JP2012509579A - 色素増感光電セル - Google Patents

Abstract

固体色素増感光電セル（１００）、ならびに、関連するコンポーネント、システム、および方法が開示される。典型的な固体色素増感光電セルは、電極（１２０，１６０）および光電層（１４０）を備え、光電層（１４０）は、次に、金属酸化物ナノ粒子および少なくとも１つの色素を含む。

Description

米国特許法第１１９条（ｅ）項に従って、本出願は、その内容が参照により組み込まれる、２００８年１１月１８日に出願された米国仮出願シリアル番号第６１／１１５，６４８号に対する優先権を主張する。

本開示は、色素増感光電セル（たとえば、ハイブリッド色素増感光電セル）、ならびに、関連するコンポーネント、システム、および方法に関する。

太陽電池と呼ばれることがある光電セルは、太陽光などの光を電気エネルギーに変換しうる。典型的な光電セルは、２つの電極間に配設された光電活性材料を含む。

一般に、光は、光電活性材料と相互作用するために、電極の一方または両方を通過し、光電活性材料は、励起電子を生成し、励起電子は、最終的に、電気エネルギーの形態で外部負荷に移動する。１つのタイプの光電セルは色素増感太陽電池（ＤＳＳＣ）である。

一態様では、本開示は、第１および第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間の光電活性層とを含む製品を特徴とする。光電活性層はチタン酸化物ナノ粒子を含む。ナノ粒子は、少なくとも約２０ｎｍの平均粒子径を有する。製品は、固体光電セルとして構成される。

別の態様では、本開示は、第１および第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間の光電活性層とを含む製品を特徴とする。光電活性層は、金属酸化物、色素、およびプロトンスカベンジャを含む。製品は、光電セルとして構成される。

なお別の態様では、本開示は、（１）光電活性層を形成するために、金属酸化物ナノ粒子を含む第１の層上に色素組成物を配設すること、および、（２）光電セルを提供するために、光電活性層上にさらなる成分を配設することを含む方法を特徴とする。色素組成物は色素と溶媒を含む。溶媒はアルコールを含みうる。

実施形態は、以下の特徴の１つまたは複数を含みうる。
ナノ粒子は、せいぜい１００ｎｍ（たとえば、約２５ｎｍと約６０ｎｍとの間）の平均粒子径を有しうる。

光電活性層は、少なくとも約５００ｎｍおよび／またはせいぜい約１０ミクロンの厚さを有しうる。
光電活性層は、さらに、色素を有しうる。一部の実施形態では、色素は少なくとも約８，０００のモル吸光係数を有する。

光電活性層および／または色素組成物は、さらに、プロトンスカベンジャを含みうる。一部の実施形態では、プロトンスカベンジャはグアニジノアルカノン酸（たとえば、グアニジノ酪酸）を含有する。

上述した製品は、さらに、光電活性層と第２の電極との間に正孔キャリア層を含みうる
。正孔キャリア層は、スピロ−ＭｅＯ−ＴＡＤ、トリアリールアミン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレン、ポリイソシアナフタネン、ならびに、その共重合体または混合物からなり群から選択された材料を含みうる。たとえば、正孔キャリア層は、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）またはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）を含みうる。
上述した製品は、さらに、光電活性層と第１の電極との間に正孔遮断層を含みうる。正孔遮断層は、ＬｉＦ、金属酸化物、またはアミンを含みうる。一部の実施形態では、正孔遮断層は、非多孔質金属酸化物（たとえば、ＴｉＯ_２）層を含む。

上述した製品は、固体光電セルとして構成されうる。
光電活性セル内の金属酸化物はナノ粒子の形態でありうる。金属酸化物ナノ粒子は、塩基および金属酸化物の前駆体を含有する組成物から形成されうる。いくつかの実施形態では、金属酸化物は、チタン酸化物、スズ酸化物、ニオブ酸化物、タングステン酸化物、亜鉛酸化物、ジルコニウム酸化物、ランタン酸化物、タンタル酸化物、テルビウム酸化物、およびその組合せからなる群から選択される。
アルコールは、第１級アルコール、第２級アルコール、または第３級アルコールを含みうる。たとえば、アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、または２メトキシプロパノールを含みうる。溶媒は、さらに、環状エステル（たとえば、γブチロラクトン）を含みうる。

色素組成物は、さらに、プロトンスカベンジャ（たとえば、グアニジノアルカノン酸）含みうる。
第１の層は第１の電極によって支持されうる。一部の実施形態では、上述した方法は、さらに、色素組成物を配設する前に、第１の電極と第１の層との間に正孔遮断層を配設することを含む。
さらなる成分を配設することは、光電活性層上に正孔キャリア層を配設することを含みうる。一部の実施形態では、さらなる成分を配設することは、さらに、正孔キャリア層上に第２の電極を配設することをさらに含む。
実施形態は、以下の利点の１つまたは複数を含みうる。

理論に拘束されることを望まないが、比較的大きな（たとえば、約２０ｎｍより大きい）平均径を有するナノ粒子を含有する光電活性層、または、ナノ粒子を含み、比較的大きな（たとえば、少なくとも約４０％の）多孔率を有する光電活性層は、ナノ粒子間の孔内への固体正孔キャリア材料の充填を容易にし、それにより、光電活性層内で生成される電荷の分離が改善されうると思われる。こうしたナノ粒子はまた、粒子−粒子界面の減少による電子拡散を改善し、電子伝導を制限しうる。

理論に拘束されることを望まないが、光電活性層内の金属酸化物ナノ粒子上に色素単層を形成することは、金属酸化物（たとえば、ＴｉＯ_２）と正孔キャリア層内の共役半導体ポリマーとの間の直接接触を防止し、それにより、使用中に光電活性層内で生成される電子と正孔との再結合が低減され、また、開放電圧および光電セルの効率が増加しうると思われる。

理論に拘束されることを望まないが、プロトンスカベンジャは、金属酸化物上のプロトンを除去することを容易にし、それにより、電子−正孔再結合率が低減され、また、開放電圧および光電セルの効率を増加させると思われる。

