JP2014010901A - Dispersion of semiconductor particle for dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell - Google Patents

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賢 和泉
Yoko Arai
陽子 新井
Takahiro Osasa
崇宏 大佐々
Shigeyo Suzuki
重代 鈴木
Takao Igawa
隆生 井川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a dispersion of semiconductor particles for a dye-sensitized solar cell, which is contamination-free and sufficiently dispersed; and a solar cell which is high in transparency, includes an electron transport layer with a large pore size formed therein, and has high conversion efficiency.SOLUTION: A dispersion of semiconductor particles for a dye-sensitized solar cell is dispersion-treated by pressure releasing a slurry, which is pressurized at 50 MPa or more and 350 MPa or less and includes semiconductor particles in a liquid medium, and applying a shearing force.

Description

本発明は、色素増感太陽電池用半導体粒子の分散体、その分散体を用いた色素増感太陽電池に関する。   The present invention relates to a dispersion of semiconductor particles for a dye-sensitized solar cell, and a dye-sensitized solar cell using the dispersion.

太陽電池にはいくつかの種類があるが、実用化されているものはシリコン半導体の接合を利用したダイオード型のものがほとんどである。これらの太陽電池は現状では製造コストが高く、このことが普及を妨げる要因となっている。   There are several types of solar cells, but most of them are diode type using silicon semiconductor junctions. These solar cells are currently expensive to manufacture, which is a factor that hinders their spread.

最近、低コスト化の可能性として、スイス・ローザンヌ工科大学のGraetzelらが高効率の太陽電池(以下、色素増感太陽電池)を発表したことにより、実用化への期待が高まっている(例えば、特許文献1、非特許文献1、2参照)。
この高効率太陽電池の構造は、透明導電性ガラス基板上に電子輸送層を設け、その表面に吸着した光増感化合物と(以下、光増感化合物が吸着した電子輸送層を「光電変換層という」)、酸化還元対を有する電解質と、対向電極とからなる。
Graetzelらは、酸化チタン等からなる電子輸送層を多孔質化して表面積を大きくしたこと、並びに光増感化合物としてルテニウム錯体を単分子吸着させたことにより光電変換効率を著しく向上させた。
多孔質な電子輸送層は、その表面により多くの光増感化合物を吸着させるために、大きい比表面積が必要とされる。
さらに吸着した色素すべてに光を到達させるために、電子輸送層は透明性が高いことが要求される。
このため多孔質な電子輸送層は、1次粒径が数から数百nmの半導体粒子分散体を塗布して、乾燥させることにより作製されることが多い。
したがって、分散性の高い半導体粒子分散体が必要とされている。
Recently, Graetzel et al. Of Lausanne University of Technology in Switzerland announced a high-efficiency solar cell (hereinafter referred to as a dye-sensitized solar cell) as a possibility of lowering costs. Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2).
This high-efficiency solar cell has a structure in which an electron transport layer is provided on a transparent conductive glass substrate, and a photosensitizing compound adsorbed on the surface thereof (hereinafter referred to as a photoelectric conversion layer). "), Comprising an electrolyte having a redox pair and a counter electrode.
Graetzel et al. Significantly improved the photoelectric conversion efficiency by making the electron transport layer made of titanium oxide or the like porous to increase the surface area and adsorbing a ruthenium complex as a photosensitizing compound as a single molecule.
The porous electron transport layer requires a large specific surface area in order to adsorb more photosensitizing compounds on the surface.
Furthermore, the electron transport layer is required to have high transparency in order to allow light to reach all the adsorbed dyes.
For this reason, a porous electron transport layer is often produced by applying a semiconductor particle dispersion having a primary particle size of several to several hundred nm and drying it.
Accordingly, there is a need for highly dispersible semiconductor particle dispersions.

半導体粒子分散体を得る方法としては、ビーズミルなどのメディアを使った方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしメディアで処理された分散体にはメディアコンタミの混入がさけられないという問題があった。
そしてコンタミが混入した半導体粒子分散体を用いて作製した多孔質な電子輸送層を用いた色素増感太陽電池は、電子輸送層の抵抗が高くなって、変換効率が低下するという問題があった。
この問題を解決するために、超音波ホモジナイザーや超音波攪拌機により分散処理することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしこれらの分散処理では、分散不充分であり透明性の高い電子輸送層が作製できないという問題があった。
As a method for obtaining a semiconductor particle dispersion, a method using a medium such as a bead mill is disclosed (for example, see Patent Document 2).
However, there is a problem that the dispersion treated with the media cannot avoid mixing media contamination.
And the dye-sensitized solar cell using the porous electron transport layer produced using the semiconductor particle dispersion in which the contamination is mixed has a problem that the resistance of the electron transport layer is increased and the conversion efficiency is lowered. .
In order to solve this problem, it has been proposed to perform dispersion treatment using an ultrasonic homogenizer or an ultrasonic stirrer (see, for example, Patent Document 2).
However, these dispersion treatments have a problem that the dispersion is insufficient and a highly transparent electron transport layer cannot be produced.

そして、色素増感太陽電池は酸化還元対を有する電解質を有する。電子の移動をスムーズに行なうために、電解質は光電変換層と充分な接触面積を有する必要がある。
しかし、比表面積を大きくした多孔質な電子輸送層は細孔径が小さくなってしまうために、電解質が細孔の中に入っていかず、光電変換層の接触面積が不充分となる問題があった。
特にメディアで処理した場合は、半導体粒子が粉砕されるために細孔径が小さくなってしまうという問題が顕著であった。
特に近年、耐久性向上のために、ゲル状または固体状の電解質を使用する場合が多く、その場合、電解質は小さい細孔に入っていくことは困難であるため、電解質と光電変換層の接触面積が不充分となる問題が顕著であった。
The dye-sensitized solar cell has an electrolyte having a redox pair. In order to smoothly move electrons, the electrolyte needs to have a sufficient contact area with the photoelectric conversion layer.
However, the porous electron transport layer with a large specific surface area has a problem that the pore diameter becomes small, so that the electrolyte does not enter the pores and the contact area of the photoelectric conversion layer becomes insufficient. .
In particular, when treated with media, the problem that the pore diameter becomes small due to the pulverization of the semiconductor particles was significant.
In particular, in recent years, in order to improve durability, a gel or solid electrolyte is often used, and in that case, it is difficult for the electrolyte to enter small pores, so the contact between the electrolyte and the photoelectric conversion layer is difficult. The problem of insufficient area was significant.

従って、本発明の課題は、コンタミレスで充分に分散された色素増感太陽電池用半導体粒子の分散体を提供することである。
本発明の分散体を使用することにより、透明性の高く、大きい細孔径を有する電子輸送層が形成し、変換効率の高い太陽電池を提供することである。
Therefore, the subject of this invention is providing the dispersion | distribution of the semiconductor particle for dye-sensitized solar cells fully disperse | distributed without contamination.
By using the dispersion of the present invention, an electron transport layer having high transparency and a large pore diameter is formed, and a solar cell having high conversion efficiency is provided.

上記課題は、下記(1)〜(5)記載の「太陽電池用半導体粒子の分散体」、「色素増感太陽電池」、「太陽電池用半導体粒子の分散体の製造方法」及び「色素増感太陽電池の製造方法」を包含する本発明によって解決される。
(1)「50MPa以上350MPa以下に加圧され液媒体中に半導体粒子を含むスラリーを圧力開放しせん断力を与えることにより分散処理された色素増感太陽電池用半導体粒子の分散体」。
(2)「前記加圧されたスラリーの圧力を多段的に減圧し圧力開放させることにより分散処理された前記(1)項に記載の色素増感太陽電池用半導体粒子の分散体」。
(3)「前記(1)項又は(2)項に記載の分散体を用いた色素増感太陽電池」。
(4)「液媒体中に半導体粒子を含むスラリーを50MPa以上350MPa以下に加圧する工程と、該加圧処理されたスラリーに、圧力開放下でせん断力を与えることにより分散処理する工程とを有することを特徴とする色素増感太陽電池用半導体粒子分散体の製造方法」。
(5)「色素増感太陽電池の製造方法であって、該太陽電池に用いる半導体粒子の分散体を、液媒体中に半導体粒子を含むスラリーを50MPa以上350MPa以下に加圧する工程と該加圧処理されたスラリーに、圧力開放下でせん断力を与えることにより分散処理する工程とを含む処理により製造する段階を含むことを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法」。
The above-mentioned problems are described in the following (1) to (5) “dispersion of semiconductor particles for solar cells”, “dye-sensitized solar cell”, “method for producing dispersion of semiconductor particles for solar cells” and “dye enhancement” It is solved by the present invention which includes “a method for producing a solar cell”.
(1) “Dispersion of semiconductor particles for dye-sensitized solar cell that has been subjected to dispersion treatment by releasing the pressure of a slurry containing semiconductor particles in a liquid medium that has been pressurized to 50 MPa or more and 350 MPa or less and applying shearing force”.
(2) “Dispersion of semiconductor particles for dye-sensitized solar cell according to item (1), which is dispersed by reducing the pressure of the pressurized slurry in multiple stages and releasing the pressure”).
(3) “Dye-sensitized solar cell using the dispersion according to (1) or (2)”.
(4) “having a step of pressurizing a slurry containing semiconductor particles in a liquid medium to 50 MPa or more and 350 MPa or less, and a step of dispersing the pressurized slurry by applying a shearing force under pressure release. A method for producing a semiconductor particle dispersion for a dye-sensitized solar cell ".
(5) “A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising: a step of pressurizing a slurry containing semiconductor particles in a liquid medium to 50 MPa to 350 MPa in a dispersion of semiconductor particles used in the solar cell; A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising a step of producing a dispersion by subjecting the treated slurry to a dispersion treatment by applying a shearing force under pressure release ".

