニトロソ系顔料、ペリノンオレンジ等のペリノン系顔料、キナクリドンマゼンタ、キナクリドンマルーン、キナクリドンスカーレット、キナクリドンレッド等のキナクリドン系顔料、ペリレンレッド、ペリレンマルーン等のペリレン系顔料、ジケトピロロピロールレッド等のピロロピロール系顔料、ジオキサジンバイオレット等のジオキサジン系顔料のような有機顔料、カーボンブラック、ランプブラック、ファーネスブラック、アイボリーブラック、黒鉛、フラーレン等の炭素系顔料、黄鉛、モリブデートオレンジ等クロム酸塩系顔料、カドミウムイエロー、カドミウムリトポンイエロー、カドミウムオレンジ、カドミウムリトポンオレンジ、銀朱、カドミウムレッド、カドミウムリトポンレッド、硫化等の硫化物系顔料、オーカー、チタンイエロー、チタンバリウムニッケルイエロー、べんがら、鉛丹、アンバー、褐色酸化鉄、亜鉛鉄クロムブラウン、酸化クロム、コバルトグリーン、コバルトクロムグリーン、チタンコバルトグリーン、コバルトブルー、セルリアンブルー、コバルトアルミニウムクロムブルー、鉄黒、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅クロムブラック、銅クロムマンガンブラック等の酸化物系顔料、ビリジアン等の水酸化物系顔料、紺青等のフェロシアン化物系顔料、群青等のケイ酸塩系顔料、コバルトバイオレット、ミネラルバイオレット等のリン酸塩系顔料、その他(例えば硫化カドミウム、セレン化カドミウム等)のような無機顔料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
As this pigment, pigments and dyes can be used alone or in combination. In addition, it is preferable to use a pigment from the viewpoint that the deterioration and deterioration with time are less, and the dye from the viewpoint that the adsorptivity to the particles of the electron transport material (bondability with the particles of the electron transport material) is more excellent.
Here, examples of the pigment include phthalocyanine pigments such as phthalocyanine green and phthalocyanine blue, fast yellow, disazo yellow, condensed azo yellow, benzoimidazolone yellow, dinitroaniline orange, benzimidazolone orange, toluidine red, and permanent carmine. Azo pigments such as permanent red, naphthol red, condensed azo red, benzimidazolone carmine, benzimidazolone brown, anthraquinone pigments such as anthrapyrimidine yellow and anthraquinonyl red, azomethine pigments such as copper azomethine yellow, quinophthalone yellow Quinophthalone pigments such as isoindoline yellow, nitroso pigments such as nickel dioxime yellow, perinone Perinone pigments such as orange, quinacridone magenta, quinacridone maroon, quinacridone scarlet, quinacridone pigments such as quinacridone red, perylene pigments such as perylene red and perylene maroon, pyrrolopyrrole pigments such as diketopyrrolopyrrole red, dioxazine violet Organic pigments such as dioxazine pigments such as carbon black, lamp black, furnace black, ivory black, carbon pigments such as graphite and fullerene, chromate pigments such as chrome lead and molybdate orange, cadmium yellow, cadmium lith Pong yellow, cadmium orange, cadmium lithopone orange, silver vermilion, cadmium red, cadmium lithopon red, sulfide pigments such as sulfide, ocher, titanium yellow, titanium barium Neckel yellow, red rose, red lead, amber, brown iron oxide, zinc iron chrome brown, chromium oxide, cobalt green, cobalt chrome green, titanium cobalt green, cobalt blue, cerulean blue, cobalt aluminum chrome blue, iron black, manganese ferrite black, Oxide pigments such as cobalt ferrite black, copper chrome black, copper chrome manganese black, hydroxide pigments such as viridian, ferrocyanide pigments such as bitumen, silicate pigments such as ultramarine, cobalt violet, minerals Examples thereof include phosphate pigments such as violet, and other inorganic pigments such as cadmium sulfide and cadmium selenide, and one or more of these can be used in combination.

一方、染料としては、例えば、RuL(SCN)、RuLCl、RuLCN、Rutenium535−bisTBA(Solaronics社製)、[RuL (NCSOのような金属錯体色素、シアン系色素、キサンテン系色素、アゾ系色素、ハイビスカス色素、ブラックベリー色素、ラズベリー色素、ザクロ果汁色素、クロロフィル色素等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、前記組成式中のLは、2,2’−bipyridineまたはその誘導体を示す。 On the other hand, as the dye, for example, RuL 2 (SCN) 2, RuL ( manufactured by Solaronics, Inc.) 2 Cl 2, RuL 2 CN 2, Rutenium535-bisTBA, [RuL 2 metal complexes such as (NCS 2) 2 H 2 O Examples include dyes, cyan dyes, xanthene dyes, azo dyes, hibiscus dyes, blackberry dyes, raspberry dyes, pomegranate juice dyes, chlorophyll dyes, and the like. Use one or more of these in combination. Can do. In addition, L in the said composition formula shows 2,2'-bipyridine, or its derivative (s).

光電変換層4に接触して、正孔輸送層5が設けられている。この正孔輸送層5は、光電変換層4で発生した正孔を捕捉し、輸送する機能を有する。
正孔輸送層5は、全体として層状をなしているが、図2に示すように、光電変換層4側では、その一部が光電変換層4の空孔内に入り込んでいる。これにより、光電変換層4と正孔輸送層5との接触面積を増大することができ、光電変換層4で発生した正孔(ホール)を、より効率よく正孔輸送層5へ受け渡すことができる。その結果、太陽電池1の発電効率をより向上させることができる。
A hole transport layer 5 is provided in contact with the photoelectric conversion layer 4. The hole transport layer 5 has a function of capturing and transporting holes generated in the photoelectric conversion layer 4.
Although the hole transport layer 5 has a layer shape as a whole, a part of the hole transport layer 5 enters the pores of the photoelectric conversion layer 4 on the photoelectric conversion layer 4 side as shown in FIG. Thereby, the contact area between the photoelectric conversion layer 4 and the hole transport layer 5 can be increased, and holes generated in the photoelectric conversion layer 4 are more efficiently transferred to the hole transport layer 5. Can do. As a result, the power generation efficiency of the solar cell 1 can be further improved.

このような正孔輸送層5は、固体状、液体状またはゲル状であってもよい。
具体的には、固体状の正孔輸送層5は、例えば、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはこれらの誘導体のような有機ポリマーや、チオフェンを骨格に有するデンドリマー等の有機高分子、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、オリゴチオフェン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体等の有機低分子、CuI、AgI、AgBr、CuSCN等の無機材料などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて構成することができる。
なお、前記有機ポリマーは、他のポリマーとの混合物として用いることもできる。一例として、ポリチオフェンを含有する混合物としては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン/スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等が挙げられる。
Such a hole transport layer 5 may be solid, liquid or gel.
Specifically, the solid hole transport layer 5 is made of, for example, polyarylamine, fluorene-arylamine copolymer, fluorene-bithiophene copolymer, poly (N-vinylcarbazole), polyvinylpyrene, polyvinylanthracene, Organic polymers such as polythiophene, polyalkylthiophene, polyhexylthiophene, poly (p-phenylene vinylene), polytinylene vinylene, pyrene formaldehyde resin, ethyl carbazole formaldehyde resin or derivatives thereof, and dendrimers having thiophene as a skeleton Organic polymer, naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, phthalocyanine, perylene, hydrazone, triphenylmethane, diphenylmethane, stilbene, arylvinyl, pyrazoline, Examples include organic low molecules such as rephenylamine, triarylamine, oligothiophene, phthalocyanine or derivatives thereof, and inorganic materials such as CuI, AgI, AgBr, CuSCN, etc., and one or more of these are combined. Can be configured.
In addition, the said organic polymer can also be used as a mixture with another polymer. As an example, the polythiophene-containing mixture includes poly (3,4-ethylenedioxythiophene / styrene sulfonic acid) (PEDOT / PSS).

また、液体状の正孔輸送層5は、例えば、I/I3系、Br/Br3系、Cl/Cl3系、F/F3系のようなハロゲン系、キノン/ハイドロキノン系等のレドックス電解質(酸化還元物質:電解質成分)の1種または2種以上を組み合わせたものを、例えば各種水、アセトニトリル、エチレンカーボネート、炭酸プロピレン、ポリエチレングリコール等の溶媒(または、これらの混合溶媒)に溶解した電解質溶液で構成することができる。 Further, the liquid hole transport layer 5 may be, for example, a redox such as a halogen type such as I / I 3 type, Br / Br 3 type, Cl / Cl 3 type, F / F 3 type, quinone / hydroquinone type, etc. One or a combination of two or more electrolytes (redox substances: electrolyte components) was dissolved in various solvents such as water, acetonitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, and polyethylene glycol (or mixed solvents thereof). It can be composed of an electrolyte solution.