本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

固体色素増感光電セルの断面図。 直列に電気接続された複数の光電セルを含むシステムの略図。 並列に電気接続された複数の光電セルを含むシステムの略図。

種々の図面における同じ参照シンボルは同じ要素を示す。
図１は、基材１１０、電極１２０、正孔遮断層１３０、光電活性層１４０、正孔キャリア層１５０、電極１６０、基材１７０、電極１２０と１６０との間の電気接続部、ならびに電極１２０および１６０を介して光電セル１００に電気接続される外部負荷を有する色素増感光電セル１００を示す。光電活性層１４０は、半導体材料（たとえば、Ｔｉ０_２粒子）および半導体材料に関連する色素を含みうる。一部の実施形態では、光電活性層１４０は、無機半導体（たとえば、色素増感Ｔｉ０_２）を含み、正孔キャリア層１５０は、有機正孔キャリア材料（たとえば、Ｐ３ＨＴまたはＰＥＤＯＴ）を含む。こうした光電セルは、一般に、有機−無機ハイブリッド太陽電池として知られている。

一般に、光電セル内の各層が固体（たとえば、固体膜）の状態にあるとき、こうした光電セルは、固体光電セルと呼ばれる。固体光電セルが色素増感半導体材料（たとえば、色素増感半導体金属酸化物）を含有するとき、こうした光電セルは、一般に、固体色素増感光電セルと呼ばれる。一部の実施形態では、光電セル１００は、固体光電セル（たとえば、固体色素増感光電セル）である。

光電活性層１４０は、一般に、半導体材料および半導体材料に関連する色素を含む。
一部の実施形態では、半導体材料は、チタン酸化物、スズ酸化物、ニオブ酸化物、タングステン酸化物、亜鉛酸化物、ジルコニウム酸化物、ランタン酸化物、タンタル酸化物、テルビウム酸化物、またはその組合せなどの金属酸化物を含む。いくつかの実施形態では、金属酸化物は、チタン酸化物、亜鉛スズ酸塩、またはニオブチタン酸塩を含む。他の適した半導体材料は、たとえば、その内容が参照により組み込まれる、所有者共通で同時係属中の米国出願公報番号第２００６−０１３０８９５号および第２００７−０２２４４６４号に記載されている。

一部の実施形態では、金属酸化物は、ナノ粒子の形態である。ナノ粒子は、少なくとも約２０ｎｍ（たとえば、少なくとも約２５ｎｍ、少なくとも約３０ｎｍ、または少なくとも約５０ｎｍ）および／またはせいぜい１００ｎｍ（たとえば、せいぜい約８０ｎｍまたはせいぜい約６０ｎｍ）の平均径を有しうる。好ましくは、ナノ粒子は、約２５ｎｍと約６０ｎｍとの間の平均径を有しうる。理論に拘束されることを望まないが、比較的大きな（たとえば、約２０ｎｍより大きな）平均径を有するナノ粒子は、ナノ粒子間の孔内への固体正孔キャリア材料の充填を容易にし、それにより、光電活性層１４０内で生成される電荷の分離が改善されうると思われる。理論に拘束されることを望まないが、比較的大きな（たとえば、約２０ｎｍより大きな）平均径を有するナノ粒子は、粒子−粒子界面の減少による電子拡散を改善しうると思われる。最後に、理論に拘束されることを望まないが、一定のサイズより大きな（たとえば、約１００ｎｍより大きな）平均径を有するナノ粒子は、ナノ粒子の表面積を低減し、それにより、短絡電流が低減されると思われる。

一部の実施形態では、金属酸化物ナノ粒子は、金属酸化物の前駆体および酸または塩基を含有する前駆体組成物を処理する（たとえば、加熱する）ことによって形成されうる。好ましくは、金属酸化物ナノ粒子は、塩基を含有する前駆体組成物から形成される。いくつかの実施形態では、前駆体組成物は、さらに、溶媒（たとえば、水または水性溶媒）を含みうる。

一部の実施形態では、塩基は、テトラアルキルアンモニウム水酸化物（たとえば、テトラメチルアンモニウム水酸化物（ＴＭＡＨ）、テトラエチルアンモニウム水酸化物、またはテトラセチルアンモニウム水酸化物）、トリエタノールアミン、ジエチレントリアミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、またはトリエチレンテトラミンなどのアミンを含みうる。いくつかの実施形態では、組成物は、塩基の少なくとも約０．０５Ｍ（たとえば、少なくとも約０．２Ｍ、少なくとも約０．５Ｍ、または少なくとも約１Ｍ）および／またはせいぜい約２Ｍ（たとえば、せいぜい約１．５Ｍ、せいぜい約１Ｍ、またはせいぜい約０．５Ｍ）を含有する。理論に拘束されることを望まないが、異なる塩基は、異なる形状を有する金属酸化物ナノ粒子の形成を容易にしうると思われる。たとえば、テトラメチルアンモニウム水酸化物は球状ナノ粒子の形成を容易にし、一方、テトラセチルアンモニウム水酸化物はロッド／チューブ様ナノ粒子の形成を容易にすると思われる。