以下の詳細かつ具体的な説明から理解されるように、本発明においては、コンタミレスで充分に分散された色素増感太陽電池用半導体粒子の分散体を提供でき、本発明の分散体を使用することにより、透明性の高く、大きい細孔径を有する電子輸送層が形成し、変換効率の高い太陽電池を提供できるという極めて優れた効果が発揮される。   As will be understood from the following detailed and specific description, the present invention can provide a dispersion of semiconductor particles for dye-sensitized solar cells that is sufficiently contaminated and dispersed, and uses the dispersion of the present invention. By doing so, an extremely excellent effect that an electron transport layer having high transparency and a large pore diameter is formed and a solar cell with high conversion efficiency can be provided is exhibited.

本発明で用いる分散装置の1例の全体図である。1 is an overall view of an example of a dispersion apparatus used in the present invention. 前記分散装置における加圧処理されたスラリーの圧力を大気圧まで開放しせん断を与える分散部(23)の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the dispersion | distribution part (23) which releases the pressure of the slurry by which the pressurization process was carried out in the said dispersion apparatus to atmospheric pressure, and gives a shear. 同大気圧までの圧力開放を2段階で減圧しせん断を与える分散部(23)の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the dispersion | distribution part (23) which decompresses pressure release to the same atmospheric pressure in two steps, and gives a shear. 同大気圧までの圧力開放を5段階で減圧しせん断を与える分散部(23)の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the dispersion | distribution part (23) which decompresses pressure release to the same atmospheric pressure in five steps, and gives a shear. 本発明に係る色素増感太陽電池の1例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the dye-sensitized solar cell which concerns on this invention.

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の分散体は、少なくとも半導体粒子を、溶媒に混合して作ったスラリーを50MPa以上350MPa以下に加圧して、圧力開放しせん断力を与えることにより作製する。
スラリーの圧力はダイアフラムゲージや圧力センサにより確認することができる。
圧力開放は1回でもよいし、複数回でもよい。
ここで、圧力開放とは加圧したスラリーを大気圧に減圧する操作のことである。
The present invention is described in detail below.
The dispersion of the present invention is produced by pressurizing a slurry prepared by mixing at least semiconductor particles with a solvent to 50 MPa or more and 350 MPa or less, releasing the pressure, and applying a shearing force.
The pressure of the slurry can be confirmed by a diaphragm gauge or a pressure sensor.
The pressure may be released once or a plurality of times.
Here, the pressure release is an operation of reducing the pressurized slurry to atmospheric pressure.

図1に本発明で用いる分散装置の1例の全体図を示す。
半導体粒子を混合して作ったスラリーが投入されるホッパー(21)とスラリーを加圧するポンプ(22)と分散部(23)と分散体受け(24)を備えている。
加圧はプランジャーポンプ等の高圧ポンプによって行なうことが好ましい。
加圧は好ましくは50MPa以上350MPa以下、さらに好ましくは100MPa以上350MPa以下、さらに好ましくは200MPa以上350MPa以下である。
加圧が50MPaより低いと、分散が不充分となり、透明性の高い電子輸送層が作製できない。
加圧が50MPa以上であれば、半導体粒子の凝集をほぐすことができ、透明性の高い光電子輸送層が作製できる。
しかし、加圧が350MPaを超えると、半導体粒子の粉砕、再凝集が起こる可能性があると共に装置が重厚となり設備コストが高くなる。
配管の形状は角ばっていても、曲面をもっていてもよい。
図1中では不図示の減圧部の配管や減圧部材の材質はダイヤモンドや炭化珪素などの硬質材が好ましい。
スラリーの粘度は好ましくは0.1cP以上100cP以下、さらに好ましくは1cP以上10cP以下である。
スラリーの粘度が低い分には分散としては問題はないが、0.1cP以下であると、生産性が低下したり相対的な溶媒量が増加するのでコストが増加したりする。
スラリー粘度が100cP以上となると分散部で充分な流速が得られず、分散が不充分となり、透明性の高い電子輸送層が作製できない。
FIG. 1 shows an overall view of an example of a dispersing apparatus used in the present invention.
A hopper (21) into which slurry made by mixing semiconductor particles is charged, a pump (22) for pressurizing the slurry, a dispersion part (23), and a dispersion receiver (24) are provided.
The pressurization is preferably performed by a high pressure pump such as a plunger pump.
The pressurization is preferably 50 MPa or more and 350 MPa or less, more preferably 100 MPa or more and 350 MPa or less, and further preferably 200 MPa or more and 350 MPa or less.
When the pressurization is lower than 50 MPa, the dispersion becomes insufficient and a highly transparent electron transport layer cannot be produced.
When the pressure is 50 MPa or more, the aggregation of the semiconductor particles can be loosened, and a highly transparent photoelectron transport layer can be produced.
However, if the pressurization exceeds 350 MPa, the semiconductor particles may be crushed and re-agglomerated, and the apparatus becomes heavy and the equipment cost increases.
The shape of the pipe may be square or curved.
In FIG. 1, the material of the piping of the decompression unit (not shown) and the decompression member is preferably a hard material such as diamond or silicon carbide.
The viscosity of the slurry is preferably from 0.1 cP to 100 cP, more preferably from 1 cP to 10 cP.
Although there is no problem as dispersion for the low viscosity of the slurry, if it is 0.1 cP or less, the productivity is lowered or the relative amount of solvent is increased, so that the cost is increased.
When the slurry viscosity is 100 cP or more, a sufficient flow rate cannot be obtained at the dispersion portion, the dispersion becomes insufficient, and a highly transparent electron transport layer cannot be produced.

次に、加圧されたスラリーを圧力開放しせん断力を与える発明について説明する。
図2は大気圧まで開放しせん断を与える分散部(23)の一例の断面図である。
図1のポンプ(22)で加圧されたスラリーは分岐して流入孔(11)から流入し、減圧部(13)で減圧して流出孔(12)から流出する。
減圧部(13)の直径は0.5mm以下0.05mm以上が望ましい。さらに好ましくは0.2mm以下0.05mm以上、さらに好ましくは0.1mm以下0.05mm以上である。
直径が小さいほうがスラリー圧力が高くなるが、直径が小さすぎるとつまりの原因となる。
流出孔(12)の直径は流入孔(11)と同じでもよいし、異なってもよい。
流入孔(11)と流出孔(12)の数は1つでもよいし、複数あってもよい。
複数ある場合はそれぞれ、直径が同じであっても異なっていてもよい。
流入孔(11)と流出孔(12)の数は同じであっても異なっていてもよい。
Next, the invention for releasing the pressure of the pressurized slurry and applying a shearing force will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of the dispersing portion (23) that opens to atmospheric pressure and applies shear.
The slurry pressurized by the pump (22) of FIG. 1 is branched and flows in from the inflow hole (11), is depressurized by the pressure reducing part (13), and flows out from the outflow hole (12).
The diameter of the decompression section (13) is preferably 0.5 mm or less and 0.05 mm or more. More preferably, it is 0.2 mm or less and 0.05 mm or more, More preferably, it is 0.1 mm or less and 0.05 mm or more.
The smaller the diameter, the higher the slurry pressure. However, if the diameter is too small, it will cause clogging.
The diameter of the outflow hole (12) may be the same as or different from the inflow hole (11).
The number of inflow holes (11) and outflow holes (12) may be one or plural.
When there are a plurality, the diameters may be the same or different.
The number of inflow holes (11) and outflow holes (12) may be the same or different.