これらの中でも、電解質溶液としては、特に、ヨウ素溶液(I/I3系溶液)が好ましく用いられる。より具体的には、電解質溶液は、例えば、ヨウ素およびヨウ化カリウムをエチレングリコールに溶解した溶液、ジメチルヘキシルイミダゾリウム、ヨウ素およびヨウ化リチウムを所定量のTertiary-butylpyridineが添加されたアセトニトリルに溶解した溶液、IodolyteTG50(Solaronics社製)、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムイオダイド等を用いることができる。
電解質溶液中の電解質成分の濃度(含有量)としては、特に限定されないが、例えば、0.1〜25wt%程度であるのが好ましく、0.5〜15wt%程度であるのがより好ましい。
Among these, an iodine solution (I / I 3 -based solution) is particularly preferably used as the electrolyte solution. More specifically, the electrolyte solution is, for example, a solution in which iodine and potassium iodide are dissolved in ethylene glycol, dimethylhexylimidazolium, iodine and lithium iodide are dissolved in acetonitrile to which a predetermined amount of Tertiary-butylpyridine is added. A solution, Iodolyte TG50 (manufactured by Solaronics), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide and the like can be used.
Although it does not specifically limit as a density | concentration (content) of the electrolyte component in electrolyte solution, For example, it is preferable that it is about 0.1-25 wt%, and it is more preferable that it is about 0.5-15 wt%.

また、ゲル状の正孔輸送層5は、例えば、前述のような電解質溶液をゲル状の基材(ゲル基材)中に保持させたもので構成することができる。
このゲル基材としては、例えば、主として熱可塑性樹脂で構成されるもの、主として熱硬化性樹脂で構成されるもの、主として共重合体で構成されるもの、主としてシロキサン結合を有する化合物で構成されるもの等を用いることができ、さらに、これらのうちの任意の2種以上を組み合わせて用いることもできる。
Moreover, the gel-like hole transport layer 5 can be composed of, for example, a solution in which the above-described electrolyte solution is held in a gel-like base material (gel base material).
Examples of the gel base material include those mainly composed of thermoplastic resins, those mainly composed of thermosetting resins, those mainly composed of copolymers, and mainly composed of compounds having a siloxane bond. A thing etc. can be used, Furthermore, arbitrary 2 or more types of these can also be used in combination.

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等が挙げられ、これらの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂(PI)、エポキシ樹脂、石炭酸樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。
Examples of the thermoplastic resin include polyethylene oxide (PEO), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethyl methacrylate (PMMA), and the like, and one or more of these are used in combination. be able to.
Examples of the thermosetting resin include polyimide resin (PI), epoxy resin, carboxylic acid resin, urea resin, and the like.

共重合体は、少なくとも2種の化合物(共重合体の前駆体)を、例えば、イオン重合(カチオン重合、アニオン重合)、ラジカル重合等、あるいは、これらを併用して重合させることにより得られるものであり、例えば、エポキシ系共重合体、ビニルエーテル系共重合体、オキセダン系共重合体、ウレタンアクリレート系共重合体、エポキシアクリレート系共重合体、エステルアクリレート系共重合体、アクリレート系共重合体等が挙げられる。   The copolymer is obtained by polymerizing at least two kinds of compounds (copolymer precursors), for example, ionic polymerization (cationic polymerization, anionic polymerization), radical polymerization, or the like, or a combination thereof. For example, epoxy copolymer, vinyl ether copolymer, oxedan copolymer, urethane acrylate copolymer, epoxy acrylate copolymer, ester acrylate copolymer, acrylate copolymer, etc. Is mentioned.

したがって、前記化合物(共重合体の前駆体)としては、例えば、ウレタン、ポリアセン、ポリアセチレン、ポリエチレン、ポリカーボン、ポリピロール、ポリアニリン、活性硫黄等のうちから、任意の2種以上を適宜選択して用いることができる。
また、シロキサン結合を有する化合物としては、ポリシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ポリアルキルフェニルシロキサン、シリコン原子の一部が他の金属原子(例えば、アルミニウム、チタン等)と置換したポリメタロシロキサン等が挙げられる。
Accordingly, as the compound (copolymer precursor), for example, any two or more of urethane, polyacene, polyacetylene, polyethylene, polycarbon, polypyrrole, polyaniline, active sulfur, and the like are appropriately selected and used. be able to.
Examples of the compound having a siloxane bond include polysiloxane, polydimethylsiloxane, polyalkylphenylsiloxane, and polymetallosiloxane in which a part of silicon atoms is substituted with other metal atoms (for example, aluminum, titanium, etc.). .

正孔輸送層5の平均厚さ(空孔内に入り込んだ部分を除く)は、特に限定されないが、1〜500μm程度であるのが好ましく、10〜300μm程度であるのがより好ましく、10〜30μm程度であるのがさらに好ましい。
正孔輸送層5上(第1の電極3と反対側)には、第1の電極3に対向する第2の電極6が設けられている。
The average thickness of the hole transport layer 5 (excluding the part that has entered the pores) is not particularly limited, but is preferably about 1 to 500 μm, more preferably about 10 to 300 μm, More preferably, it is about 30 μm.
A second electrode 6 facing the first electrode 3 is provided on the hole transport layer 5 (on the side opposite to the first electrode 3).

この第2の電極6の構成材料としては、例えば、インジウムティンオキサイド(ITO)、フッ素原子を含有する酸化錫(FTO)、酸化インジウム(IO)、酸化錫(SnO)のような金属酸化物材料、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、銀、金、銅、モリブデン、チタン、タンタルのような金属またはこれらを含む合金、あるいは、黒鉛のような各種炭素材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the constituent material of the second electrode 6 include metal oxides such as indium tin oxide (ITO), tin oxide containing fluorine atoms (FTO), indium oxide (IO), and tin oxide (SnO 2 ). Examples include materials, metals such as aluminum, nickel, cobalt, platinum, silver, gold, copper, molybdenum, titanium, and tantalum, alloys containing these, and various carbon materials such as graphite. Species or a combination of two or more can be used.

また、第2の電極6は、層状の電極を組み合わせて(例えば、積層等して)用いるのが好ましい。
この場合、第2の電極6と層状の電極との組み合わせは、例えば、第2の電極6の構成材料としてインジウムティンオキサイドを用い、その下側に、酸化チタン(TiO2)で構成された層状の電極を用いる組み合わせが挙げられる。酸化チタンは、インジウムティンオキサイドに比べて導電率が高いため、第2の電極6の内部抵抗を低減することができる。また、酸化チタンは、反射率が高く、また白色度も高いため、基板2側から太陽電池1を目視したとき、色素の色の彩度が向上し、美的外観に優れるという利点もある。
In addition, the second electrode 6 is preferably used by combining (for example, laminating) layered electrodes.
In this case, the combination of the second electrode 6 and the layered electrode uses, for example, indium tin oxide as a constituent material of the second electrode 6, and a layered layer composed of titanium oxide (TiO 2) on the lower side. The combination using an electrode is mentioned. Titanium oxide has a higher conductivity than indium tin oxide, so that the internal resistance of the second electrode 6 can be reduced. In addition, since titanium oxide has high reflectance and high whiteness, when the solar cell 1 is viewed from the substrate 2 side, there is an advantage that the color saturation of the pigment is improved and the aesthetic appearance is excellent.

第2の電極6の平均厚さは、その構成材料、太陽電池1の用途等により適宜設定され、特に限定されない。
このような太陽電池1では、光が入射すると、主に色素において、電子が励起され、電子(e)と正孔(h)とが発生する。このうち、電子は、電子輸送材料の粒子へ、正孔は、正孔輸送層5へ移動し、第1の電極3と第2の電極6との間に、電位差(光起電力)が生じて、外部回路10に、電流(光励起電流)が流れる。
The average thickness of the second electrode 6 is appropriately set depending on the constituent material, the use of the solar cell 1 and the like, and is not particularly limited.
In such a solar cell 1, when light is incident, electrons are excited mainly in the dye, and electrons (e ) and holes (h + ) are generated. Among these, electrons move to particles of the electron transport material, holes move to the hole transport layer 5, and a potential difference (photoelectromotive force) is generated between the first electrode 3 and the second electrode 6. Thus, a current (photoexcitation current) flows through the external circuit 10.

また、このような太陽電池1では、第1の電極3が正、第2の電極6が負となるようにして、0.5Vの電圧を印加したとき、その抵抗値が100Ω/cm以上(好ましくは1kΩ/cm以上)となる特性を有するのがより好ましい。このような特性を有する太陽電池1では、第1の電極3と正孔輸送層5との間での接触等による短絡(リーク)が好適に防止または抑制されていることを示すものであり、その発電効率(光電変換効率)をより向上させることができる。 Moreover, in such a solar cell 1, when a voltage of 0.5 V is applied so that the first electrode 3 is positive and the second electrode 6 is negative, the resistance value is 100 Ω / cm 2 or more. It is more preferable to have a characteristic of (preferably 1 kΩ / cm 2 or more). In the solar cell 1 having such characteristics, a short circuit (leakage) due to contact between the first electrode 3 and the hole transport layer 5 is preferably prevented or suppressed, The power generation efficiency (photoelectric conversion efficiency) can be further improved.