理論に拘束されることを望まないが、金属酸化物ナノ粒子の形態は、前駆体組成物のｐＨによって影響されうる。たとえば、トリエタノールアミンが塩基として使用されると、ＴｉＯ_２ナノ粒子の形態は、約１１を超えるｐＨにおいて立方状から楕円状に変化しうる。別の例として、ジエチレントリアミンが塩基として使用されると、ＴｉＯ_２ナノ粒子の形態は、約９．５を超えるｐＨにおいて楕円状に変化しうる。対照的に、理論に拘束されることを望まないが、酸の存在下で金属酸化物ナノ粒子が形成されると、酸の性質および量は、ナノ粒子の形態に影響を及ぼさないと思われる。
理論に拘束されることを望まないが、長さと幅の大きなアスペクト比を有する金属酸化物ナノ粒子は電子輸送を容易にし、それにより、光電セルの効率が増しうると思われる。一部の実施形態では、光電活性層１４０内に金属酸化物ナノ粒子は、少なくとも約１（たとえば、少なくとも約５、少なくとも約１０、少なくとも約５０、少なくとも約１００、または少なくとも約５００）の長さと幅のアスペクト比を有する。
一部の実施形態では、金属酸化物前駆体は、金属アルコキシド、金属アルコキシドのポリマー誘導体、金属ジケトン酸塩、金属塩、およびその組合せからなる群から選択される材料を含みうる。例示的な金属アルコキシドは、チタンアルコキシド（たとえば、チタンテトライソプロポキシド）、タングステンアルコキシド、亜鉛アルコキシド、またはジルコニウムアルコキシドを含有する。例示的な金属アルコキシドのポリマー誘導体は、ポリ（ｎ−ブチルチタン酸塩）を含む。例示的な金属ジケトン酸塩は、チタンオキシアセチルアセトン酸塩またはチタンビス（エチルアセトアセタト）ジイソプロポキシドを含む。例示的な金属塩は、金属ハロゲン化物（たとえば、チタンテトラクロリド）、金属臭化物、金属フッ化物、金属硫酸塩、または金属硝酸塩を含む。いくつかの実施形態では、前駆体組成物は、金属酸化物前駆体の少なくとも約０．１Ｍ（たとえば、少なくとも約０．２Ｍ、少なくとも約０．３Ｍ、または少なくとも約０．５Ｍ）および／またはせいぜい約２Ｍ（たとえば、せいぜい約１Ｍ、せいぜい約０．７Ｍ、またはせいぜい約０．５Ｍ）を含む。前駆体組成物を形成する方法は、所望に応じて変わりうる。一部の実施形態では、前駆体組成物は、塩基（たとえば、ＴＭＡＨ）の水性溶液内に金属酸化物前駆体（たとえば、チタンテトライソプロポキシド）の水性溶液を添加することによって形成されうる。
前駆体組成物は、形成された後、金属酸化物ナノ粒子を形成するために熱処理を受けうる。一部の実施形態では、組成物は、ペプタイズされたゾルを形成するために、十分な期間（たとえば、８時間など、約７時間〜約９時間）の間、約６０℃〜約１００℃の中間温度まで最初に加熱されうる。理論に拘束されることを望まないが、ある期間の間、こうした中間温度で前駆体組成物を加熱することは、ゾル形成を容易にしうると思われる。いくつかの実施形態では、ペプタイズされたゾルは、さらに、所望の平均粒子サイズ（たとえば、約２５ｎｍと約６０ｎｍとの間の平均径）を有する金属酸化物ナノ粒子を形成するために、十分な期間（たとえば、たとえば１２時間など、約１０時間〜１４時間）の間、約２００℃〜約２５０℃（たとえば２３０℃）の高温で加熱されうる。理論に拘束されることを望まないが、ある期間の間、こうした中間温度でペプタイズされたゾルを加熱すること
は、このように形成されたナノ粒子のサイズを少なくとも約２０ｎｍまで増加させ、これらのナノ粒子の機械的および電子的特性を改善しうると思われる。
一部の実施形態では、光電活性層１４０内の金属酸化物ナノ粒子は、たとえば、高温焼結によって、または、ポリ（ｎ−ブチルチタン酸塩）などの反応性ポリマー連結剤によって相互接続されうる。ポリマー結合剤は、比較的低い（たとえば、約３００℃未満の）温度で、また、一部の実施形態では、室温での相互接続されたナノ粒子の作製を可能にしうる。一部の実施形態では、ポリマー結合剤は、前駆体組成物に添加されうる。比較的低い温度の相互接続プロセスは、ポリマー基材を使用した製造プロセス（たとえば、ロールツーロール製造プロセス）を受け入れうる。
熱処理後、前駆体組成物は、印刷可能ペーストに変換されうる。一部の実施形態では、印刷可能ペーストは、上記のように形成された金属酸化物ナノ粒子を含有する前駆体組成物を濃縮し、次に、濃縮された組成物に添加剤（たとえば、テルピネオールおよび／またはエチルセルロース）を添加することによって得られうる。印刷可能ペーストは、その後、光電活性層１４０を形成するために、光電セル（たとえば、電極または正孔遮断層）内の別の層上に塗布されうる。印刷可能ペーストは、以下でより詳細に論じる液体ベースコティング処理によって塗布されうる。
金属酸化物ナノ粒子を調製する他の適した方法は、たとえば、その内容が参照により組み込まれる、所有者共通で同時係属中の米国仮出願第６１／０４１，３６７号に記載されている。

一部の実施形態では、光電活性層１４０は、金属酸化物ナノ粒子を含有する多孔質層である。こうした実施形態では、光電活性層１４０は、少なくとも約４０％（たとえば、少なくとも約５０％または少なくとも約６０％）、および／または、せいぜい約７０％（たとえば、せいぜい約６０％またはせいぜい約５０％）の多孔率を有しうる。理論に拘束されることを望まないが、ナノ粒子を含み、比較的大きな（たとえば、約４０％より大きな）多孔率を有する光電活性層は、ナノ粒子間の孔内への固体正孔キャリア材料の拡散を容易にし、それにより、光電活性層内で生成される電荷の分離が改善されうると思われる。

光電活性層１４０内の半導体材料（たとえば、相互接続された金属酸化物ナノ粒子）は、一般に、少なくともある色素（たとえば、２つ以上の色素）によって光増感される。色素は、所望の光電効果を生成するために、入射光の電気への変換を容易にする。色素は光を吸収し、色素内での電子励起をもたらすと思われる。励起された電子は、色素の励起レベルから半導体材料の伝導帯に移動する。この電子移動は、効果的な電荷の分離および所望の光電効果をもたらす。したがって、半導体材料の伝導帯内の電子は、外部負荷を駆動するために利用可能になる。

光電セル１００で使用するのに適した色素は、可視光スペクトル内の所与の波長（たとえば、λ_ｍａｘ）において、少なくとも８，０００（たとえば、少なくとも１０，０００、少なくとも１３，０００、少なくとも１４，０００、少なくとも１５，０００、少なくとも１８，０００、少なくとも２０，０００、少なくとも２３，０００、少なくとも２５，０００、少なくとも２８，０００、および少なくとも３０，０００）のモル吸光係数（ε）を有しうる。理論に拘束されることを望まないが、高いモル吸光係数を有する色素は、増大した光吸収を示し、したがって、光電セル１００の短絡電流を改善すると思われる。