次に、加圧されたスラリーの圧力を多段的に減圧し圧力開放させることによりせん断力を与える発明について説明する。
図3は大気圧まで開放を2段階で減圧しせん断を与える分散部(23)の一例の断面図である。
図1のポンプ(22)で加圧されたスラリーは流入孔(11)から流入し、減圧部(13)、(14)で減圧して流出孔(12)から流出する。
減圧部(13)、(14)の直径はそれぞれ異なっていてもよい。
また、減圧部の個数も目的によって変えることができる。減圧部の個数を増やすことで圧力開放の際の減圧が緩やかに行なわれる。
Next, an invention for applying a shearing force by reducing the pressure of the pressurized slurry in multiple stages and releasing the pressure will be described.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a dispersion section (23) that applies a shear by reducing the pressure to atmospheric pressure in two stages.
The slurry pressurized by the pump (22) of FIG. 1 flows in from the inflow hole (11), depressurizes by the pressure reducing sections (13) and (14), and flows out from the outflow hole (12).
The diameters of the decompression sections (13) and (14) may be different from each other.
Also, the number of decompression parts can be changed according to the purpose. By increasing the number of the pressure reducing parts, the pressure is gradually reduced when the pressure is released.

図4は大気圧まで開放を、減圧部(13)、(14)、(15)、(16)、(17)及び(18)を経る5段階で減圧しせん断を与える分散部(23)の一例の断面図である。   FIG. 4 shows the dispersal part (23) that is released to atmospheric pressure, depressurized in five stages through the decompression parts (13), (14), (15), (16), (17) and (18), and gives shear. It is sectional drawing of an example.

本発明に使用される半導体粒子の材質は特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。
具体的には、シリコン、ゲルマニウムのような単体半導体、あるいは金属のカルコゲニドに代表される化合物半導体、またはペロブスカイト構造を有する化合物等を挙げることができる。
金属のカルコゲニドとしてはチタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、あるいはタンタルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマスの硫化物、カドミウム、鉛のセレン化物、カドミウムのテルル化物等が挙げられる。
他の化合物半導体としては亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム、等のリン化物、ガリウム砒素、銅−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物等が好ましい。
また、ペロブスカイト構造を有する化合物としては、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等が好ましい。
これらの中でも酸化物半導体が好ましく、特に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブが好ましく、単独、あるいは2種以上の混合で使用しても構わない。これらの半導体の結晶型は特に限定されるものではなく、単結晶でも多結晶でも、あるいは非晶質でも構わない。
The material of the semiconductor particles used in the present invention is not particularly limited, and known materials can be used.
Specifically, a single semiconductor such as silicon or germanium, a compound semiconductor typified by a metal chalcogenide, a compound having a perovskite structure, or the like can be given.
Metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, or tantalum oxides, cadmium, zinc, lead, silver, antimony, bismuth. Sulfide, cadmium, lead selenide, cadmium telluride and the like.
Other compound semiconductors are preferably phosphides such as zinc, gallium, indium, cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide, and the like.
As the compound having a perovskite structure, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate and the like are preferable.
Among these, an oxide semiconductor is preferable, and titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and niobium oxide are particularly preferable, and they may be used alone or in combination of two or more. The crystal type of these semiconductors is not particularly limited, and may be single crystal, polycrystal, or amorphous.

半導体粒子の1次粒径は1nm以上500nm以下が好ましく、5nm以上300nm以下がより好ましく、10nm以上300nm以下がさらに好ましい。
1次粒子径が小さすぎると電子輸送層の細孔径が小さくなるという問題がある。一方1次粒子径が大きすぎると電子輸送層の透明性が低下するという問題がある。
半導体粒子の含有量は、分散体中、5〜70質量%とするのが好ましく、10〜50質量%がより好ましい。
半導体粒子を分散する溶媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、α−テルピネオール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、あるいはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸エチル、酢酸エチル、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサン等のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒を挙げることができる。これらは単独、あるいは2種以上の混合溶媒として用いることができる。
The primary particle size of the semiconductor particles is preferably 1 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 300 nm, and even more preferably 10 nm to 300 nm.
If the primary particle size is too small, there is a problem that the pore size of the electron transport layer is small. On the other hand, if the primary particle diameter is too large, there is a problem that the transparency of the electron transport layer is lowered.
The content of the semiconductor particles is preferably 5 to 70% by mass and more preferably 10 to 50% by mass in the dispersion.
Solvents for dispersing the semiconductor particles include water, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, α-terpineol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, or n acetate. Ester solvents such as butyl, ether solvents such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or N-methyl-2-pyrrolidone Amide solvents, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene Zen, iodobenzene, or halogenated hydrocarbon solvents such as 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o Examples thereof include hydrocarbon solvents such as xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene. These can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

分散体には、粒子の再凝集を防ぐため、塩酸、硝酸、酢酸等の酸、ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル等の界面活性剤、アセチルアセトン、2−アミノエタノール、エチレンジアミン等のキレート化剤等を添加することができる。
さらに樹脂を添加してもよい。
このときに使用される樹脂としては、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等によるビニル化合物の重合体や共重合体、シリコン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエステル樹脂、セルロースエステル樹脂、セルロースエーテル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
また、製膜性を向上させる目的で増粘剤を添加することも有効な手段である。
このとき加える増粘剤としては、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等の高分子、エチルセルロース等の増粘剤等が挙げられる。
In order to prevent re-aggregation of particles in the dispersion, acids such as hydrochloric acid, nitric acid and acetic acid, surfactants such as polyoxyethylene (10) octylphenyl ether, chelating agents such as acetylacetone, 2-aminoethanol and ethylenediamine Etc. can be added.
Further, a resin may be added.
Resins used at this time include polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylic acid esters, and methacrylic acid esters, silicone resins, phenoxy resins, polysulfone resins, polyvinyl butyral resins, and polyvinyl formal resins. Polyester resin, cellulose ester resin, cellulose ether resin, urethane resin, phenol resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyimide resin and the like.
It is also an effective means to add a thickener for the purpose of improving the film forming property.
Examples of the thickener added at this time include polymers such as polyethylene glycol and polyvinyl alcohol, and thickeners such as ethyl cellulose.

次に本発明の分散体を使用した色素増感太陽電池の構成について図5に基づいて説明する。
なお、図5は色素増感太陽電池の断面図である。
図5に示す態様においては、基板(1)上に電子集電電極(3)が設けられ、緻密な電子輸送層(6)、多孔質で光電変換能を有する電子輸送層(7)からなる電子輸送層(5)を有し、電解質層(9)を挟んで、触媒層(10)、正孔集電電極(4)、基板(2)が順次設けられた構成をとっている。
そして多孔質の電子輸送層(7)の表面には、吸収光により基底状態から伝導帯レベル近くまで励起されエキシトン(励起子)を生じる光増感化合物(12)が吸着している。
エキシトン(励起子)の励起レベルは該化合物中の電子の励起レベルより僅かに低いが、多孔質の電子輸送層(7)は半導体層となっている。光増感化合物(12)で生じるエキシトン(励起子)は、その励起されたレベルが該化合物中の電子の伝導帯レベルより僅かに低くても、隣接する化合物へドリフトすることができ、又は、共鳴により、隣接する化合物にエネルギー伝播することによって半導体粒子とのpn接合面まで達することができ、pn接合面で電子集電電極(3)に捕捉される電子と、ホール電極(3)に捕捉される正孔に分離する。
多孔質の電子輸送層(7)は本発明の分散体を塗布し、乾燥、焼結等にすることよって多孔質状態を形成する。
Next, the structure of the dye-sensitized solar cell using the dispersion of this invention is demonstrated based on FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the dye-sensitized solar cell.
In the embodiment shown in FIG. 5, an electron current collecting electrode (3) is provided on a substrate (1), and consists of a dense electron transport layer (6) and a porous electron transport layer (7) having photoelectric conversion ability. It has an electron transport layer (5), and a structure in which a catalyst layer (10), a hole collecting electrode (4), and a substrate (2) are sequentially provided with an electrolyte layer (9) interposed therebetween.
A photosensitizing compound (12) that is excited from the ground state to near the conduction band level by absorbed light to generate exciton (exciton) is adsorbed on the surface of the porous electron transport layer (7).
The excitation level of excitons (excitons) is slightly lower than the excitation level of electrons in the compound, but the porous electron transport layer (7) is a semiconductor layer. The exciton (exciton) generated in the photosensitized compound (12) can drift to the adjacent compound even if its excited level is slightly lower than the conduction band level of the electrons in the compound, or Due to resonance, energy can propagate to adjacent compounds to reach the pn junction surface with the semiconductor particles, and the electrons captured by the electron collector electrode (3) at the pn junction surface and the hole electrode (3). To be separated into holes.
The porous electron transport layer (7) forms a porous state by applying the dispersion of the present invention, drying, sintering and the like.