このような太陽電池1は、図1に示すように、バリア層8上に、複数の光電変換層4がマトリックス状に配設され、各光電変換層4同士は、隔壁91により区画されている。
また、光電変換層4の上面と隔壁91の上端面は、基板2の上面とほぼ同一平面上に存在している。そして、これらの光電変換層4および隔壁91の上に、正孔輸送層5が設けられている。
さらに、光電変換層4、隔壁91および正孔輸送層5の外周を囲うように、隔壁92が設けられている。
In such a solar cell 1, as shown in FIG. 1, a plurality of photoelectric conversion layers 4 are arranged in a matrix on the barrier layer 8, and the photoelectric conversion layers 4 are partitioned by partition walls 91. .
Further, the upper surface of the photoelectric conversion layer 4 and the upper end surface of the partition wall 91 are substantially flush with the upper surface of the substrate 2. A hole transport layer 5 is provided on the photoelectric conversion layer 4 and the partition wall 91.
Further, a partition wall 92 is provided so as to surround the outer periphery of the photoelectric conversion layer 4, the partition wall 91 and the hole transport layer 5.

以上のような太陽電池1は、例えば、次のようにして製造することができる。
[1] 基板2、第1の電極3およびバリア層8が積層された積層体を用意する。
[1−1] まず、基板2を用意し、この基板2上に、第1の電極3を形成する。
この第1の電極3は、例えば、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等により形成することができる。
The solar cell 1 as described above can be manufactured, for example, as follows.
[1] A laminate in which the substrate 2, the first electrode 3, and the barrier layer 8 are laminated is prepared.
[1-1] First, the substrate 2 is prepared, and the first electrode 3 is formed on the substrate 2.
The first electrode 3 can be formed by, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, a printing method, or the like.

[1−2] 次に、第1の電極3上に、バリア層8を形成する。
このバリア層8は、例えば、ゾル・ゲル法、蒸着(真空蒸着)法、スパッタリング法(高周波スパッタリング、DCスパッタリング)、スプレー熱分解法、ジェットモールド(プラズマ溶射)法、CVD法等により形成することができるが、これらの中でも、ゾル・ゲル法により形成するのが好ましい。
[1-2] Next, the barrier layer 8 is formed on the first electrode 3.
The barrier layer 8 is formed by, for example, a sol-gel method, a vapor deposition (vacuum vapor deposition) method, a sputtering method (high frequency sputtering, DC sputtering), a spray pyrolysis method, a jet mold (plasma spraying) method, a CVD method, or the like. Among these, the sol-gel method is preferable.

このゾル・ゲル法は、その操作が極めて簡単である。また、ゾル・ゲル法を用いることにより、バリア層8を形成するためのバリア層形成用材料を、例えば、ディッピング法、滴下、ドクターブレード法、スピンコート法、刷毛塗り、スプレーコート法、ロールコート法等の各種塗布法により供給することが可能であり、大掛かりな装置も必要とせず、所望の膜厚のバリア層8を比較的容易に形成することができる。   This sol-gel method is very easy to operate. Further, by using the sol-gel method, the barrier layer forming material for forming the barrier layer 8 may be, for example, dipping method, dropping, doctor blade method, spin coating method, brush coating, spray coating method, roll coating. The barrier layer 8 having a desired film thickness can be formed relatively easily without requiring a large-scale apparatus.

特に、バリア層8の形成には、ゾル・ゲル法の一種であるMetal Organic Deposition(またはDecomposition)法(以下、「MOD法」と略す。)を用いるのが好ましい。
このMOD法によれば、バリア層形成用材料中において、バリア層8の構成材料の前駆体の反応(例えば、加水分解、重縮合等)が防止されるため、バリア層8をより容易かつ確実に(再現性よく)形成することができる。また、得られるバリア層8を、緻密な(前記範囲内の空孔率の)ものとすることができる。
バリア層8を二酸化チタンを主材料として構成する場合、その前駆体としては、例えば、チタンテトライソプロポキシド(TPT)、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトラブトキシド等の有機チタン化合物を用いることができる。
In particular, for the formation of the barrier layer 8, it is preferable to use a metal organic deposition (or decomposition) method (hereinafter abbreviated as “MOD method”), which is a kind of sol-gel method.
According to this MOD method, the reaction of the precursor of the constituent material of the barrier layer 8 (for example, hydrolysis, polycondensation, etc.) is prevented in the barrier layer forming material. (With good reproducibility). Further, the obtained barrier layer 8 can be dense (with a porosity within the above range).
When the barrier layer 8 is composed of titanium dioxide as a main material, as a precursor thereof, for example, an organic titanium compound such as titanium tetraisopropoxide (TPT), titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetrabutoxide, or the like is used. Can be used.

[2] 次に、光電変換層4を形成するために用いる液状材料(本発明の光電変換層形成用組成物)を作製する。
[2−1] まず、半導体粒子などの電子輸送材料の粒子を用意し、この電子輸送材料の粒子同士を集合させた集合粒子を作製する。
電子輸送材料の粒子同士を集合させる方法としては、例えば、熱処理、加圧プレス、紫外線照射、マイクロ波照射、静電的電着等が挙げられるが、これらの中でも熱処理が好ましい。熱処理によれば、電子輸送材料の粒子同士を部分的に効率よく接合(ネッキング)して集合粒子を得ることができる。
[2] Next, a liquid material (composition for forming a photoelectric conversion layer of the present invention) used for forming the photoelectric conversion layer 4 is prepared.
[2-1] First, particles of an electron transport material such as semiconductor particles are prepared, and aggregate particles in which the particles of the electron transport material are aggregated are prepared.
Examples of the method for assembling the particles of the electron transport material include heat treatment, pressure pressing, ultraviolet irradiation, microwave irradiation, electrostatic electrodeposition, and the like. Among these, heat treatment is preferable. According to the heat treatment, particles of the electron transport material can be partially efficiently joined (necked) to obtain aggregate particles.

熱処理の温度は、例えば、電子輸送材料の粒子が二酸化チタン粒子である場合、300〜700℃程度であるのが好ましく、400〜600℃程度であるのがより好ましい。
また、熱処理の時間は、熱処理の温度に応じて若干異なるが、1〜180分程度が好ましく、5〜60分程度がより好ましい。
また、熱処理の雰囲気としては、酸化性雰囲気、不活性雰囲気が好ましいが、特に、水蒸気雰囲気が好ましい。水蒸気雰囲気で熱処理を行うと、水蒸気の作用により、電子輸送材料の粒子の表面がより活性となるため、電子輸送材料の粒子同士の部分的な接合をさらに効率よく行うことができる。
For example, when the electron transport material particles are titanium dioxide particles, the heat treatment temperature is preferably about 300 to 700 ° C, more preferably about 400 to 600 ° C.
The heat treatment time varies slightly depending on the heat treatment temperature, but is preferably about 1 to 180 minutes, more preferably about 5 to 60 minutes.
The heat treatment atmosphere is preferably an oxidizing atmosphere or an inert atmosphere, but is particularly preferably a water vapor atmosphere. When heat treatment is performed in a water vapor atmosphere, the surface of the particles of the electron transport material becomes more active due to the action of water vapor, so that partial bonding of the particles of the electron transport material can be performed more efficiently.

また、以上のようにして作製された電子輸送材料の集合粒子は、多孔質状になっており、隣接する空孔同士が連通した連続空孔を多数内在したものとなる。これにより、電子輸送材料の集合粒子の表面積が大きくなるため、後述する工程において電子輸送材料の粒子に担持される色素の担持量を増大させることができる。その結果、太陽電池1の光電変換効率を高めることができる。
さらに、連続空孔の内面に担持された色素は、一度担持されると、電子輸送材料の粒子から脱離し難くなるという利点もあり、本発明において特に有効である。
In addition, the aggregated particles of the electron transport material produced as described above are porous, and include a large number of continuous holes in which adjacent holes communicate with each other. As a result, the surface area of the aggregated particles of the electron transport material is increased, so that the amount of the dye supported on the particles of the electron transport material can be increased in the steps described later. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 1 can be increased.
Further, the dye supported on the inner surface of the continuous pores has an advantage that once it is supported, it is difficult to desorb from the particles of the electron transport material, which is particularly effective in the present invention.

このようにして得られた集合粒子の平均粒径は、電子輸送材料の粒子の平均粒径に応じて変化する。特に、20〜200nm程度であるのが好ましく、50〜100nm程度であるのがより好ましい。集合粒子の平均粒径が前記範囲内であれば、電子輸送材料の粒子同士を適度に接合しつつ、液状材料を、例えば液滴吐出法に適用可能なものとすることができる。すなわち、これにより、吐出ノズルへの液状材料の滞留を防止しつつ、より優れた特性の光電変換層を形成可能な液状材料が得られる。
この場合、1つの集合粒子を構成する電子輸送材料の粒子の個数は、2〜100個程度であるのが好ましく、9〜30個程度であるのがより好ましい。これにより、集合粒子の表面積が十分に大きなものとなり、集合粒子に担持される色素の担持量を増大させることができる。
The average particle size of the aggregated particles thus obtained varies depending on the average particle size of the particles of the electron transport material. In particular, the thickness is preferably about 20 to 200 nm, and more preferably about 50 to 100 nm. If the average particle diameter of the aggregate particles is within the above range, the liquid material can be applied to, for example, a droplet discharge method while appropriately bonding the particles of the electron transport material. In other words, this makes it possible to obtain a liquid material that can form a photoelectric conversion layer with better characteristics while preventing the liquid material from staying in the discharge nozzle.
In this case, the number of particles of the electron transport material constituting one aggregate particle is preferably about 2 to 100, and more preferably about 9 to 30. Thereby, the surface area of the aggregate particles becomes sufficiently large, and the amount of the dye supported on the aggregate particles can be increased.