適した色素の例は、黒色素（たとえば、トリス（イソチオシアナト）−ルテニウム（ＩＩ）−２、２’：６’，２”−テルピリジン−４、４’，４”−トリカルボン酸、トリ−テトラブチルアンモニウム塩）、オレンジ色素（たとえば、トリス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボキシラト）ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド）、紫色素（たとえば、シス−ビス（イソチオシアナト）ビス−（２，２’−ビピリジル−４、４’−ジカルボ
キシラト）−ルテニウム（ＩＩ））、赤色素（たとえば、エオシン）、緑色素（たとえば、メロシアニン）、および青色素（たとえば、シアニン）を含む。黒色素の例はまた、その内容が参照により組み込まれる、所有者共通で同時係属中の米国出願番号第１２／２３６，１５０号に記載されている。さらなる色素の例は、アントシアニン、ポルフィリン、フタロシアニン、スクエア酸塩、およびある金属含有色素を含む。市販の色素および文献に報告されている色素は、Ｚ９０７、Ｋ１９、Ｋ５１、Ｋ６０、Ｋ６８、Ｋ７７、Ｋ７８、Ｎ３、およびＮ７１９を含む。色素の組合せはまた、所与の領域が２つ以上（たとえば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ）の異なる色素を含みうるように所与の領域内で使用されうる。

色素は、半導体材料上に吸着されうる（たとえば、化学吸着されうる、かつ／または、物理吸着されうる）。色素は、たとえば、動作波長範囲内（たとえば、可視スペクトラム内）の光子吸収するその能力、ナノ粒子の伝導帯において自由電子（または正孔）を生成するその能力、ナノ粒子と錯体を形成するかナノ粒子に吸着するときのその効率、および／またはその色に基づいて選択されうる。一部の実施形態では、色素は、十分な期間（たとえば、少なくとも約１２時間）の間、色素組成物内に中間製品（たとえば、基材を含む製品、電極、正孔遮断層、および半導体材料）を浸漬することによって半導体材料（たとえば、金属酸化物）上に吸着されうる。

一部の実施形態では、色素組成物は、金属酸化物ナノ粒子上に単層を形成しうる。理論に拘束されることを望まないが、色素の単層を形成することは、正孔キャリア層１５０内で金属酸化物（たとえば、ＴｉＯ_２）と共役半導体ポリマーとの直接接触を防止し、それにより、使用中に光電活性層１４０内で生成される電子と正孔との再結合が低減され、また、開放電圧および光電セル１００の効率が増加しうると思われる。

一般に、色素組成物は、有機溶媒などの溶媒を含む。光増感剤組成のための適した溶媒は、アルコール（たとえば、第１級アルコ−ル、第２級アルコ−ル、または第３級アルコ−ル）を含む。適したアルコールの例は、メタノール、エタノール、プロパノール、および２−メトキシプロパノールを含む。一部の実施形態では、溶媒は、さらに、γブチロラクトンなどの環状エステルを含みうる。理論に拘束されることを望まないが、色素がその中で比較的低い溶解度（たとえば、室温でせいぜい約８ｍＭの溶解度）を有する溶媒を使用することは、金属酸化物層上での色素単層の形成を容易にし、それにより、使用中に光電活性層１４０内で生成される電子と正孔との再結合が低減されると思われる。一部の実施形態では、適した溶媒は、室温で色素がその中でせいぜい約８ｍＭ（たとえば、せいぜい約１ｍＭ）の溶解度を有する溶媒である。

一部の実施形態では、色素組成物は、さらに、プロトンスカベンジャを含む。本明細書で使用されるように、用語「プロトンスカベンジャ」は、陽子、あるいはプロトンに結合することが可能な任意の作用物質を指す。プロトンスカベンジャの例は、グアニジノアルカノン酸（たとえば、３−グアニジノ−プロピオン酸またはグアニジノ酪酸）である。理論に拘束されることを望まないが、プロトンスカベンジャは、金属酸化物表面上のプロトンを除去することを容易にし、それにより、電子−正孔の再結合が低減され、また、開放電圧および光電セル１００の効率が増加しうると思われる。

光電活性層１４０の厚さは、一般に所望に応じて変動しうる。たとえば、光電活性層１４０は、少なくとも約５００ｎｍ（たとえば、少なくとも約１ミクロン、少なくとも約２ミクロン、または少なくとも約５ミクロン）および／またはせいぜい約１０ミクロン（たとえば、せいぜい約８ミクロン、せいぜい約６ミクロン、またはせいぜい約４ミクロン）の厚さを有しうる。理論に拘束されることを望まないが、比較的大きな（たとえば、約２ミクロンより大きな）厚さを有する光電活性層１４０は、改善された光吸収を有し、それ
により、光電セルの電流密度および性能が改善されうると思われる。さらに、理論に拘束されることを望まないが、一定のサイズより大きな（たとえば、約４ミクロンより大きな）厚さを有する光電活性層１４０は、使用中に光電セルによって生成される電荷の拡散長より厚さが大きくありうるため、電荷分離の減少を示す可能性があると思われる。

一部の実施形態では、光電活性層１４０は、液体ベースコーティングプロセスによって、金属酸化物ナノ粒子を含有する組成物を基材上に塗布することによって形成されうる。本明細書で述べる用語「液体ベースコーティングプロセス」は、液体ベースコティング組成物を使用するプロセスを指す。液体ベースコティング組成物の例は、溶液、分散液、および懸濁液（たとえば、印刷可能ペースト）を含む。

液体ベースコーティングプロセスは、以下のプロセス、すなわち、溶液コーティング、インクジェット印刷、スピンコーティング、ディップコーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、スプレーコーティング、ローラコーティング、スロットコーティング７、グラビアコーティング、フレクソグラフィック印刷、またはスクリーン印刷のうちの少なくとも１つを使用することによって実行されうる。理論に拘束されることを望まないが、液体ベースコーティングプロセスは、ロールツーロールプロセスなどの連続製造プロセスにおいて容易に使用され、それにより、光電セルを調製するコストがかなり低減されうると思われる。ロールツーロールプロセスの例は、たとえば、その内容が参照により組み込まれる、所有者共通で同時係属中の米国出願公報番号第２００５−０２６３１７９号に記載されている。

液体ベースコーティングプロセスは、室温で、または、高い温度（たとえば、少なくとも約５０℃、少なくとも約１００℃、少なくとも約２００℃、または少なくとも約３００℃）で実行されうる。温度は、使用されるコーティングプロセスおよびコーティング組成などの種々の因子に応じて調整されうる。一部の実施形態では、コーティングされるペースト内のナノ粒子は、相互接続されたナノ粒子を形成するために、高温（たとえば、少なくとも約３００℃）で焼結されうる。一方、いくつかの実施形態では、ポリマー結合剤（たとえば、ポリ（ｎ−ブチルチタン酸塩））が無機ナノ粒子に添加されると、焼結プロセスは、低温（たとえば、約３００℃未満）で実行されうる。