本発明の分散体を塗布して作製した、多孔質の電子輸送層(7)は高い比表面積を有している。
比表面積はより多くの光増感化合物を吸着させるために大きい方が好ましい。10m−1以上90m−1以下が好ましく、さらに好ましくは50m−1以上90m−1以下、さらに好ましくは60m−1以上90m−1以下である。
比表面積は比表面積測定装置などにより測定できる。気体吸着法で測定し、BETの式を用いて算出されるのが一般的である。
測定サンプルは本発明の分散体を塗布し、100℃以上600℃以下で加熱して、3μm以上10μm以下の塗膜を形成したのち、その塗膜を剥離して作製することができる。
The porous electron transport layer (7) produced by applying the dispersion of the present invention has a high specific surface area.
A larger specific surface area is preferable for adsorbing more photosensitizing compounds. It is preferably 10 m 2 g −1 or more and 90 m 2 g −1 or less, more preferably 50 m 2 g −1 or more and 90 m 2 g −1 or less, further preferably 60 m 2 g −1 or more and 90 m 2 g −1 or less.
The specific surface area can be measured by a specific surface area measuring device or the like. Generally, it is measured by a gas adsorption method and calculated using the BET equation.
The measurement sample can be prepared by applying the dispersion of the present invention and heating at 100 ° C. or more and 600 ° C. or less to form a coating film of 3 μm or more and 10 μm or less, and then peeling the coating film.

本発明の分散体を塗布して作製した、多孔質の電子輸送層(7)は、細孔径も大きい。
細孔径が大きければ、多孔質の電子輸送層(7)の細孔はすべて電解質で満たされるため、電子の移動をスムーズに行なわれる。
特に近年、耐久性向上のために、ゲル状または固体状の電解質を使用する場合が多く、その場合は電解質が多孔質の電子輸送層(7)の細孔に充分満たされるために細孔径は大きいことが要求される。
細孔径の指標として平均細孔径を用いることができ、平均細孔径は10nm以上50nm以下が好ましく、さらに好ましくは20nm以上50nm以下、さらに好ましくは30nm以上50nm以下である。
平均細孔径は比表面積・細孔径分布測定装置などにより測定できる。比表面積(A)と全細孔容積(V)から算出でき、4V/Aで表わされる。
測定サンプルは本発明の分散体を塗布し、100℃以上600℃以下で加熱して、3μm以上10μm以下の塗膜を形成したのち、その塗膜を剥離して作製することができる。
The porous electron transport layer (7) produced by applying the dispersion of the present invention has a large pore diameter.
If the pore diameter is large, all the pores of the porous electron transport layer (7) are filled with the electrolyte, so that the electrons move smoothly.
Particularly in recent years, in order to improve durability, a gel-like or solid electrolyte is often used. In that case, the electrolyte is sufficiently filled in the pores of the porous electron transport layer (7), so that the pore diameter is It is required to be large.
An average pore diameter can be used as an index of the pore diameter, and the average pore diameter is preferably 10 nm to 50 nm, more preferably 20 nm to 50 nm, and still more preferably 30 nm to 50 nm.
The average pore diameter can be measured by a specific surface area / pore diameter distribution measuring device or the like. It can be calculated from the specific surface area (A) and the total pore volume (V) and is represented by 4 V / A.
The measurement sample can be prepared by applying the dispersion of the present invention and heating at 100 ° C. or more and 600 ° C. or less to form a coating film of 3 μm or more and 10 μm or less, and then peeling the coating film.

多孔質の電子輸送層(7)は、単層であっても多層であってもよい。
多層の場合、粒径の異なる半導体粒子の分散体を多層塗布することも、種類の異なる半導体や、樹脂、添加剤の組成が異なる塗布層を多層塗布することもできる。
光の捕獲率を向上させるために、光の入射側の粒径は小さく、徐々に粒径を大きくしていくこともできる。
光の捕獲率向上のために、光の入射側から一番遠い層を散乱層として、粒径の大きい半導体粒子を用いた層を設けることが多い。
一度の塗布で膜厚が不足する場合には、多層塗布は有効な手段である。
一般的に、電子輸送層の膜厚が増大するほど単位投影面積当たりの担持光増感化合物量も増えるため光の捕獲率が高くなるが、注入された電子の拡散距離も増えるため電荷の再結合によるロスも大きくなってしまう。従って、電子輸送層の膜厚は100nm〜100μmが好ましい。
The porous electron transport layer (7) may be a single layer or multiple layers.
In the case of multiple layers, a dispersion of semiconductor particles having different particle diameters can be applied in multiple layers, or different types of semiconductors, and application layers having different compositions of resins and additives can be applied in multiple layers.
In order to improve the light capture rate, the particle size on the light incident side is small, and the particle size can be gradually increased.
In order to improve the light capture rate, a layer using semiconductor particles having a large particle size is often provided with the layer farthest from the light incident side as a scattering layer.
Multi-layer coating is an effective means when the film thickness is insufficient with a single coating.
In general, as the film thickness of the electron transport layer increases, the amount of the photosensitized compound carried per unit projected area increases, so that the light capture rate increases. Loss due to coupling also increases. Therefore, the film thickness of the electron transport layer is preferably 100 nm to 100 μm.

多孔質の電子輸送層(7)の塗布方法は特に制限はなく、公知の方法に従って行なうことができる。
例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等様々な方法を用いることができる。
多孔質の電子輸送層(7)の塗布した後に粒子同士を電子的にコンタクトさせ、膜強度の向上や基板との密着性を向上させるために焼成、マイクロ波照射、電子線照射、あるいはレーザー光照射を行なうことが好ましい。これらの処理は単独で行なってもあるいは二種類以上組み合わせて行なってもよい。
マイクロ波照射は、電子輸送層形成側から照射しても、裏側から照射しても構わない。
照射時間には特に制限がないが、1時間以内で行なうことが好ましい。
焼成する場合、焼成温度の範囲に特に制限はないが、温度を上げ過ぎると基板の抵抗が高くなったり、溶融することもあるため、30〜700℃が好ましく、100〜600℃がより好ましい。また、焼成時間にも特に制限はないが、10分〜10時間が好ましい。
焼成後、半導体粒子の表面積の増大や、光増感化合物から半導体微粒子への電子注入効率を高める目的で、例えば四塩化チタンの水溶液や有機溶剤との混合溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行なってもよい。
The method for applying the porous electron transport layer (7) is not particularly limited, and can be performed according to a known method.
For example, various methods such as dip method, spray method, wire bar method, spin coating method, roller coating method, blade coating method, gravure coating method, letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, screen printing, etc. can be used. .
After applying the porous electron transport layer (7), the particles are brought into electronic contact with each other, and firing, microwave irradiation, electron beam irradiation, or laser light is used to improve film strength and adhesion to the substrate. Irradiation is preferred. These processes may be performed alone or in combination of two or more.
Microwave irradiation may be performed from the electron transport layer forming side or from the back side.
Although there is no restriction | limiting in particular in irradiation time, It is preferable to carry out within 1 hour.
When firing, the range of the firing temperature is not particularly limited, but if the temperature is raised too much, the resistance of the substrate may be increased or the substrate may be melted, so 30 to 700 ° C is preferable, and 100 to 600 ° C is more preferable. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular also in baking time, 10 minutes-10 hours are preferable.
For the purpose of increasing the surface area of the semiconductor particles after firing and increasing the efficiency of electron injection from the photosensitizing compound into the semiconductor fine particles, for example, chemical plating or titanium trichloride using an aqueous solution of titanium tetrachloride or a mixed solution with an organic solvent. Electrochemical plating using an aqueous solution may be performed.

本発明に用いられる電極(3)、(4)としては、可視光に対して透明な導電性物質であれば特に限定されるものではなく、通常の光電変換素子、あるいは液晶パネル等に用いられる公知のものを使用できる。
例えば、インジウム・スズ酸化物(以下、ITOと称す)、フッ素ドープ酸化スズ(以下、FTOと称す)、アンチモンドープ酸化スズ(以下、ATOと称す)等が挙げられ、これらが単独あるいは複数積層されていてもよい。
電極(3)、(4)の厚さは5nm〜100μmが好ましく、50nm〜10μmが更に好ましい。
また電極(3)、(4)は一定の硬性を維持するため、可視光に透明な材質からなる基板上に設けることが好ましく、例えば、ガラス、透明プラスチック板、透明プラスチック膜、無機物透明結晶体などが用いられる。
The electrodes (3) and (4) used in the present invention are not particularly limited as long as they are conductive materials that are transparent to visible light, and are used for ordinary photoelectric conversion elements, liquid crystal panels, and the like. A well-known thing can be used.
For example, indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO), fluorine-doped tin oxide (hereinafter referred to as FTO), antimony-doped tin oxide (hereinafter referred to as ATO), and the like can be mentioned, and these can be used alone or in a plurality of layers. It may be.
The thickness of the electrodes (3) and (4) is preferably 5 nm to 100 μm, more preferably 50 nm to 10 μm.
The electrodes (3) and (4) are preferably provided on a substrate made of a material transparent to visible light in order to maintain a certain hardness. For example, glass, transparent plastic plate, transparent plastic film, inorganic transparent crystal Etc. are used.