[2−2] 次に、集合粒子に色素を担持させる。
担持は、集合粒子を、色素を含む色素液に接触させることにより、集合粒子の表面または連続空孔の内面に色素を吸着(化学吸着)、結合(共有結合、配位結合)させるのが好ましい。これにより、大量の電子輸送材料の粒子に対して色素を一括して効率よく担持させることができる。
[2-2] Next, a dye is supported on the aggregated particles.
For the support, the aggregated particles are preferably brought into contact with the surface of the aggregated particles or the inner surface of the continuous pores by bringing the aggregated particles into contact with a dye solution containing the dye (chemical adsorption) and bonded (covalent bond, coordinate bond). . Thereby, the pigment | dye can be efficiently carry | supported collectively with respect to the particle | grains of a lot of electron transport materials.

集合粒子に色素を接触させる方法としては、例えば、色素液中に集合粒子を浸漬する方法(浸漬法)、集合粒子に色素液をシャワー状に供給する方法(噴霧法)等を用いることができるが、特に、浸漬法が好ましい。これにより、大量の電子輸送材料の粒子に対して色素をムラなく担持させることができる。
この場合、色素液中に集合粒子を浸漬する時間は、特に限定されないが、1〜30時間程度であるのが好ましく、5〜24時間程度であるのがより好ましい。これにより、十分な量の色素を集合粒子に担持させることができる。なお、浸漬する時間を前記上限値より長くしてもよいが、さらなる担持を期待することはできない。
As a method for bringing the dye into contact with the aggregated particles, for example, a method of immersing the aggregated particles in the dye liquid (immersion method), a method of supplying the dye liquid to the aggregated particles in a shower form (spray method), or the like can be used. However, the immersion method is particularly preferable. Thereby, a pigment | dye can be carry | supported uniformly with respect to the particle | grains of a lot of electron transport materials.
In this case, the time for immersing the aggregated particles in the dye solution is not particularly limited, but is preferably about 1 to 30 hours, and more preferably about 5 to 24 hours. Thereby, a sufficient amount of the dye can be carried on the aggregated particles. Although the immersion time may be longer than the upper limit, further loading cannot be expected.

また、このときの色素液の温度は、特に限定されないが、10〜40℃程度であるのが好ましく、15〜30℃程度であるのがより好ましい。これにより、色素の変質に伴う変色、光電変換能の低下等を防止しつつ、電子輸送材料の粒子に対して色素を効率よく担持させることができる。
なお、色素を担持させた集合粒子は、色素液とともに次工程に移行してもよく、色素液中から回収して次工程に移行するようにしてもよい。
回収方法としては、例えば、余分な分散媒を、自然乾燥、空気、窒素ガス等の気体を吹き付け、加熱(加温)等により除去する方法、色素を担持させた集合粒子を濾紙等により濾別する方法等が挙げられる。
The temperature of the dye solution at this time is not particularly limited, but is preferably about 10 to 40 ° C, more preferably about 15 to 30 ° C. Thereby, the pigment | dye can be efficiently carry | supported with respect to the particle | grains of an electron transport material, preventing the discoloration accompanying the alteration of a pigment | dye, the fall of photoelectric conversion ability, etc.
The aggregate particles carrying the dye may be transferred to the next step together with the dye solution, or may be recovered from the dye solution and transferred to the next step.
As a recovery method, for example, a method of removing excess dispersion medium by natural drying, blowing a gas such as air or nitrogen gas, and heating (heating), etc., and collecting aggregated particles carrying a dye with a filter paper or the like And the like.

[2−3] 次に、色素を担持させた集合粒子を分散媒中に分散させ、液状材料(光電変換層形成用組成物)を調製する。
分散媒としては、例えば、各種水(蒸留水、純水、イオン交換水、RO水等)、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素類、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンのような長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環類、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、カルボン酸塩またはその他の各種油類等が挙げられ、これらを単独または混合物として用いることができる。
また、分散媒中には、集合粒子同士および集合粒子と第1の電極3とを結着する機能を有する結着剤(バインダー)を添加するようにしてもよい。
[2-3] Next, aggregated particles carrying the pigment are dispersed in a dispersion medium to prepare a liquid material (a composition for forming a photoelectric conversion layer).
Examples of the dispersion medium include various types of water (distilled water, pure water, ion exchange water, RO water, etc.), alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, octanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and glycerin, methyl cellosolve, and ethyl. Cellosolves such as cellosolve and phenyl cellosolve, esters such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate and ethyl formate, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl isopropyl ketone and cyclohexanone, pentane, hexane , Aliphatic hydrocarbons such as octane, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane, benzene, toluene, xylene, hexylbenzene, hebutylbenzene, octylbenzene, noni Aromatic hydrocarbons such as benzene having a long chain alkyl group such as benzene, decylbenzene, undecylbenzene, dodecylbenzene, tridecylbenzene, tetradecylbenzene, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, 1, 2 -Halogenated hydrocarbons such as dichloroethane, aromatic heterocycles such as pyridine, pyrazine, furan, pyrrole, thiophene, methylpyrrolidone, nitriles such as acetonitrile, propionitrile, acrylonitrile, N, N-dimethylformamide, N , N-dimethylacetamide and other amides, carboxylates or other various oils, and the like can be used alone or as a mixture.
Further, in the dispersion medium, a binder (binder) having a function of binding the aggregate particles to each other and the aggregate particles and the first electrode 3 may be added.

結着剤としては、例えば、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−メチル−N−ビニルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミド等の各種アミド系化合物が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらを添加した分散媒に対し、必要に応じて、混練等を行ってもよい。
Examples of the binder include various amide compounds such as N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-methyl-N-vinylformamide, N-methyl-N-vinylacetamide, and one of these compounds. Species or a combination of two or more can be used.
You may knead | mix etc. with respect to the dispersion medium which added these as needed.

混練は、ニーダーやバッチ式の三軸ロール、連続2軸ロール、ホイールミキサー、ブレード型ミキサー等の各種混練機、ボールミル、ビーズミル等の各種ミルを用いて行うことができる。
さらに、このようにして得られた液状材料に対し、必要に応じて、粘度調整を行ってもよい。
The kneading can be performed using various kneaders such as a kneader, batch type triaxial roll, continuous biaxial roll, wheel mixer, blade type mixer, and various mills such as a ball mill and a bead mill.
Furthermore, you may adjust a viscosity with respect to the liquid material obtained in this way as needed.

液状材料の粘度は、例えば、粘度調整剤の添加、液状材料の温度調整、分散媒の除去等の方法により行うことができる。
粘度調整剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、水溶性アクリル樹脂、ポリビニルピロリドン、アラビアゴムスターチ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
The viscosity of the liquid material can be determined, for example, by a method such as adding a viscosity modifier, adjusting the temperature of the liquid material, or removing the dispersion medium.
Examples of the viscosity modifier include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, methyl cellulose, water-soluble acrylic resin, polyvinyl pyrrolidone, gum arabic starch and the like, one or two of these. A combination of more than one species can be used.

また、調整される液状材料の粘度は、後述する液状材料の供給工程における供給方法に応じて適宜設定されるが、例えば、液滴吐出法により供給する場合は、液状材料の常温での粘度は、5〜50cp程度であるのが好ましく、10〜30cp程度であるのがより好ましい。これにより、液状材料を液滴として吐出する際に、吐出ノズル内への液状材料の滞留を防止しつつ、着弾した液滴の広がりを適度な範囲内に制御することができる。
この他、液状材料に、乾燥防止剤、pH調整剤、防腐剤、防かび剤等を添加してもよい。
以上のようにして、液状材料(本発明の光電変換層形成用組成物)を製造することができる。かかる液状材料は、後述する工程において、光電変換層4を効率よく製造し得るものである。
Further, the viscosity of the liquid material to be adjusted is appropriately set according to the supply method in the liquid material supply step described later. For example, when the liquid material is supplied by a droplet discharge method, the viscosity of the liquid material at room temperature is , Preferably about 5 to 50 cp, and more preferably about 10 to 30 cp. Thus, when the liquid material is discharged as droplets, the spread of the landed droplets can be controlled within an appropriate range while preventing the liquid material from staying in the discharge nozzle.
In addition, a drying inhibitor, a pH adjuster, a preservative, a fungicide, and the like may be added to the liquid material.
As described above, a liquid material (a composition for forming a photoelectric conversion layer of the present invention) can be produced. Such a liquid material can efficiently produce the photoelectric conversion layer 4 in the steps described later.