たとえば、光電活性層１４０は、次の通りに調製されうる。金属酸化物ナノ粒子（たとえば、ＴｉＯ_２ナノ粒子）が、酸または塩基の存在下で、金属酸化物の前駆体（たとえば、チタンテトライソプロポキシドなどのチタンアルコキシド）を含有する組成物を処理する（たとえば、加熱する）ことによって形成されうる。組成物は、通常、溶媒（たとえば、水または水性溶媒）を含む。処理後、組成物は、印刷可能ペーストに変換されうる。一部の実施形態では、印刷可能ペーストは、上記のように形成された金属酸化物ナノ粒子を含有する組成物を濃縮し、次に、濃縮された組成物に添加剤（たとえば、テルピネオールおよび／またはエチルセルロース）を添加することによって得られうる。印刷可能ペーストは、その後、相互接続された金属酸化物ナノ粒子を含有する多孔質層を形成するために、光電セル（たとえば、電極または正孔遮断層）内の別の層上に塗布されうる。光電活性層１４０は、その後、金属酸化物ナノ粒子を増感させるために、多孔質層に（たとえば、色素、溶媒、およびプロトンスカベンジャを含有する）色素組成物を添加することによって形成されうる。

光電セル１００内の他の成分を考えて、基材１１０は、一般に透明材料で形成される。本明細書で言及されるように、透明材料は、光電セル１００で使用される厚さにおいて、光電セルの動作中に使用される波長または波長範囲の入射光の少なくとも約６０％（たとえば、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、または少なくとも約８５％）を透過する材料である。基材１１０がそこから形成されうる例示的な材料は
、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリマー炭化水素、セルロースポリマー、ポリアミド、ポリエーテル、およびポリエーテルケトンを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーは、フッ化ポリマーでありうる。一部の実施形態では、ポリマー材料の組合せが使用される。いくつかの実施形態では、基材１１０の異なる領域が、異なる材料で形成されうる。

一般に、基材１１０は、可撓性、半剛性、または剛性（たとえば、ガラス）でありうる。一部の実施形態では、基材１１０は、約５，０００メガパスカル未満（たとえば、約１，０００メガパスカル未満または約５００メガパスカル未満）の曲げ弾性率を有する。いくつかの実施形態では、基材１１０の異なる領域は、可撓性、半剛性、または非可撓性でありうる（たとえば、１つまたは複数の領域が可撓性であり、かつ、１つまたは複数の領域が半剛性であり、１つまたは複数の領域が可撓性であり、かつ、１つまたは複数の領域が非可撓性である）。

通常、基材１１０は、少なくとも約１ミクロン（たとえば、少なくとも約５ミクロンまたは少なくとも約１０ミクロン）厚、および／または、せいぜい約１，０００ミクロン（たとえば、せいぜい約５００ミクロン、せいぜい約３００ミクロン、せいぜい約２００ミクロン、せいぜい約１００ミクロン、またはせいぜい約５０ミクロン）厚である。

一般に、基材１１０は、着色されうる、または、無着色でありうる。一部の実施形態では、基材１１０の１つまたは複数の部分は、着色され、一方、基材１１０の１つまたは複数の異なる部分は無着色である。

基材１１０は、１つの平坦表面（たとえば、光が衝突する表面）を有しうる、２つの平坦表面（たとえば、光が衝突する表面および反対表面）を有しうる、または平坦表面を全く有することができない。基材１１０の非平坦表面は、たとえば、湾曲しうる、または、段差状でありうる。一部の実施形態では、基材１１０の非平坦表面は、パターニングされる（たとえば、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、またはレンチキュラープリズムを形成するために、パターニングされた段差を有する）。

電極１２０は、一般に、導電性材料で形成される。例示的な導電性材料は、導電性金属、導電性合金、導電性ポリマー、および導電性金属酸化物を含む。例示的な導電性材料は、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、およびチタンを含む。例示的な導電性合金は、ステンレス鋼（たとえば、３３２ステンレス鋼、３１６ステンレス鋼）、金合金、銀合金、銅合金、アルミニウム合金、ニッケル合金、パラジウム合金、プラチナ合金、およびチタン合金を含む。例示的な導電性ポリマーは、ポリチオフェン（たとえば、ドープされたポリ（３，４−エチレンジキシチオフェン）（ドープされたＰＥＤＯＴ））、ポリアニリン（たとえば、ドープされたポリアニリン）、ポリピロール（たとえば、ドープされたポリピロール）を含む。例示的な導電性金属酸化物は、インジウムスズ酸化物、フッ化スズ酸化物、スズ酸化物、および亜鉛酸化物を含む。一部の実施形態では、導電性材料の組合せが使用される。

一部の実施形態では、電極２０は、メッシュ電極を含みうる。メッシュ電極の例は、その全体の内容が参照により組み込まれる同時係属中の米国特許出願公報番号第２００４−０１８７９１１号および第２００６−００９０７９１号に記載される。

任意選択で、光電セル１００は、正孔遮断層１３０を含みうる。正孔遮断層は、一般に、光電セル１００で使用される厚さにおいて、電子を電極１２０まで輸送し、電極１２０に対する正孔の輸送を実質的に遮断する材料で形成される。正孔遮断層がそこから形成されうる材料の例は、ＬｉＦ、金属酸化物（たとえば、亜鉛酸化物、チタン酸化物）および
アミン（たとえば、第１級、第２級、または第３級アミン）を含む。正孔遮断層で使用するのに適したアミンの例は、たとえば、その全体の内容が参照により組み込まれる、所有者共通で同時係属中の米国出願公報番号第２００８−０２６４４８８号に記載されている。

通常、正孔遮断層１３０は、少なくとも約０．０２ｎｍ（たとえば、少なくとも約０．０３ミクロン、少なくとも約０．０４ミクロン、または少なくとも約０．０５ミクロン）厚および／またはせいぜい約０．５ミクロン（たとえば、せいぜい約０．４ミクロン、せいぜい約０．３ミクロン、せいぜい約０．２ミクロン、またはせいぜい約０．１ミクロン）厚である。

一部の実施形態では、正孔遮断層１３０は、非多孔質層でありうる。こうした実施形態では、正孔遮断層１３０は、厚さが小さい（たとえば、約０．１ミクロンより小さい）コンパクト層でありうる。