電極(3)、(4)と基板が一体となっている公知のものを用いることもでき、例えば、FTOコートガラス、ITOコートガラス、酸化亜鉛:アルミニウムコートガラス、FTOコート透明プラスチック膜、ITOコート透明プラスチック膜等が挙げられる。
また、酸化スズや酸化インジウムに原子価の異なる陽イオン若しくは陰イオンをドープした透明電極、メッシュ状、ストライプ状など光が透過できる構造にした金属電極をガラス基板等の基板上に設けたものでもよい。これらは単独あるいは2種以上の混合、または積層したものでも構わない。
また基板(1)、(2)の抵抗を下げる目的で、金属リード線等を用いてもよい。
金属リード線の材質はアルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属が挙げられる。金属リード線は、基板に蒸着、スパッタリング、圧着等で設置し、その上にITOやFTOを設ける方法が挙げられる。
For example, FTO coated glass, ITO coated glass, zinc oxide: aluminum coated glass, FTO coated transparent plastic film, ITO coated can be used. A transparent plastic film etc. are mentioned.
In addition, a transparent electrode obtained by doping cations or anions with different valences into tin oxide or indium oxide, or a metal electrode having a structure capable of transmitting light, such as a mesh shape or a stripe shape, provided on a substrate such as a glass substrate Good. These may be used singly or as a mixture of two or more kinds or laminated ones.
Moreover, a metal lead wire or the like may be used for the purpose of reducing the resistance of the substrates (1) and (2).
Examples of the material of the metal lead wire include metals such as aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel. For example, the metal lead wire may be provided on the substrate by vapor deposition, sputtering, pressure bonding, or the like, and ITO or FTO may be provided thereon.

本発明の光電変換素子は、上記の電極(3)上に、電子輸送層(5)として、半導体からなる薄膜を形成する。
この電子輸送層(5)は、電極(3)上に緻密な電子輸送層(6)を形成し、更にその上に多孔質状で光電変換能を有する電子輸送層(7)を形成する積層構造であることが好ましい。
この緻密な電子輸送層(6)は、正孔集電電極(4)と、正孔輸送能を有する電解質層(9)との電子的コンタクトを防ぐ(少数キャリアとしての電子の注入防止)目的で形成するものである。従って、電極(4)と電解質層(9)が物理的に接触しなければ、ピンホールやクラック等が形成されていても構わない。
また、この緻密な電子輸送層の膜厚に制限はないが、10nm〜1μmが好ましく、20nm〜700nmがより好ましい。
なお、電子輸送層(6)の「緻密」とは、多孔質の電子輸送層(7)中の半導体粒子の充填密度より高密度で無機酸化物半導体が充填されていることを意味する。
光変換効率のさらなる向上のため、多孔質の電子輸送層(7)に光増感化合物(12)を吸着させた方が好ましい。
光増感化合物(12)は使用される励起光により光励起されて励起子を生じる化合物であれば特に限定されないが、具体的には以下の化合物が挙げられる。
特表平7−500630号公報、特開平10−233238号公報、特開2000−26487号公報、特開2000−323191号公報、特開2001−59062号公報等に記載の金属錯体化合物、特開平10−93118号公報、特開2002−164089号公報、特開2004−95450号公報、J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)等に記載のクマリン化合物、同特開2004−95450号公報、Chem.Commun.,4887(2007)等に記載のポリエン化合物、特開2003−264010号公報、特開2004−63274号公報、特開2004−115636号公報、特開2004−200068号、特開2004−235052号公報、J.Am.Chem.Soc.,12218,Vol.126(2004)、Chem.Commun.,3036(2003)、Angew.Chem.Int.Ed.,1923,Vol.47(2008)等に記載のインドリン化合物、J.Am.Chem.Soc.,16701,Vol.128(2006)、J.Am.Chem.Soc.,14256,Vol.128(2006)等に記載のチオフェン化合物、特開平11−86916号公報、特開平11−214730号公報、特開2000−106224号公報、特開2001−76773号公報、特開2003−7359号公報等に記載のシアニン色素、特開平11−214731号公報、特開平11−238905号公報、特開2001−52766号公報、特開2001−76775号公報、特開2003−7360号等に記載メロシアニン色素、特開平10−92477号公報、特開平11−273754号公報、特開平11−273755号公報、特開2003−31273号等に記載の9−アリールキサンテン化合物、特開平10−93118号公報、特開2003−31273号等に記載のトリアリールメタン化合物、特開平9−199744号公報、特開平10−233238号公報、特開平11−204821号公報、特開平11−265738号、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)、特開2006−032260号公報、J.Porphyrins Phthalocyanines,230,Vol.3(1999)、Angew.Chem.Int.Ed.,373,Vol.46(2007)、Langmuir,5436,Vol.24(2008)等に記載のフタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物等を挙げることができる。
特にこの中で、金属錯体化合物、クマリン化合物、ポリエン化合物、インドリン化合物、チオフェン化合物を用いることが好ましい。
The photoelectric conversion element of this invention forms the thin film which consists of semiconductors as an electron carrying layer (5) on said electrode (3).
This electron transport layer (5) is a laminate in which a dense electron transport layer (6) is formed on an electrode (3), and further a porous electron transport layer (7) having photoelectric conversion ability is formed thereon. A structure is preferred.
The dense electron transport layer (6) prevents electronic contact between the hole collecting electrode (4) and the electrolyte layer (9) having hole transport ability (prevents injection of electrons as minority carriers). Is formed. Therefore, if the electrode (4) and the electrolyte layer (9) are not in physical contact, pinholes, cracks, or the like may be formed.
Moreover, although there is no restriction | limiting in the film thickness of this precise | minute electron carrying layer, 10 nm-1 micrometer are preferable and 20 nm-700 nm are more preferable.
The “dense” of the electron transport layer (6) means that the inorganic oxide semiconductor is filled at a higher density than the packing density of the semiconductor particles in the porous electron transport layer (7).
In order to further improve the light conversion efficiency, it is preferable to adsorb the photosensitizing compound (12) to the porous electron transport layer (7).
The photosensitizing compound (12) is not particularly limited as long as it is a compound that is photoexcited by the excitation light to be used to generate excitons, and specifically includes the following compounds.
The metal complex compounds described in JP 7-500630 A, JP 10-233238 A, JP 2000-26487 A, JP 2000-323191 A, JP 2001-59062 A, etc. 10-93118, JP-A No. 2002-164089, JP-A No. 2004-95450, J. Pat. Phys. Chem. C, 7224, Vol. 111 (2007), etc., JP-A-2004-95450, Chem. Commun. , 4887 (2007), etc., JP-A No. 2003-264010, JP-A No. 2004-63274, JP-A No. 2004-115636, JP-A No. 2004-200068, JP-A No. 2004-235052. J. et al. Am. Chem. Soc. , 12218, Vol. 126 (2004), Chem. Commun. , 3036 (2003), Angew. Chem. Int. Ed. , 1923, Vol. 47 (2008), etc .; Am. Chem. Soc. 16701, Vol. 128 (2006), J.M. Am. Chem. Soc. , 14256, Vol. 128 (2006), JP-A-11-86916, JP-A-11-214730, JP-A-2000-106224, JP-A-2001-76773, JP-A-2003-7359. And the merocyanine dyes described in JP-A-11-214731, JP-A-11-238905, JP-A-2001-52766, JP-A-2001-76775, JP-A-2003-7360, etc. 9-arylxanthene compounds described in JP-A-10-92477, JP-A-11-273754, JP-A-11-273755, JP-A-2003-3273, etc., JP-A-10-93118, Triarylmethane compounds described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-31273, JP-A-9- 99744, JP-A No. 10-233238, JP-A No. 11-204821, JP-A No. 11-265738, J. Phys. Chem. , 2342, Vol. 91 (1987), J. MoI. Phys. Chem. B, 6272, Vol. 97 (1993), Electroanaly. Chem. , 31, Vol. 537 (2002), JP-A-2006-032260, J. Pat. Porphyrins Phthalocyanines, 230, Vol. 3 (1999), Angew. Chem. Int. Ed. , 373, Vol. 46 (2007), Langmuir, 5436, Vol. 24 (2008) etc., and the phthalocyanine compound, porphyrin compound, etc. can be mentioned.
Among these, it is particularly preferable to use metal complex compounds, coumarin compounds, polyene compounds, indoline compounds, and thiophene compounds.