[3] 次に、図3(a)に示すように、バリア層8上に、隔壁91、92を形成する。
隔壁91、92は、バリア層8を覆うように絶縁膜を形成した後、フォトリソグラフィー法等を用いてパターニングすること等により形成することができる。
隔壁91、92の構成材料は、撥液性、インク溶剤耐性、バリア層8との密着性等を考慮して選択される。
具体的には、隔壁91、92の構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂のような有機材料や、SiOのような無機材料が挙げられる。
また、隔壁91、92は、マトリックス状(格子状)をなしているのが好ましい。これにより、後述する工程において、隔壁91、92で画成された複数の空間93に、液状材料を供給すれば、効率よくマトリックス状に配設された複数の液状被膜を形成することができる。
[3] Next, as shown in FIG. 3A, partition walls 91 and 92 are formed on the barrier layer 8.
The partition walls 91 and 92 can be formed by forming an insulating film so as to cover the barrier layer 8 and then patterning using a photolithography method or the like.
The constituent materials of the partition walls 91 and 92 are selected in consideration of liquid repellency, ink solvent resistance, adhesion to the barrier layer 8, and the like.
Specifically, examples of the constituent material of the partition walls 91 and 92 include an organic material such as an acrylic resin, a polyimide resin, and a fluorine resin, and an inorganic material such as SiO 2 .
Moreover, it is preferable that the partition walls 91 and 92 have a matrix shape (lattice shape). Thereby, in the process described later, if a liquid material is supplied to the plurality of spaces 93 defined by the partition walls 91 and 92, a plurality of liquid coatings arranged in a matrix can be efficiently formed.

以上のような隔壁91、92により、後述する工程において形成される液状被膜の輪郭形状を規定することができ、所望の形状(輪郭形状および厚さ)の光電変換層4を形成することができる。
なお、隔壁91、92の開口の形状は、例えば、円形、楕円形、四角形、六角形等の多角形等、いかなるものであってもよい。
また、隔壁92の一部には、後述する工程において、正孔輸送層5(電解質溶液)を注入するための開口部(図示せず)を設けておく。
The partition walls 91 and 92 as described above can define the contour shape of the liquid film formed in the process described later, and the photoelectric conversion layer 4 having a desired shape (contour shape and thickness) can be formed. .
In addition, the shape of the opening of the partition walls 91 and 92 may be any shape such as a polygon such as a circle, an ellipse, a rectangle, and a hexagon.
In addition, an opening (not shown) for injecting the hole transport layer 5 (electrolyte solution) is provided in a part of the partition wall 92 in a process described later.

[4] 次に、図3(a)に示すバリア層8上(第1の電極3の一方の面側)の複数の空間93に、前記工程[2]で作製した液状材料(本発明の光電変換層形成用組成物)を供給する(第1の工程)。これにより、図3(b)に示すような液状被膜41を形成することができる。そして、後述する工程において、この液状被膜41の形状をなす光電変換層4を形成することができる。
ここで、従来、光電変換層の形成においては、電子輸送材料の粒子を含む液状材料を下地層(本実施形態では、バリア層8)上に塗布して液状被膜とし、この液状被膜を焼成することにより電子輸送材料の粒子同士を接合して層(電子輸送層)とした後、この電子輸送層に色素を吸着させ、光電変換層を形成していた。
[4] Next, in the plurality of spaces 93 on the barrier layer 8 (one surface side of the first electrode 3) shown in FIG. A photoelectric conversion layer forming composition) is supplied (first step). Thereby, the liquid film 41 as shown in FIG.3 (b) can be formed. And in the process mentioned later, the photoelectric converting layer 4 which makes the shape of this liquid film 41 can be formed.
Here, conventionally, in the formation of the photoelectric conversion layer, a liquid material containing particles of an electron transport material is applied on the base layer (in this embodiment, the barrier layer 8) to form a liquid film, and this liquid film is baked. Thus, after particles of the electron transport material were joined to form a layer (electron transport layer), a dye was adsorbed on the electron transport layer to form a photoelectric conversion layer.

ところが、色素の吸着の際には、前述したように、集合粒子を下地層とともに色素を含む色素液中に集合粒子を浸漬するが、この方法では、集合粒子に対して過剰な量の色素が付着することとなる。
一般に、太陽電池1のような色素増感太陽電池では、電子輸送材料の粒子に色素が重なり合うことなく、すなわち単層(モノレイヤー)で担持している状態が、最も直列抵抗成分が少なく、光電変換効率が高い状態であるとされている。
However, when adsorbing the dye, as described above, the aggregate particles are immersed in the dye solution containing the dye together with the base layer. In this method, an excessive amount of the dye is added to the aggregate particles. It will adhere.
In general, in a dye-sensitized solar cell such as the solar cell 1, the state in which the dye is not overlapped with the particles of the electron transport material, that is, carried in a single layer (monolayer) has the least series resistance component, It is said that the conversion efficiency is high.

したがって、従来は、この過剰分の色素を洗浄等により除去していた。しかしながら、洗浄には、大掛かりな洗浄装置と多くの手間を必要とするため、製造工程のコスト上昇を招いていた。
また、色素は、非常に高価であるにも関わらず、その多くが洗浄によって廃棄されることとなり、さらなるコスト上昇の要因となっていた。
Therefore, conventionally, this excess dye was removed by washing or the like. However, since cleaning requires a large cleaning device and a lot of labor, the cost of the manufacturing process has been increased.
In addition, although the dyes are very expensive, many of them are discarded by washing, causing further cost increase.

さらに、かかる方法では、例えば、1個の太陽電池に対して複数種の色素を互いに離間した領域の電子輸送材料の粒子に吸着させる場合、洗浄の際に、これらの色素が混ざり合い、色素の彩度や鮮やかさ、さらには光電変換能が低下する。このため、同一の洗浄に供される太陽電池に対して、複数種の色素を離間して供給することができないという問題もあった。   Further, in such a method, for example, when a plurality of types of dyes are adsorbed on the particles of the electron transport material in a region separated from each other for one solar cell, these dyes are mixed together at the time of cleaning. Saturation, vividness, and further photoelectric conversion ability are reduced. For this reason, there also existed a problem that a multiple types of pigment | dye could not be supplied separately with respect to the solar cell provided to the same washing | cleaning.

また、従来は、下地膜上の液状被膜に対して、300℃以上の高温処理を施して電子輸送材料の粒子同士を接合していたため、下地層やそれを支持する基板には、耐熱性が必要とされ、これらの構成材料が限定されていた。
これに対して、本発明では、電子輸送材料の粒子を下地層上に配設する前に、予め電子輸送材料の粒子同士を部分的に接合して集合粒子にするとともに、この集合粒子に対して色素を担持させ、色素を担持した電子輸送材料の粒子を含む液状材料を、下地層上に供給することとした。これにより、洗浄作業が不要となるため、製造工程の簡略化を図ることができる。また、電子輸送材料の粒子に対して必要かつ十分な量の色素を担持させることができるため、色素の使用量を最小限に抑制するとともに、光電変換効率を高めることができる。
さらに、予め、電子輸送材料の粒子同士を部分的に接合しているため、電子輸送材料の集合粒子を下地層上に配設した後には、高温処理を必要としない。このため、下地層や基板の構成材料の選択の幅を広げることができる。
Conventionally, the liquid film on the base film is subjected to a high-temperature treatment of 300 ° C. or higher to bond the particles of the electron transport material to each other. Therefore, the base layer and the substrate supporting it have heat resistance. These constituent materials were limited as required.
On the other hand, in the present invention, before disposing the electron transport material particles on the underlayer, the electron transport material particles are partially joined in advance to form aggregate particles. The liquid material containing the particles of the electron transport material carrying the dye was supplied onto the underlayer. This eliminates the need for a cleaning operation and simplifies the manufacturing process. In addition, since a necessary and sufficient amount of the dye can be supported on the particles of the electron transport material, the amount of the dye used can be minimized and the photoelectric conversion efficiency can be increased.
Furthermore, since the particles of the electron transport material are partially bonded in advance, high temperature treatment is not required after the aggregated particles of the electron transport material are disposed on the base layer. For this reason, the selection range of the constituent material of the base layer and the substrate can be widened.

液状材料の供給は、スピンコート法(パイロゾル法)、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、液滴吐出法等を用いた液相プロセス等により行うことができる。
特に、液状材料を、液滴吐出法(インクジェット法)により供給するのが好ましい。これにより、液状材料を高い精度で供給位置を制御しつつ供給することができる。
Supply of liquid material is spin coating method (pyrosol method), casting method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, spray coating method, screen printing method , A liquid phase process using a flexographic printing method, an offset printing method, a droplet discharge method, or the like.
In particular, the liquid material is preferably supplied by a droplet discharge method (inkjet method). Thereby, liquid material can be supplied, controlling a supply position with high precision.

また、複数種の液状材料を互いに混在しないように供給することができる。その結果、混在による液状材料の汚染(コンタミネーション)、変質等を確実に防止することができる。
なお、液滴吐出法を用いて形成された液状被膜41またはその集合体が、所定の情報または所定のデザインを構成するのが好ましい。これにより、後述する工程で、このような液状被膜41から形成された光電変換層4は、所定の情報(文字、数字、記号、図形またはこれらの一部を構成するセグメント)または所定のデザインを構成する部分を有することとなる。その結果、太陽電池1を、例えば、看板、ポスター等の広告媒体や、衣服、バッグ等のデザインの一部として用いることもできる。
In addition, a plurality of types of liquid materials can be supplied so as not to be mixed with each other. As a result, contamination (contamination), alteration, and the like of the liquid material due to mixing can be reliably prevented.
In addition, it is preferable that the liquid film 41 formed using the droplet discharge method or the aggregate thereof constitute predetermined information or a predetermined design. Thereby, in the process described later, the photoelectric conversion layer 4 formed from such a liquid film 41 has predetermined information (characters, numbers, symbols, figures or segments constituting a part thereof) or a predetermined design. It will have the part which comprises. As a result, the solar cell 1 can be used as part of a design such as advertising media such as signs and posters, clothes, bags, and the like.