正孔キャリア層１５０は、一般に、光電セル１００で使用される厚さにおいて、正孔を電極１６０まで輸送し、電極１６０に対する電子の輸送を実質的に遮断する材料で形成される。層１５０がそこから形成されうる材料の例は、スピロ−ＭｅＯ−ＴＡＤ、トリアリールアミン、ポリチオフェン（たとえば、ポリ（スチレンスルホナート）をドープされたＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレン、ポリイソシアナフタネン、およびその共重合体を含む。一部の実施形態では、正孔キャリア層１５０は、正孔キャリア材料の組合せを含みうる。

一般に、正孔キャリア層１５０の厚さ（たとえば、光電活性層１４０と接触する正孔キャリア層１５０と正孔キャリア層１５０と接触する電極１６０の表面との距離）は、所望に応じて変動しうる。通常、正孔キャリア層１５０の厚さは、少なくとも約０．０１ｎｍ（たとえば、少なくとも約０．０５ミクロン、少なくとも約０．１ミクロン、少なくとも約０．２ミクロン、少なくとも約０．３ミクロン、または少なくとも約０．５ミクロン）および／またはせいぜい約５ミクロン（たとえば、せいぜい約３ミクロン、せいぜい約２ミクロン、またはせいぜい約１ミクロン）である。一部の実施形態では、正孔キャリア層１５０の厚さは、約０．０１ミクロン〜約０．５ミクロンである。

電極１６０は、一般に、上述した電極１２０を形成するために使用されうる導電性材料の１つまたは複数などの導電性材料で形成される。一部の実施形態では、電極１６０は、導電性材料の組合せで形成される。いくつかの実施形態では、電極１６０は、メッシュ電極で形成されうる。

一般に、電極１２０、正孔遮断層１３０、正孔キャリア層１５０、および電極１６０はそれぞれ、上述したプロセスのうちの１つのプロセスなどの、液体ベースコーティングプロセスによって調製されうる。

一部の実施形態では、層（たとえば、層１２０、１３０、１５０、および１６０の１つの層）が無機ナノ粒子を含むとき、液体ベースコーティングプロセスは、（１）分散液を形成するために、ナノ粒子を溶媒（たとえば、水性溶媒または無水アルコール）と混合すること、（２）分散液を基材上にコーティングすること、および（３）コーティングされた分散液を乾燥させることによって実行されうる。いくつかの実施形態では、無機金属酸化物ナノ粒子を含有する層を調製する液体ベースコーティングプロセスは、（１）分散液を形成するために、適した溶媒（たとえば、無水アルコール）内で前駆体（たとえば、チタニウム塩）を分散させること、（２）分散液を光電活性層上にコーティングすること、
（３）無機金属酸化物ナノ粒子層（たとえば、チタン酸化物ナノ粒子層）を形成するために分散液を加水分解すること、および（４）無機金属酸化物層を乾燥させることによって実行されうる。いくつかの実施形態では、液体ベースコーティングプロセスは、ゾルゲルプロセスを含みうる。

一般に、有機材料を含有する層を調製するために使用される液体ベースコーティングプロセスは、無機材料を含有する層を調製するために使用されるプロセスと同じでありうる、または、異なりうる。一部の実施形態では、層（たとえば、層１２０、１３０、１５０、および１６０の１つの層）が有機材料を含むとき、液体ベースコーティングプロセスは、溶液または分散液を形成するために、有機材料を溶媒（たとえば、有機溶媒）と混合すること、溶液または分散液を基材上にコーティングすること、およびコーティングされた溶液または分散液を乾燥させることによって実行されうる。

基材１７０は、基材１１０と同一でありうる、または、異なりうる。一部の実施形態では、基材１７０は、上述した基材１１０で使用されるポリマーなどの１つまたは複数の適したポリマーで形成されうる。

動作中、（たとえば、太陽スペクトル内の）放射による照光に応答して、光電セル１００は、外部負荷にわたって電子の流れを生成する、励起、酸化、および還元のサイクルを受ける。具体的には、入射光は。基材１１０および１７０の少なくとも一方を通過し、光電活性層１４０内の色素を励起する。励起された色素は、その後、光電活性層１４０内で半導体材料の伝導帯に電子を注入し、色素が酸化されたままになる。注入された電子は、半導体材料および正孔遮断層を通過し、電極１２０に、そして、外部負荷に至る。外部負荷を通って流れた後、電子は、電極１６０、正孔キャリア層１５０、および光電活性層１４０に流れ、そこで、電子は、その中性状態に戻るように、酸化された色素分子を還元する。励起、酸化、および還元のこのサイクルは、連続した電気エネルギーを外部負荷に提供するために繰返される。

いくつかの実施形態が開示されたが、他の実施形態も可能である。
一部の実施形態では、光電セル１００は、底部電極としてカソードを、上部電極としてアノードを含む。一部の実施形態では、光電セル１００は、底部電極としてアノードを、上部電極としてカソードを含みうる。

一部の実施形態では、光電セル１００は、逆の順序で図１に示す層を含みうる。換言すれば、光電セル１００は、底部から上部までこれらの層を、以下のシーケンス、すなわち、基材１７０、電極１７０、正孔キャリア層１５０、光電活性層１４０、正孔遮断層１３０、電極１２０、および基材１１０で含みうる。

光電セルが上述されたが、一部の実施形態では、本明細書で述べる組成物および方法は、タンデム型光電セルで使用されうる。タンデム型光電セルの例は、たとえば、その全体の内容が参照により組み込まれる所有者共通で同時係属中の米国出願公報番号第２００７−０１８１１７９号および第２００７−０２４６０９４号に記載されている。

一部の実施形態では、複数の光電セルが、光電システムを形成するために電気接続されうる。例として、図２は、光電セル２２０を含むモジュール２１０を有する光電システム２００の略図である。セル２２０は、直列に電気接続され、システム２００は、負荷２３０に電気接続される。別の例として、図３は、光電セル３２０を含むモジュール３１０を有する光電システム３００の略図である。セル３２０は、並列に電気接続され、システム３００は、負荷３３０に電気接続される。一部の実施形態では、光電システム内の光電セルの一部（たとえば、全て）は、１つまたは複数の共通基材を有しうる。いくつかの実施
形態では、光電システム内の光電セルの一部は、直列に電気接続され、光電システム内の光電セルの一部は、並列に電気接続される。