多孔質の電子輸送層(7)に光増感化合物(12)を吸着させる方法としては、光増感化合物溶液中あるいは分散液中に電子輸送層(5)が形成された基板(1)を浸漬する方法、溶液あるいは分散液を電子輸送層に塗布して吸着させる方法を用いることができる。
前者の場合、浸漬法、ディップ法、ローラー法、エアーナイフ法等を用いることができ、後者の場合は、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン法、スプレー法等を用いることができる。
また、二酸化炭素などを用いた超臨界流体中で吸着させても構わない。
As a method for adsorbing the photosensitizing compound (12) to the porous electron transporting layer (7), the substrate (1) on which the electron transporting layer (5) is formed in the photosensitizing compound solution or dispersion is used. A dipping method, a method of applying a solution or dispersion liquid to the electron transport layer and adsorbing the same can be used.
In the former case, dipping method, dipping method, roller method, air knife method, etc. can be used, and in the latter case, wire bar method, slide hopper method, extrusion method, curtain method, spin method, spray method, etc. Can be used.
Further, it may be adsorbed in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like.

光増感化合物を吸着させる際、縮合剤を併用してもよい。
縮合剤は、無機物表面に物理的あるいは化学的に光増感化合物と電子輸送化合物を結合すると思われる触媒的作用をするもの、または化学量論的に作用し、化学平衡を有利に移動させるものの何れであってもよい。
更に、縮合助剤としてチオールやヒドロキシ化合物を添加してもよい。
When adsorbing the photosensitizing compound, a condensing agent may be used in combination.
The condensing agent has a catalytic action that seems to physically or chemically bond the photosensitizing compound and the electron transport compound to the inorganic surface, or acts stoichiometrically to favorably shift the chemical equilibrium. Either may be sufficient.
Furthermore, a thiol or a hydroxy compound may be added as a condensation aid.

光増感化合物を溶解、あるいは分散する溶媒は、水、メタノール、エタノール、あるいはイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、あるいはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸エチル、酢酸エチル、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサン等のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒を挙げることができ、これらは単独、あるいは2種以上の混合として用いることができる。   Solvents for dissolving or dispersing the photosensitizing compound are water, methanol, ethanol, alcohol solvents such as isopropyl alcohol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, or acetic acid. Ester solvents such as n-butyl, ether solvents such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or N-methyl-2-pyrrolidone Amido solvents, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromoben Halogenated hydrocarbon solvents such as ethylene, iodobenzene or 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o Examples include hydrocarbon solvents such as -xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene, and these can be used alone or as a mixture of two or more.

また、光増感化合物は、その種類によっては化合物間の凝集を抑制した方がより効果的に働くものが存在する(知られているように、全ての吸着は例外なく発熱(表面活性エネルギー低下又は内部潜熱の放出による活性度低下)を伴う)ため、凝集解離剤を併用しても構わない。
凝集解離剤としてはコール酸、ケノデオキシコール酸などのステロイド化合物、長鎖アルキルカルボン酸または長鎖アルキルホスホン酸が好ましく、用いる色素に対して適宜選ばれる。これら凝集解離剤の添加量は、色素1質量部に対して0.01〜500質量部が好ましく、0.1〜100質量部がより好ましい。
Some photosensitizing compounds work more effectively if they suppress aggregation between compounds (as is known, all adsorption is exothermic (reduction of surface active energy without exception)). Or a decrease in activity due to the release of internal latent heat)), and an aggregating and dissociating agent may be used in combination.
The aggregating / dissociating agent is preferably a steroid compound such as cholic acid or chenodeoxycholic acid, a long-chain alkyl carboxylic acid or a long-chain alkyl phosphonic acid, and is appropriately selected according to the dye used. The addition amount of these aggregating and dissociating agents is preferably 0.01 to 500 parts by mass, more preferably 0.1 to 100 parts by mass with respect to 1 part by mass of the dye.

これらを用い、光増感化合物、あるいは光増感化合物と凝集解離剤を吸着する際の温度としては、−50℃以上、200℃以下が好ましい。
また、この吸着は静置しても攪拌しながら行なっても構わない。
攪拌する場合の方法としては、スターラー、ボールミル、ペイントコンディショナー、サンドミル、アトライター、ディスパーザー、あるいは超音波分散等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
吸着に要する時間は、5秒以上、1000時間以下が好ましく、10秒以上、500時間以下がより好ましく、1分以上、150時間が更に好ましい。
また、吸着は暗所で行なうことが好ましい。
電解質層(9)は酸化還元対を含有する液体であってもよいし、液体電解質を適当なゲル化剤を用いてゲル化した擬固体であってもよいし、ホール輸送材料からなる固体であってもよい。
The temperature at which these are used to adsorb the photosensitizing compound or the photosensitizing compound and the aggregation / dissociation agent is preferably −50 ° C. or more and 200 ° C. or less.
Moreover, this adsorption may be carried out while standing or stirring.
Examples of the stirring method include, but are not limited to, a stirrer, a ball mill, a paint conditioner, a sand mill, an attritor, a disperser, and ultrasonic dispersion.
The time required for adsorption is preferably 5 seconds or more and 1000 hours or less, more preferably 10 seconds or more and 500 hours or less, and further preferably 1 minute or more and 150 hours.
Adsorption is preferably performed in a dark place.
The electrolyte layer (9) may be a liquid containing a redox couple, a pseudo solid obtained by gelling the liquid electrolyte with an appropriate gelling agent, or a solid made of a hole transport material. There may be.

液体である場合は、ヨウ素/ヨウ化物イオン、フェリシアン化物/フェロシアン化物、キノン/ヒドロキノンなどの酸化還元対と、ヨウ化リチウム、ターシャリーブチルピリジンなどの添加剤が、溶媒に溶解されてなるものが用いられる。溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトンなどの有機溶媒や、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩、ピロリジニウム塩などのイオン液体を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、これらの溶媒の2種以上を混合して用いることもできる。   In the case of a liquid, a redox couple such as iodine / iodide ion, ferricyanide / ferrocyanide, quinone / hydroquinone, and additives such as lithium iodide and tertiary butylpyridine are dissolved in a solvent. Things are used. As the solvent, organic solvents such as acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, and γ-butyrolactone, and ionic liquids such as imidazolium salt, pyridinium salt, and pyrrolidinium salt can be used. It is not limited. Moreover, 2 or more types of these solvents can also be mixed and used.

上記液体電解質に対してゲル化剤を添加し、擬固体として用いることもできる。ゲル化剤としては架橋性ポリマー、層状ケイ酸塩鉱物などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。   A gelling agent can be added to the liquid electrolyte to use it as a pseudo-solid. As the gelling agent, a crosslinkable polymer, a layered silicate mineral, or the like can be used, but is not limited thereto.

ホール輸送材料としては、公知のホール輸送性化合物が用いられ、その具体例としては特公昭34−5466号公報等に示されているオキサジアゾール化合物、特公昭45−555号公報等に示されているトリフェニルメタン化合物、特公昭52−4188号公報等に示されているピラゾリン化合物、特公昭55−42380号公報等に示されているヒドラゾン化合物、特開昭56−123544号公報等に示されているオキサジアゾール化合物、特開昭54−58445号公報に示されているテトラアリールベンジジン化合物、特開昭58−65440号公報あるいは特開昭60−98437号公報に示されているスチルベン化合物等を挙げることができ、単独でも2種以上の混合物でも構わない。
ホール輸送材料を用いた場合の電解質層の作製方法には特に制限はないが、製造コスト等を考慮した場合、特に湿式製膜法が好ましく、多孔体半導体層上に塗布する方法が好ましい。
この湿式製膜法を用いた場合、塗布方法は特に制限はなく、公知の方法に従って行なうことができる。例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、また、湿式印刷方法として、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等様々な方法を用いることができる。また、超臨界流体あるいは亜臨界流体中で製膜してもよい。
As the hole transporting material, known hole transporting compounds are used, and specific examples thereof include oxadiazole compounds disclosed in Japanese Patent Publication No. 34-5466 and the like, and Japanese Patent Publication No. 45-555. Triphenylmethane compounds, pyrazoline compounds shown in JP-B-52-4188, hydrazone compounds shown in JP-B-55-42380, etc., and JP-A-56-123544 Oxadiazole compounds, tetraarylbenzidine compounds disclosed in JP-A-54-58445, stilbene compounds disclosed in JP-A-58-65440 or JP-A-60-98437 These may be used alone or in combination of two or more.
There is no particular limitation on the method for producing the electrolyte layer when using the hole transport material, but in consideration of the manufacturing cost and the like, the wet film-forming method is particularly preferable, and the method of coating on the porous semiconductor layer is preferable.
When this wet film-forming method is used, the coating method is not particularly limited, and can be performed according to a known method. For example, dip method, spray method, wire bar method, spin coating method, roller coating method, blade coating method, gravure coating method, and wet printing methods such as relief printing, offset, gravure, intaglio printing, rubber printing, screen printing, etc. Can be used. Alternatively, the film may be formed in a supercritical fluid or a subcritical fluid.