特に、異なる色の色素を含む複数種の液状材料(本発明の光電変換層形成用組成物)を選択的に供給することにより、互いに離間する複数の液状被膜41が、全体として画像を形成するのが好ましい。これにより、例えば、写真や絵画等のような色素の色を活かした意匠性に優れた太陽電池1を形成することができる。
また、複数の液状被膜41をマトリックス状に形成するのが好ましい。これにより、1つの液状被膜41を、画像を形成する画素(ピクセル)の1つとして扱うことができる。その結果、より意匠性に優れた画像を表示し得る太陽電池1を製造することができる。
In particular, by selectively supplying a plurality of types of liquid materials (photoelectric conversion layer forming composition of the present invention) containing pigments of different colors, a plurality of liquid coatings 41 that are separated from each other form an image as a whole. Is preferred. Thereby, the solar cell 1 excellent in the designability which utilized the color of pigment | dyes like a photograph, a picture, etc. can be formed, for example.
Moreover, it is preferable to form the plurality of liquid coatings 41 in a matrix. Thereby, one liquid film 41 can be handled as one of the pixels (pixels) forming the image. As a result, the solar cell 1 that can display an image with more excellent designability can be manufactured.

なお、1画素、すなわち1画素に対応する1つの液状被膜の平面積は、その平均値が100〜10000μm程度であるのが好ましく、100〜3000μm程度であるのがより好ましい。かかるサイズの画素であれば、面内におけるキャリア移動度の著しい低下、すなわち光電変換効率の著しい低下を防止するとともに、意匠性に優れた緻密な画像を表示することができる。 Note that one pixel, i.e. the plane area of one liquid coating that corresponds to one pixel, the average value thereof is preferably from about 2 100~10000Myuemu, and more preferably about 2 100~3000Myuemu. A pixel having such a size can prevent a significant decrease in carrier mobility in the surface, that is, a significant decrease in photoelectric conversion efficiency, and can display a precise image with excellent design.

また、本実施形態では、隔壁91、92で画成された複数の空間93に液状材料を供給し、液状被膜41を形成するが、隔壁91、92を省略した状態で、液状材料を供給し、液状被膜41を形成するようにしてもよい。この場合、隔壁91、92を形成する工程を省略することができるため、太陽電池1の製造工程の簡略化を図ることができる。さらに、この場合、隔壁92を代替する枠状のスペーサ等を用いるようにして、液状被膜41が太陽電池1の外部に散逸するのを防止するようにしてもよい。   In this embodiment, the liquid material is supplied to the plurality of spaces 93 defined by the partition walls 91 and 92 to form the liquid film 41. However, the liquid material is supplied in a state where the partition walls 91 and 92 are omitted. Alternatively, the liquid coating 41 may be formed. In this case, since the process of forming the partition walls 91 and 92 can be omitted, the manufacturing process of the solar cell 1 can be simplified. Furthermore, in this case, a frame-like spacer or the like that substitutes for the partition wall 92 may be used to prevent the liquid coating 41 from being dissipated outside the solar cell 1.

[5] 次に、液状被膜41中から、分散媒を除去する。これにより、図3(c)に示すような光電変換層4を形成する(第2の工程)。
分散媒の除去は、例えば、自然乾燥による方法、空気、窒素ガス等の気体を吹き付ける方法、凍結乾燥による方法、比較的低温での熱処理による方法等により行うことができる。
[5] Next, the dispersion medium is removed from the liquid coating 41. Thereby, the photoelectric conversion layer 4 as shown in FIG. 3C is formed (second step).
The dispersion medium can be removed by, for example, a method of natural drying, a method of blowing a gas such as air or nitrogen gas, a method of freeze drying, a method of heat treatment at a relatively low temperature, or the like.

[6] 次に、対向基板7に、第2の電極6が積層された積層体を用意する。
この積層体は、対向基板7を用意し、この対向基板7上に、第2の電極6を形成することで作製することができる。
また、第2の電極6は、例えば、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等により形成することができる。
[7] 次に、図3(d)に示すように、得られた積層体を、第2の電極6が第1の電極3を対向するように、隔壁92上に積層して、接着剤等により固定する。
[6] Next, a laminate in which the second electrode 6 is laminated on the counter substrate 7 is prepared.
This laminate can be manufactured by preparing the counter substrate 7 and forming the second electrode 6 on the counter substrate 7.
The second electrode 6 can be formed by, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, a printing method, or the like.
[7] Next, as shown in FIG. 3D, the obtained laminate is laminated on the partition wall 92 so that the second electrode 6 faces the first electrode 3, and an adhesive is used. Fix with etc.

[8] 次に、図3(d)に示す光電変換層4の上面、第1の電極3の下面および隔壁92で画成された空間94に、図3(e)に示すような正孔輸送層5を形成する。
以下では、正孔輸送層5が液状である場合を代表に説明する。
電解質溶液は、隔壁92に設けられた開口部を介して、空間94に注入され、充填される。
[8] Next, in the space 94 defined by the upper surface of the photoelectric conversion layer 4, the lower surface of the first electrode 3, and the partition wall 92 shown in FIG. The transport layer 5 is formed.
Below, the case where the positive hole transport layer 5 is a liquid is demonstrated as a representative.
The electrolyte solution is injected and filled into the space 94 through an opening provided in the partition wall 92.

その後、電解質溶液の充填後、開口部を封止する。
なお、正孔輸送層5を固体状とする場合、前記工程[7]に先立って、光電変換層4上に正孔輸送層5を形成すればよい。
また、正孔輸送層5をゲル状とする場合、ゲル化剤を含む液状材料を空間94に注入した後、液状材料をゲル化すればよい。
Thereafter, after the electrolyte solution is filled, the opening is sealed.
In addition, what is necessary is just to form the positive hole transport layer 5 on the photoelectric converting layer 4 prior to the said process [7], when making the positive hole transport layer 5 into a solid state.
Further, when the hole transport layer 5 is made into a gel, a liquid material containing a gelling agent may be injected into the space 94 and then the liquid material may be gelled.

[9] 次に、第1の電極3と第2の電極6とに、それぞれ、外部回路10の端部を接続する。
以上のような工程を経て、太陽電池(本発明の光電変換素子)1が製造される。
本発明の電子機器は、このような太陽電池1を備えるものである。かかる電子機器は、デザイン自由度の高いものとなる。
[9] Next, end portions of the external circuit 10 are connected to the first electrode 3 and the second electrode 6, respectively.
The solar cell (photoelectric conversion element of the present invention) 1 is manufactured through the above steps.
The electronic device of the present invention includes such a solar cell 1. Such an electronic device has a high degree of design freedom.

以下、図4および図5に基づいて、本発明の電子機器について説明する。
図4は、本発明の電子機器を適用した電卓を示す平面図、図5は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)を示す斜視図である。
図4に示す電卓100は、本体部101と、本体部101の上面(前面)に設けられた表示部102、複数の操作ボタン103および太陽電池設置部104とを備えている。
図4に示す構成では、太陽電池設置部104には、太陽電池1が5つ直列に接続されて配置されている。
Hereinafter, the electronic apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a plan view showing a calculator to which the electronic device of the present invention is applied, and FIG. 5 is a perspective view showing a mobile phone (including PHS) to which the electronic device of the present invention is applied.
A calculator 100 illustrated in FIG. 4 includes a main body 101, a display unit 102 provided on the upper surface (front surface) of the main body 101, a plurality of operation buttons 103, and a solar cell installation unit 104.
In the configuration shown in FIG. 4, five solar cells 1 are connected in series to the solar cell installation unit 104.

図5に示す携帯電話機200は、本体部201と、本体部201の前面に設けられた表示部202、複数の操作ボタン203、受話口204、送話口205および太陽電池設置部206とを備えている。
図5に示す構成では、太陽電池設置部206が、表示部202の周囲を囲むようにして、太陽電池1が複数、直列に接続されて配置されている。
A mobile phone 200 shown in FIG. 5 includes a main body 201, a display unit 202 provided on the front surface of the main body 201, a plurality of operation buttons 203, an earpiece 204, a mouthpiece 205, and a solar cell installation unit 206. ing.
In the configuration shown in FIG. 5, a plurality of solar cells 1 are arranged in series so that the solar cell installation unit 206 surrounds the periphery of the display unit 202.

以上、本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法、光電変換層形成用組成物、光電変換素子の製造方法、光電変換素子および電子機器を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、光電変換素子および電子機器を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
As mentioned above, although the manufacturing method of the composition for photoelectric conversion layer formation of this invention, the composition for photoelectric conversion layer formation, the manufacturing method of a photoelectric conversion element, the photoelectric conversion element, and the electronic device were demonstrated based on each embodiment of illustration, The present invention is not limited to these.
For example, each part which comprises a photoelectric conversion element and an electronic device can be substituted with the thing of the arbitrary structures which can exhibit the same function.