光電セルが上述されたが、一部の実施形態では、本明細書で述べる組成物および方法は、他の電子デバイスおよびシステムで使用されうる。たとえば、組成物および方法は、電界効果トランジスタ、光検出器（たとえば、ＩＲセンサ）、光電検出器、撮像デバイス（たとえば、カメラ用のＲＧＢ撮像デバイスおよび医療撮像システム）、発光ダイオード（ＬＥＤ）（たとえば、有機ＬＥＤ、あるいは、赤外または近赤外ＬＥＤ）、レーザ処理デバイス、変換層（たとえば、可視放出をＩＲ放出に変換する層）、電気通信用の増幅器およびエミッタ（たとえば、ファイバ用ドーパント）、記憶素子（たとえば、ホログラフィック記憶素子）、および電気化学デバイス（たとえば、電気化学ディスプレイ）で使用されうる。

以下の実施例は、例証的であり、制限的であることを意図されない。
実施例１
第１のタイプの固体色素増感太陽電池（ＳＳＤＳＳＣ）は次の通りに調製された。エタノール内に０．５Ｍチタンテトライソプロポキシドを含有する溶液が、フッ化スズ酸化物（ＦＴＯ）コーティングされたガラススライド上で２，０００ｒｐｍでスピンコーティングされ、それに続いて、５分間、４５０℃で焼結されて、約３０〜１００ｎｍの厚さを有するコンパクトなチタン酸化物層が形成され、コンパクトなチタン酸化物層が、電子伝導正孔遮断層として役立った。約２０ｎｍの平均径を有するチタン酸化物ナノ粒子を含有する酸性コロイド分散液が、コンパクトな正孔遮断層上に堆積され、それに続いて、３０分間、４５０℃で焼結された。焼結された膜は、ナノ粒子間のネッキングを改善し、また、表面トラップを低減するために、６５℃で３０分間、水内で０．０５Ｍ ＴｉＣｌ_４を含有する溶液を用いて処理され、それに続いて、約２ミクロンの厚さを有する多孔質チタン酸化物ナノ粒子を形成するために、２〜５分間、４５０℃で再焼結された。焼結された多孔質チタン酸化物ナノ粒子層は、光電活性層を形成するために、Ｚ９０７およびグアニジノ酪酸（ＢＧＡ）を含有する光電組成物によって増感された。クロロベンゼン内に１〜５％ポリ（３−ヘキシルチフェン）を含有する溶液が、正孔キャリア層を形成するために光電活性層上に堆積された。その後、５０〜１００ｎｍの金電極が、乾燥した正孔キャリア層の上部に真空蒸着された。

第２のタイプのＳＳＤＳＳＣは、多孔質チタン酸化物ナノ粒子層が、昭和電工(Showa Denko)（昭和電工株式会社、神奈川県所在）のＦ２をスクリーン印刷可能組成物と混合す
ることによって調製され、約６０ｎｍの平均径を有するチタン酸化物ナノ粒子を含有する多孔質層を形成するために、コンパクトなチタン酸化物層上に堆積されたことを除いて、上述した方法と同じ方法によって調製された。
第１および第２のタイプのＳＳＤＳＳＣは、それぞれ６回および７回複製された。第１および第２のタイプのＳＳＤＳＳＣの性能は、ＡＭ１．５条件下で、シミュレートされた１ｓｕｎの光で測定された。試験結果は、以下の表１および２に要約されている。

表１および表２に示すように、約６０ｎｍの平均径を有するＴｉＯ_２を含有するＳＳＤＳＳＣは、約２０ｎｍの平均径を有するＴｉＯ_２を含有するＳＳＤＳＳＣと比較して、かなり良好な性能を示した。
実施例２
高いモル吸光係数（ε）を有する３つの色素、（１）Ｚ９０７とＧＢＡの混合物、（２）Ｎ７１９、および（３）Ｋ１９が、ＳＳＤＳＳＣに取込まれた。色素Ｚ９０７、Ｎ７１９、およびＫ１９の化学構造が以下に挙げられる。

ＳＳＤＳＳＣは、光電活性層を調製するために、約３０ｎｍの平均径を有するチタン酸化物ナノ粒子を含有するアルカリ性分散液が使用されたことを除いて、実施例１の方法と
同様の方法で調製された。色素を全く含有しないＳＳＤＳＳＣは、コントロールとして使用された。各タイプの太陽電地は、３〜６回複製された。ＳＳＤＳＳＣの性能は、ＡＭ１．５条件下で、シミュレートされた１ｓｕｎの光で測定された。平均試験結果は、以下の表３に要約されている。

表３に示すように、高いモル吸光係数を有する色素を含有するＳＳＤＳＳＣは、高い短絡電流密度（Ｊ_ＳＣ）を示した。
実施例３
プロトンスカベンジャの影響が、ＧＢＡを含有するＳＳＤＳＳＣとＧＢＡを持たないＳＳＤＳＳＣの性能を比較することによって判定された。ＳＳＤＳＳＣは、光電活性層を調製するために、約３０ｎｍの平均径を有するチタン酸化物ナノ粒子を含有するアルカリ性分散液が使用されたことを除いて、実施例１の方法と同様の方法で調製された。各タイプの太陽電地は、４または５回複製された。ＳＳＤＳＳＣの性能は、ＡＭ１．５条件下で、シミュレートされた１ｓｕｎの光で測定された。試験結果は、以下の表４および５に要約されている。

表４および５に示すように、ＧＢＡを含有するＳＳＤＳＳＣは、ＧＢＡを持たないＳＳＤＳＳＣと比較して、良好な性能を示した。
実施例４
色素溶媒の影響が、色素溶媒としてＤＭＦ（Ｚ９０７色素用の良溶媒）を使用することによって調製されたＳＳＤＳＳＣと、色素溶媒として２−メトキシプロパノールとγブチロラクトンの混合物（Ｚ９０７色素用の貧溶媒）を使用することによって調製されたＳＳＤＳＳＣの性能を比較することによって判定された。ＳＳＤＳＳＣは、光電活性層を調製するために、約３０ｎｍの平均径を有するチタン酸化物ナノ粒子を含有するアルカリ性分散液が使用されたことを除いて、実施例１の方法と同様の方法で調製された。各タイプの太陽電地は、３または５回複製された。ＳＳＤＳＳＣの性能は、ＡＭ１．５条件下で、シミュレートされた１ｓｕｎの光で測定された。試験結果は、以下の表６および７に要約されている。