触媒層(10)に用いる材料は、導電性を示す材料であれば特に制限されない。そして、電気化学的に安定であることが好ましい。
例えば、白金、カーボン、金、導電性ポリマーなどが挙げられる。
The material used for the catalyst layer (10) is not particularly limited as long as the material exhibits conductivity. And it is preferable that it is electrochemically stable.
For example, platinum, carbon, gold, a conductive polymer, etc. are mentioned.

触媒層の形成方法は公知の方法を用いることができ、例えば、スパッタ法、蒸着法、スプレー法、スピンコート法、化学気相成長法(CVD法)などが挙げられる。   A known method can be used as a method for forming the catalyst layer, and examples thereof include a sputtering method, a vapor deposition method, a spray method, a spin coating method, and a chemical vapor deposition method (CVD method).

次に実施例を示すが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Next, although an Example is shown, this invention is not limited to a following example.

[実施例1]
(分散体1の作製)
スラリーは以下の配合にて混合攪拌して作製した。
酸化チタン(1次粒径は15nm): 1重量部
エタノール: 9重量部
上記スラリーをホッパー(21)内に投入し、50MPaに加圧して図2に示す分散部で大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体1を作製した。
圧力はハネウェルセンソテック社製圧力トランスデューサTJEで測定した。
[Example 1]
(Preparation of Dispersion 1)
The slurry was prepared by mixing and stirring with the following composition.
Titanium oxide (primary particle size is 15 nm): 1 part by weight ethanol: 9 parts by weight The above slurry is put into a hopper (21), pressurized to 50 MPa and released to atmospheric pressure at the dispersion part shown in FIG. A dispersion 1 was produced.
The pressure was measured with a pressure transducer TJE manufactured by Honeywell Sensotec.

(印刷用分散体101の作製)
さらに以下の配合にて混合した後、エタノールを除去して印刷用分散体101を得た。
分散体1: 5重量部
テルピネオール: 1重量部
セルロース: 0.1重量部
(Preparation of dispersion for printing 101)
Furthermore, after mixing by the following composition, ethanol was removed and the dispersion 101 for printing was obtained.
Dispersion 1: 5 parts by weight Terpineol: 1 part by weight Cellulose: 0.1 part by weight

(印刷用散乱層用分散体104の作製)
スラリーは以下の配合にて混合攪拌して作製した。
酸化チタン(1次粒径は400nm): 1重量部
エタノール: 9重量部
上記スラリーをホッパー(21)内に投入し、50MPaに加圧して図2に示す分散部で大気圧まで開放しせん断を与えて、散乱層用分散体103を作製した。
(Preparation of scattering layer dispersion 104 for printing)
The slurry was prepared by mixing and stirring with the following composition.
Titanium oxide (primary particle size is 400 nm): 1 part by weight Ethanol: 9 parts by weight The above slurry is put into the hopper (21), pressurized to 50 MPa and released to atmospheric pressure at the dispersion part shown in FIG. A dispersion 103 for scattering layer was produced.

さらに以下の配合にて混合した後、エタノールを除去して印刷用散乱層用分散体104を得た。
散乱層用分散体103: 5重量部
テルピネオール: 1重量部
セルロース: 0.1重量部
Furthermore, after mixing with the following composition, ethanol was removed to obtain a dispersion 104 for a scattering layer for printing.
Dispersion for scattering layer 103: 5 parts by weight Terpineol: 1 part by weight Cellulose: 0.1 part by weight

(半導体電極の作製)
チタニウムテトラ−n−プロポキシド2ml、酢酸4ml、イオン交換水1ml、2−プロパノール40mlを混合し、FTOガラス基板上にスピンコートし、室温で乾燥後、空気中450℃で30分間焼成した。再度同一溶液を用いて、得た電極上に膜厚100nmになるようにスピンコートで塗布し、空気中450℃で30分間焼成して緻密な電子輸送層を形成した。
印刷用分散体101を、上記緻密な電子輸送層上に乾燥膜厚15μmになるように塗布し、さらに印刷用散乱層用分散体104を乾燥膜厚2μmになるように塗布し、室温で乾燥後、空気中500℃で30分間焼成した。更に、この電極を40mMに調整した四塩化チタン水溶液中に沈めて70℃、30分間静置した。水洗した後、再び空気中500℃で30分間焼成し、多孔質の電子輸送層を形成した。
(Production of semiconductor electrode)
Titanium tetra-n-propoxide (2 ml), acetic acid (4 ml), ion exchange water (1 ml), and 2-propanol (40 ml) were mixed, spin-coated on an FTO glass substrate, dried at room temperature, and baked at 450 ° C. for 30 minutes in air. Using the same solution again, it was applied on the obtained electrode by spin coating so as to have a film thickness of 100 nm, and baked in air at 450 ° C. for 30 minutes to form a dense electron transport layer.
The dispersion for printing 101 is applied on the dense electron transport layer so as to have a dry film thickness of 15 μm, and the dispersion for scattering layer 104 for printing is applied so as to have a dry film thickness of 2 μm, followed by drying at room temperature. Then, it baked for 30 minutes at 500 degreeC in the air. Furthermore, this electrode was immersed in an aqueous titanium tetrachloride solution adjusted to 40 mM and allowed to stand at 70 ° C. for 30 minutes. After washing with water, it was again fired in air at 500 ° C. for 30 minutes to form a porous electron transport layer.

(光電変換素子の作製)
上記酸化チタン半導体電極を、ルテニウム錯体として0.5mMに調整したN719色素[シス−ビス(イソチオシアナート)ビス(2,2’−ビピリジル−4,4’−ジカルボキシレート)ルテニウム(II)−ビス−テトラ−n−ブチルアンモニウム、Solaronix社製]のアセトニトリル/t−ブタノール(体積比1:1)混合溶液中に室温で2日間、暗所にて静置して光増感化合物を吸着させた。
(Preparation of photoelectric conversion element)
N719 dye [cis-bis (isothiocyanato) bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylate) ruthenium (II) −] prepared by adjusting the titanium oxide semiconductor electrode to 0.5 mM as a ruthenium complex. Bis-tetra-n-butylammonium, manufactured by Solaronix] in a mixed solution of acetonitrile / t-butanol (1: 1 by volume) at room temperature for 2 days to adsorb the photosensitizing compound. It was.

(太陽電池の作製)
FTOガラス基板上に、Ptをスパッタして作製した対極に電解液注入用穴を形成した。
そしてスペーサーフィルムを設置し、先に作製した光電変換素子を合わせ、アクリル系UV硬化樹脂を用いて封止した。
その後、アセトニトリルに、ヨウ化リチウム(LiI)0.1M、1−プロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウムヨーダイド0.6M、ヨウ素(I2)0.05M、4−tert−ブチルピリジン0.5Mを溶解させた電解質を対極に形成した穴から注入し、その後穴を封止して太陽電池1を作製した。
(Production of solar cells)
On the FTO glass substrate, an electrolyte injection hole was formed in the counter electrode produced by sputtering Pt.
And the spacer film was installed, the photoelectric conversion element produced previously was match | combined, and it sealed using acrylic UV hardening resin.
Thereafter, lithium iodide (LiI) 0.1M, 1-propyl-2,3-dimethylimidazolium iodide 0.6M, iodine (I2) 0.05M, 4-tert-butylpyridine 0.5M were added to acetonitrile. The dissolved electrolyte was injected from a hole formed in the counter electrode, and then the hole was sealed to produce a solar cell 1.

[実施例2]
実施例1と同様のスラリーを150MPaに加圧して図2に示す分散部で大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体2を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体2を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池2を得た。
[Example 2]
A slurry 2 similar to that of Example 1 was pressurized to 150 MPa, released to atmospheric pressure at the dispersion portion shown in FIG.
In the same manner as in Example 1, terpineol and cellulose were added and mixed, and then ethanol was removed to obtain a printing dispersion 2.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 2 was obtained.