なお、本発明の光電変換素子は、太陽電池のみならず、例えば、光センサー、光スイッチのような、光を受光して電気エネルギーに変換する各種素子(受光素子)に適用することができるものである。
また、本発明の光電変換素子では、光の入射方向は、図示のものとは異なり、逆方向からであってもよい。すなわち、光の入射方向は、任意である。
また、本発明の光電変換層形成用組成物の製造方法および光電変換素子の製造方法は、それぞれ、任意の目的の工程が1または2以上追加されていてもよい。
The photoelectric conversion element of the present invention can be applied not only to solar cells but also to various elements (light receiving elements) that receive light and convert it into electrical energy, such as optical sensors and optical switches. It is.
Moreover, in the photoelectric conversion element of this invention, the incident direction of light may be from the reverse direction unlike the thing of illustration. That is, the incident direction of light is arbitrary.
Moreover, the manufacturing method of the composition for photoelectric conversion layer formation of this invention and the manufacturing method of a photoelectric conversion element may respectively add the process of the arbitrary objective 1 or 2 or more.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.太陽電池(光電変換素子)の製造
(実施例)
次のようにして、図1に示す太陽電池を製造した。
<1> まず、寸法:縦30mm×横35mm×厚さ1.0mmのソーダガラス基板を用意した。
そして、このソーダガラス基板を85℃の洗浄液(硫酸と過酸化水素水との混合液)に浸漬して洗浄を行い、その表面を清浄化した。
<2> 次に、ソーダガラス基板上に、蒸着法により、寸法:縦30mm×横35mm×厚さ1μmのITO電極(第1の電極)を形成した。
<3> 次に、ITO電極上に、縦30mm×横30mmの領域に、MOD法により二酸化チタンを主材料として構成されたバリア層を形成した。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Manufacture of solar cells (photoelectric conversion elements) (Examples)
The solar cell shown in FIG. 1 was manufactured as follows.
<1> First, a soda glass substrate having dimensions: length 30 mm × width 35 mm × thickness 1.0 mm was prepared.
Then, this soda glass substrate was cleaned by immersing it in a cleaning solution (mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution) at 85 ° C. to clean the surface.
<2> Next, an ITO electrode (first electrode) having dimensions: 30 mm long × 35 mm wide × 1 μm thick was formed on the soda glass substrate by vapor deposition.
<3> Next, on the ITO electrode, a barrier layer composed of titanium dioxide as a main material was formed by a MOD method in an area of 30 mm length × 30 mm width.

<4> 次に、光電変換層を形成するために用いる液状材料を作製した。これは、次のようにして行った。
まず、二酸化チタン粉末を用意した。なお、二酸化チタン粉末の平均粒径は、40nmであった。
次に、二酸化チタン粉末を500℃で加熱し、一部の二酸化チタン粉末同士が部分的に接合してなる集合粒子の粉末を得た。
<4> Next, the liquid material used in order to form a photoelectric converting layer was produced. This was done as follows.
First, titanium dioxide powder was prepared. The average particle size of the titanium dioxide powder was 40 nm.
Next, the titanium dioxide powder was heated at 500 ° C. to obtain a powder of aggregated particles formed by partially joining a part of the titanium dioxide powder.

次に、この集合粒子の粉末をA、Bの2つに分けた。
そして、Aの粉末を、ルテニウムトリスビピジル(N3)(橙色)の飽和エタノール溶液(色素液)中に、Bの粉末を、テトラスルフォン酸フタロシアニン金属錯体(青色)の飽和エタノール溶液中に、それぞれ浸漬し、12時間放置した。これにより、集合粒子に色素を担持させた。
Next, the powder of the aggregated particles was divided into A and B.
Then, the powder of A is in a saturated ethanol solution (dye solution) of ruthenium trisbipidyl (N3) (orange), and the powder of B is in a saturated ethanol solution of a tetrasulfonic acid phthalocyanine metal complex (blue). Each was immersed and left for 12 hours. As a result, the dye was supported on the aggregated particles.

次に、Aの粉末と、N−ビニルアセトアミド(結着剤)と、蒸留水(分散媒)の混合物を、ボールミルで12時間混練し、ペーストAを得た。
同様にして、ペーストBを得た。
次に、これらのペーストA、Bに、それぞれ、ポリエチレングリコール(粘度調整剤)を添加し、液状材料(光電変換層形成用組成物)A、Bとした。なお、これらの液状材料の粘度は、それぞれ20cpとした。
Next, a mixture of the powder of A, N-vinylacetamide (binder) and distilled water (dispersion medium) was kneaded for 12 hours with a ball mill to obtain paste A.
Similarly, paste B was obtained.
Next, polyethylene glycol (viscosity modifier) was added to these pastes A and B, respectively, to obtain liquid materials (photoelectric conversion layer forming compositions) A and B. In addition, the viscosity of these liquid materials was 20 cp, respectively.

<5> 次に、前記工程<3>で形成したバリア層上に、マトリックス状(格子状)の隔壁を形成した。これは、次のようにして行った。
まず、バリア層を覆うように絶縁膜を形成した。
次に、フォトリソグラフィー法およびエッチング法を用いて絶縁膜をパターニングすることにより、隔壁を形成した。なお、この隔壁の形成においては、内側の格子状の部分が、外周の枠状の部分より高さが低くなるように形成した。これにより、隔壁で画成され、開口のサイズが縦20μm×横20μmの穴をマトリックス状に形成した。
また、外周の枠状の部分には、一部に開口部を設けた。
<5> Next, a matrix-like (lattice-like) partition wall was formed on the barrier layer formed in the step <3>. This was done as follows.
First, an insulating film was formed so as to cover the barrier layer.
Next, the partition wall was formed by patterning the insulating film using a photolithography method and an etching method. In the formation of the partition walls, the inner lattice portion was formed to be lower in height than the outer peripheral frame portion. As a result, holes defined by the partition walls and having an opening size of 20 μm in length × 20 μm in width were formed in a matrix.
In addition, an opening was provided in a part of the outer frame-like portion.

<6> 次に、前記工程<4>で作製した液状材料を、隔壁で画成された空間(画素空間)内に供給し、液状被膜を形成した。これは、次のようにして行った。
まず、インクジェット法(液滴吐出法)により、マトリックス状の配設された画素空間に対して、千鳥状に液状材料Aを吐出し、平均厚さ4μmの液状被膜Aを形成した。
次に、同様にして、液状被膜Aが形成されていない画素空間に対して、液状材料Bを吐出し、平均厚さ4μmの液状被膜Bを形成した。
<6> Next, the liquid material produced in the step <4> was supplied into the space (pixel space) defined by the partition walls to form a liquid film. This was done as follows.
First, the liquid material A was ejected in a zigzag manner to the pixel spaces arranged in a matrix by an ink jet method (droplet ejection method) to form a liquid film A having an average thickness of 4 μm.
Next, in the same manner, the liquid material B was discharged into the pixel space where the liquid film A was not formed to form the liquid film B having an average thickness of 4 μm.

<7> 次に、液状被膜A、Bを形成したガラス基板を、ホットプレートに載せ、120℃で加熱した。これにより、液状被膜A、Bの分散媒を揮発させ、光電変換層A、Bを得た。
<8> 次に、寸法:縦30mm×横35mm×厚さ1.0mmのソーダガラス基板を用意した。
そして、このソーダガラス基板を85℃の洗浄液(硫酸と過酸化水素水との混合液)に浸漬して洗浄を行い、その表面を清浄化した。
<9> 次に、ソーダガラス基板上に、蒸着法により、寸法:縦30mm×横35mm×厚さ1μmのFTO膜を形成した。続いて、FTO膜上に、スパッタ法により、厚さ0.1μmの二酸化チタン膜を形成し、第2の電極を形成した。
<7> Next, the glass substrate on which the liquid coatings A and B were formed was placed on a hot plate and heated at 120 ° C. Thereby, the dispersion medium of the liquid films A and B was volatilized, and the photoelectric conversion layers A and B were obtained.
<8> Next, a soda glass substrate having dimensions: length 30 mm × width 35 mm × thickness 1.0 mm was prepared.
Then, this soda glass substrate was cleaned by immersing it in a cleaning solution (mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution) at 85 ° C. to clean the surface.
<9> Next, an FTO film having dimensions: 30 mm long × 35 mm wide × 1 μm thick was formed on the soda glass substrate by vapor deposition. Subsequently, a titanium dioxide film having a thickness of 0.1 μm was formed on the FTO film by sputtering to form a second electrode.

<10> 次に、かかる第2の電極を備えたガラス基板を、第2の電極が第1の電極を対向するように、隔壁上に積層した。
<11> 次に、隔壁の開口部から、隔壁の内側に、電解質溶液としてヨウ素溶液(SOLARONIX SA社製、TG50)を注入し、充填した。そして、開口部を封止した。
<12> 次に、第1の電極と第2の電極とに、それぞれ、外部回路の端部を接続して、太陽電池を完成した。
<10> Next, the glass substrate provided with the second electrode was laminated on the partition wall so that the second electrode opposed the first electrode.
<11> Next, an iodine solution (TG50, manufactured by SOLARONIX SA) was injected as an electrolyte solution into the inside of the partition wall from the opening of the partition wall and filled. And the opening part was sealed.
<12> Next, the edge part of the external circuit was connected to the 1st electrode and the 2nd electrode, respectively, and the solar cell was completed.