表６および７に示すように、色素溶媒として２−メトキシプロパノールとγブチロラクトンの混合物を使用することによって調製されたＳＳＤＳＳＣは、色素溶媒としてＤＭＦを使用することによって調製されたＳＳＤＳＳＣと比較して、かなり良好な性能を示した。

他の実施形態は、添付特許請求の範囲内にある。

Claims (47)

1. 第１および第２の電極と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間の光電活性層とを備え、前記光電活性層はチタン酸化物ナノ粒子を含み、
   前記ナノ粒子は、少なくとも約２０ｎｍの平均粒子径を有し、製品は、固体光電セルとして構成される、製品。
2. 前記ナノ粒子は約１００ｎｍ以下の平均粒子径を有する請求項１に記載の製品。
3. 前記ナノ粒子は約２５ｎｍ〜約６０ｎｍの平均粒子径を有する請求項１に記載の製品。
4. 前記光電活性層は少なくとも約５００ｎｍの厚さを有する請求項１に記載の製品。
5. 前記光電活性層は約１０ミクロン以下の厚さを有する請求項１に記載の製品。
6. 前記光電活性層は色素をさらに有する請求項１に記載の製品。
7. 前記色素は少なくとも約８，０００のモル吸光係数を有する請求項１に記載の製品。
8. 前記光電活性層はプロトンスカベンジャをさらに備える請求項１に記載の製品。
9. 前記プロトンスカベンジャはグアニジノアルカノン酸を含む請求項８に記載の製品。
10. 前記光電活性層と前記第２の電極との間に正孔キャリア層をさらに備える請求項１に記載の製品。
11. 前記正孔キャリア層は、スピロ−ＭｅＯ−ＴＡＤ、トリアリールアミン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレン、ポリイソシアナフタネン、ならびに、その共重合体または混合物からなり群から選択された材料を含む請求項１０に記載の製品。
12. 前記正孔キャリア層は、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）またはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を含む請求項１１に記載の製品。
13. 前記光電活性層と前記第１の電極との間に正孔遮断層をさらに備える請求項１に記載の製品。
14. 前記正孔遮断層は、ＬｉＦ、金属酸化物、またはアミンを含む請求項１３に記載の製品。
15. 前記正孔遮断層は、非多孔質金属酸化物層を備える請求項１４に記載の製品。
16. 第１および第２の電極と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間の光電活性層とを備え、前記光電活性層は、金属酸化物、色素、およびプロトンスカベンジャを含み、
    光電セルとして構成される、製品。
17. 前記金属酸化物はナノ粒子の形態である請求項１６に記載の製品。
18. 前記ナノ粒子は、少なくとも約２０ｎｍの平均粒子径を有する請求項１７に記載の製品。
19. 前記ナノ粒子は約１００ｎｍ以下の平均粒子径を有する請求項１７に記載の製品。
20. 前記ナノ粒子は約２５ｎｍ〜約６０ｎｍの平均粒子径を有する請求項１７に記載の製品。
21. 前記金属酸化物は、チタン酸化物、スズ酸化物、ニオブ酸化物、タングステン酸化物、亜鉛酸化物、ジルコニウム酸化物、ランタン酸化物、タンタル酸化物、テルビウム酸化物、およびその組合せからなる群から選択される請求項１６に記載の製品。
22. 前記金属酸化物はチタン酸化物である請求項１６に記載の製品。
23. 前記色素は少なくとも約８，０００のモル吸光係数を有する請求項１６に記載の製品。
24. 前記プロトンスカベンジャはグアニジノアルカノン酸を含む請求項１６に記載の製品。
25. 前記グアニジノアルカノン酸はグアニジノ酪酸を含む請求項２４に記載の製品。
26. 前記光電活性層は少なくとも約５００ｎｍの厚さを有する請求項１６に記載の製品。
27. 前記光電活性層は約１０ミクロン以下の厚さを有する請求項１６に記載の製品。
28. 前記光電活性層と前記第２の電極との間に正孔キャリア層をさらに備える請求項１６に記載の製品。
29. 前記正孔キャリア層は、スピロ−ＭｅＯ−ＴＡＤ、トリアリールアミン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレン、ポリイソシアナフタネン、ならびに、その共重合体または混合物からなり群から選択された材料を含む請求項２８に記載の製品。
30. 前記正孔キャリア層は、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）またはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を含む請求項２９に記載の製品。
31. 前記光電活性層と前記第１の電極との間に正孔遮断層をさらに備える請求項１６に記載の製品。
32. 前記正孔遮断層は、ＬｉＦ、金属酸化物、またはアミンを含む請求項３１に記載の製品。
33. 前記正孔遮断層は、非多孔質金属酸化物層を備える請求項３１に記載の製品。
34. 固体光電セルとして構成される請求項１６に記載の製品。
35. 光電活性層を形成するために、金属酸化物ナノ粒子を含む第１の層上に色素組成物を配設する工程と、
    光電セルを提供するために、前記光電活性層上にさらなる成分を配設する工程とを備え
    、
    前記色素組成物は色素と溶媒を含み、前記溶媒はアルコールを含む、方法。
36. 前記アルコールは、第１級アルコール、第２級アルコール、または第３級アルコールを含む請求項３５に記載の方法。
37. 前記アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、または２メトキシプロパノールを含む請求項３５に記載の方法。
38. 前記溶媒は環状エステルをさらに含む請求項３５に記載の方法。
39. 前記環状エステルはγブチロラクトンを含む請求項３８に記載の方法。
40. 前記色素組成物はプロトンスカベンジャをさらに備える請求項３８に記載の方法。
41. 前記プロトンスカベンジャは、グアニジノアルカノン酸を含む請求項４０に記載の方法。
42. 前記第１の層は第１の電極によって支持される請求項３５に記載の方法。
43. 前記色素組成物を配設する前に、前記第１の電極と前記第１の層との間に正孔遮断層を配設することをさらに含む請求項４２に記載の方法。
44. さらなる成分を配設することは、前記光電活性層上に正孔キャリア層を配設することを含む請求項４３に記載の方法。
45. さらなる成分を配設することは、前記正孔キャリア層上に第２の電極を配設することをさらに含む請求項４４に記載の方法。
46. 前記光電セルは固体光電セルである請求項４５に記載の方法。
47. 前記金属酸化物ナノ粒子は、塩基および前記金属酸化物の前駆体を含む組成物から形成される請求項３５に記載の方法。

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