2.評価
実施例で得られた太陽電池に、それぞれ、条件:AM1.5の擬似太陽光(100mW/cm)を照射した。
その結果、両電極間に起電力が得られ、外部回路に電流が流れた。
また、液状被膜Aを用いて形成された光電変換層Aを有する画素と、液状被膜Bを用いて形成された光電変換層Bを有する画素を、それぞれ光学顕微鏡で検査したところ、光電変換層Aが橙色、光電変換層Bが青色を呈していた。これにより、色素の混在等が認められないことが明らかとなった。
2. Evaluation The solar cells obtained in the examples were each irradiated with simulated sunlight (100 mW / cm 2 ) under the condition: AM1.5.
As a result, an electromotive force was obtained between both electrodes, and a current flowed in the external circuit.
Moreover, when the pixel which has the photoelectric converting layer A formed using the liquid film A and the pixel which has the photoelectric converting layer B formed using the liquid film B were each examined with the optical microscope, the photoelectric converting layer A Was orange and the photoelectric conversion layer B was blue. Thereby, it became clear that mixing of a pigment | dye etc. was not recognized.

本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の実施形態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing an embodiment at the time of applying a photoelectric conversion element of the present invention to a solar cell. 図1に示す太陽電池のA−A線断面図である。It is AA sectional view taken on the line of the solar cell shown in FIG. 図1および図2に示す太陽電池の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the solar cell shown in FIG. 1 and FIG. 本発明の電子機器を適用した電卓を示す平面図である。It is a top view which shows the calculator to which the electronic device of this invention is applied. 本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the mobile telephone (PHS is also included) to which the electronic device of this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1……太陽電池 2……基板 3……第1の電極 4……光電変換層 41……液状被膜 5……正孔輸送層 6……第2の電極 7……対向基板 8……バリア層 91、92……隔壁 10……外部回路 93、94……空間 100……電卓 101……本体部 102……表示部 103……操作ボタン 104……太陽電池設置部 200……携帯電話機 201……本体部 202……表示部 203……操作ボタン 204……受話口 205……送話口 206……太陽電池設置部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar cell 2 ... Substrate 3 ... 1st electrode 4 ... Photoelectric conversion layer 41 ... Liquid coating 5 ... Hole transport layer 6 ... 2nd electrode 7 ... Opposite substrate 8 ... Barrier Layers 91, 92 ...... Bulkhead 10 ...... External circuit 93, 94 …… Space 100 …… Calculator 101 ...... Body part 102 ...... Display part 103 ...... Operation button 104 …… Solar cell installation part 200 …… Cell phone 201 …… Main body 202 …… Display unit 203 …… Operation buttons 204 …… Earpiece 205 …… Transmission port 206 …… Solar cell installation unit

Claims (19)

光電変換素子が備える光電変換層の形成に用いられる光電変換層形成用組成物の製造方法であって、
電子輸送材料を集合させて、該電子輸送材料の集合粒子を得る工程と、
該集合粒子に色素を担持させる工程と、
該色素を担持させた集合粒子を分散媒中に分散させ、光電変換層形成用組成物を得る工程とを有することを特徴とする光電変換層形成用組成物の製造方法。
A method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer used for forming a photoelectric conversion layer provided in a photoelectric conversion element,
Collecting the electron transport material to obtain aggregate particles of the electron transport material;
A step of supporting a dye on the aggregated particles;
A method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer, comprising the step of dispersing aggregated particles carrying the dye in a dispersion medium to obtain a composition for forming a photoelectric conversion layer.
前記集合粒子への前記色素の担持は、前記色素を含む色素液に、前記集合粒子を接触させることによりなされる請求項1に記載の光電変換層形成用組成物の製造方法。   The method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer according to claim 1, wherein the dye is supported on the aggregated particles by bringing the aggregated particles into contact with a dye solution containing the dye. 前記浸漬の時間は、1〜30時間である請求項2に記載の光電変換層形成用組成物の製造方法。   The method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer according to claim 2, wherein the immersion time is 1 to 30 hours. 前記集合粒子を浸漬する色素液の温度は、10〜40℃である請求項2または3に記載の光電変換層形成用組成物の製造方法。   The method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer according to claim 2 or 3, wherein the temperature of the dye solution in which the aggregate particles are immersed is 10 to 40 ° C. 複数の前記電子輸送材料に対して熱処理を施すことにより、前記電子輸送材料同士を部分的に接合して前記集合粒子を得る請求項1ないし4のいずれかに記載の光電変換層形成用組成物の製造方法。   The composition for forming a photoelectric conversion layer according to any one of claims 1 to 4, wherein the aggregated particles are obtained by partially joining the electron transport materials by performing a heat treatment on the plurality of electron transport materials. Manufacturing method. 前記集合粒子は、その平均粒径が20〜100nmである請求項1ないし5のいずれかに記載の光電変換層形成用組成物の製造方法。   The method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer according to claim 1, wherein the aggregate particle has an average particle diameter of 20 to 100 nm. 1つの前記集合粒子を構成する電子輸送材料の個数は、2〜100個である請求項1ないし6のいずれかに記載の光電変換層形成用組成物の製造方法。   The method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer according to any one of claims 1 to 6, wherein the number of electron transport materials constituting one aggregated particle is 2 to 100. 請求項1ないし7のいずれかに記載の光電変換層形成用組成物の製造方法により製造されたことを特徴とする光電変換層形成用組成物。   A composition for forming a photoelectric conversion layer, which is produced by the method for producing a composition for forming a photoelectric conversion layer according to claim 1. 第1の電極と第2の電極との間に、電子輸送材料の集合粒子と色素とを含む光電変換層を有する光電変換素子を製造する光電変換素子の製造方法であって、
前記第1の電極の一方の面側に、請求項8に記載の光電変換層形成用組成物を供給して液状被膜を形成する第1の工程と、
該液状被膜中から、前記分散媒を除去して、前記光電変換層を形成する第2の工程とを有することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
A method for manufacturing a photoelectric conversion element, which manufactures a photoelectric conversion element having a photoelectric conversion layer containing aggregated particles of an electron transport material and a dye between a first electrode and a second electrode,
A first step of forming a liquid film by supplying the composition for forming a photoelectric conversion layer according to claim 8 on one surface side of the first electrode;
And a second step of forming the photoelectric conversion layer by removing the dispersion medium from the liquid film.
前記第1の工程において、前記光電変換層形成用組成物を、液滴吐出法により、供給位置を制御しつつ供給する請求項9に記載の光電変換素子の製造方法。   The method for producing a photoelectric conversion element according to claim 9, wherein in the first step, the composition for forming a photoelectric conversion layer is supplied by a droplet discharge method while controlling a supply position. 前記第1の工程において、前記液状被膜またはその集合体が、所定の情報または所定のデザインを構成する請求項10に記載の光電変換素子の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 10, wherein in the first step, the liquid film or the aggregate thereof constitutes predetermined information or a predetermined design. 前記第1の工程において、異なる色の前記色素を含む複数種の前記光電変換層形成用組成物を選択的に供給することにより、互いに離間する複数の液状被膜が、全体として画像を構成する請求項10または11に記載の光電変換素子の製造方法。   In the first step, by selectively supplying a plurality of types of the composition for forming a photoelectric conversion layer containing the dyes of different colors, a plurality of liquid coatings separated from each other constitute an image as a whole. Item 12. A method for producing a photoelectric conversion element according to Item 10 or 11. 前記第1の工程において、マトリックス状に複数の前記液状被膜を形成する請求項10ないし12のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 10, wherein in the first step, a plurality of the liquid films are formed in a matrix. 1つの前記液状被膜の平面積が、100〜10000μmである請求項13に記載の光電変換素子の製造方法。 The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 13, wherein a plane area of one liquid coating film is 100 to 10,000 μm 2 . 前記第1の工程に先立って、前記液状被膜の輪郭形状を規定する隔壁を形成する工程を有する請求項9ないし14のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法。   The method for producing a photoelectric conversion element according to claim 9, further comprising a step of forming a partition that defines a contour shape of the liquid film prior to the first step. 第1の電極と第2の電極との間に、電子輸送材料と色素とを含む光電変換層を有する光電変換素子を製造する光電変換素子の製造方法であって、
前記色素を担持させた前記電子輸送材料を分散媒中に分散させた光電変換層形成用組成物を用意する第1の工程と、
該光電変換層形成用組成物を、液滴吐出法により、前記第1の電極の一方の面側に供給する第2の工程と、を有することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
A method for manufacturing a photoelectric conversion element for manufacturing a photoelectric conversion element having a photoelectric conversion layer containing an electron transport material and a dye between a first electrode and a second electrode,
A first step of preparing a composition for forming a photoelectric conversion layer in which the electron transport material carrying the dye is dispersed in a dispersion medium;
And a second step of supplying the composition for forming a photoelectric conversion layer to one surface side of the first electrode by a droplet discharge method.
請求項9ないし16のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法により製造されたことを特徴とする光電変換素子。   A photoelectric conversion element manufactured by the method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 9. 前記光電変換層またはその集合体が、所定の情報または所定のデザインを構成する請求項17に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 17, wherein the photoelectric conversion layer or the aggregate thereof constitutes predetermined information or a predetermined design. 請求項17または18に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする電子機器。   An electronic device comprising the photoelectric conversion element according to claim 17.
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