[実施例3]
実施例1と同様のスラリーを250MPaに加圧して図2に示す分散部で大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体3を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体3を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池3を得た。
[Example 3]
A slurry 3 similar to that of Example 1 was pressurized to 250 MPa, released to atmospheric pressure at the dispersion portion shown in FIG.
Terpineol and cellulose were added and mixed in the same manner as in Example 1, and then ethanol was removed to obtain a printing dispersion 3.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 3 was obtained.

[実施例4]
実施例1と同様のスラリーを350MPaに加圧して図2に示す分散部で大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体4を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体4を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池4を得た。
[Example 4]
A slurry 4 similar to that of Example 1 was pressurized to 350 MPa, released to atmospheric pressure at the dispersion portion shown in FIG.
In the same manner as in Example 1, terpineol and cellulose were added and mixed, and then ethanol was removed to obtain dispersion 4 for printing.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 4 was obtained.

[実施例5]
実施例1と同様のスラリーを50MPaに加圧して図3に示す分散部で10MPaまで減圧した後、大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体5を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体5を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池5を得た。
[Example 5]
A slurry similar to that of Example 1 was pressurized to 50 MPa and depressurized to 10 MPa in the dispersion portion shown in FIG. 3, then released to atmospheric pressure and sheared to prepare Dispersion 5.
In the same manner as in Example 1, terpineol and cellulose were added and mixed, and then ethanol was removed to obtain a printing dispersion 5.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 5 was obtained.

[実施例6]
実施例1と同様のスラリーを350MPaに加圧して図3に示す分散部で70MPaまで減圧した後、大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体6を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体6を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池6を得た。
[Example 6]
A slurry similar to that of Example 1 was pressurized to 350 MPa and reduced in pressure to 70 MPa in the dispersion portion shown in FIG. 3, then released to atmospheric pressure and sheared to prepare dispersion 6.
Terpineol and cellulose were added and mixed in the same manner as in Example 1, and then ethanol was removed to obtain a printing dispersion 6.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 6 was obtained.

[実施例7]
実施例1と同様のスラリーを50MPaに加圧して図4に示す分散部で10MPa、8MPa、6MPa、4MPa、2MPaと多段的に圧力を開放し、大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体7を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体7を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池7を得た。
[Example 7]
A slurry similar to that of Example 1 was pressurized to 50 MPa, and the dispersion portion shown in FIG. 4 was used to release the pressure in a multistage manner, such as 10 MPa, 8 MPa, 6 MPa, 4 MPa, and 2 MPa. 7 was produced.
Terpineol and cellulose were added and mixed in the same manner as in Example 1, and then ethanol was removed to obtain a printing dispersion 7.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 7 was obtained.

[実施例8]
実施例1と同様のスラリーを350MPaに加圧して図4に示す分散部で70MPa、30MPa、15MPa、8MPa、3MPaと多段的に圧力を開放し、大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体8を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体8を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池8を得た。
[Example 8]
The same slurry as in Example 1 was pressurized to 350 MPa, and the dispersion part shown in FIG. 4 was used to release the pressure in a multistage manner, such as 70 MPa, 30 MPa, 15 MPa, 8 MPa, and 3 MPa. 8 was produced.
In the same manner as in Example 1, terpineol and cellulose were added and mixed, and then ethanol was removed to obtain a printing dispersion 8.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 8 was obtained.

[比較例1]
実施例1と同様のスラリーを40MPaに加圧して図2に示す分散部で大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体9を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体9を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池9を得た。
[Comparative Example 1]
A slurry 9 similar to that in Example 1 was pressurized to 40 MPa, released to atmospheric pressure at the dispersion portion shown in FIG.
In the same manner as in Example 1, terpineol and cellulose were added and mixed, and then ethanol was removed to obtain a printing dispersion 9.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 9 was obtained.

[比較例2]
実施例1と同様のスラリーを40MPaに加圧して図3に示す分散部で8MPaまで減圧した後、大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体10を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体10を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池10を得た。
[Comparative Example 2]
A slurry similar to that of Example 1 was pressurized to 40 MPa and reduced in pressure to 8 MPa in the dispersion portion shown in FIG. 3, then released to atmospheric pressure and sheared to prepare dispersion 10.
In the same manner as in Example 1, terpineol and cellulose were added and mixed, and then ethanol was removed to obtain a printing dispersion 10.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 10 was obtained.

[比較例3]
実施例1と同様のスラリーを40MPaに加圧して図4に示す分散部で8MPa、6MPa、4MPa、3MPa、2MPaと多段的に圧力を開放し、大気圧まで開放しせん断を与えて、分散体11を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体11を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池11を得た。
[Comparative Example 3]
A slurry similar to that in Example 1 was pressurized to 40 MPa, and the dispersion part shown in FIG. 4 was used to release the pressure in a multistage manner, such as 8 MPa, 6 MPa, 4 MPa, 3 MPa, and 2 MPa. 11 was produced.
In the same manner as in Example 1, terpineol and cellulose were added and mixed, and then ethanol was removed to obtain a printing dispersion 11.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 11 was obtained.

[比較例4]
実施例1と同様のスラリーをビーズミルにて分散させて、分散体12を作製した。
実施例1と同様にテルピネオールとセルロースを添加し、混合したのち、エタノールを除去して印刷用分散体12を得た。
実施例1と同様にして半導体電極、光電変換素子、太陽電池を作製し、太陽電池12を得た。
[Comparative Example 4]
Dispersion 12 was produced by dispersing the same slurry as in Example 1 using a bead mill.
In the same manner as in Example 1, terpineol and cellulose were added and mixed, and then ethanol was removed to obtain a dispersion 12 for printing.
A semiconductor electrode, a photoelectric conversion element, and a solar cell were produced in the same manner as in Example 1, and a solar cell 12 was obtained.

(評価)
印刷用分散体で作製した膜の透過率を測定した。測定は日本分光製紫外可視分光光度計V−660で行なった。膜厚10μm、波長500nmの透過率で評価した。
印刷用分散体で作製した膜の比表面積、平均細孔径を測定した。測定は(株)島津製作所製トライスター3020で行ない、BET法により算出した。サンプル作製は、スライドガラス上に塗布し、500℃で焼成して、5μmの膜とし、それを剥離して行なった。
太陽電池のIV測定を行ない変換効率を算出した。疑似太陽光照射下(AM1.5、100mW/cm)において行なった。
結果を表1に示した。
(Evaluation)
The transmittance of the film produced with the printing dispersion was measured. The measurement was performed with a UV-visible spectrophotometer V-660 manufactured by JASCO. Evaluation was made with a transmittance of 10 μm in film thickness and 500 nm in wavelength.
The specific surface area and average pore diameter of the film produced from the printing dispersion were measured. The measurement was performed with Tristar 3020 manufactured by Shimadzu Corporation, and the BET method was used. Sample preparation was performed on a slide glass and fired at 500 ° C. to form a 5 μm film, which was peeled off.
Conversion efficiency was calculated by performing IV measurement of the solar cell. The test was performed under simulated sunlight irradiation (AM1.5, 100 mW / cm 2 ).
The results are shown in Table 1.

Figure 2014010901
Figure 2014010901

本発明の分散体は色素増感太陽電池用途に好適であり、変換効率の高い色素増感太陽電池を作製することができるので、工業的に非常に大きな実用的価値を有するものである。   The dispersion of the present invention is suitable for dye-sensitized solar cell applications, and can produce a dye-sensitized solar cell with high conversion efficiency. Therefore, the dispersion of the present invention has a very large practical value industrially.

(図1〜図5について)
5 電子輸送層
11 流入孔
12 流出孔
13 減圧部
14 減圧部
15 減圧部
16 減圧部
17 減圧部
18 減圧部
21 ホッパー
22 ポンプ
23 分散部
24 分散体受け
(About FIGS. 1-5)
5 Electron transport layer 11 Inflow hole 12 Outflow hole 13 Decompression unit 14 Decompression unit 15 Decompression unit 16 Decompression unit 17 Decompression unit 18 Decompression unit 21 Hopper 22 Pump 23 Dispersion unit 24 Dispersion receiver

特許第2664194号公報Japanese Patent No. 2664194 特許第4279264号公報Japanese Patent No. 4279264

Nature,353(1991)737Nature, 353 (1991) 737 J.Am.Chem.Soc.,115(1993)6382J. et al. Am. Chem. Soc. , 115 (1993) 6382

Claims (5)

50MPa以上350MPa以下に加圧され液媒体中に半導体粒子を含むスラリーを圧力開放しせん断力を与えることにより分散処理された色素増感太陽電池用半導体粒子の分散体。   A dispersion of semiconductor particles for a dye-sensitized solar cell that has been subjected to a dispersion treatment by releasing the pressure of a slurry containing semiconductor particles in a liquid medium that has been pressurized to 50 MPa or more and 350 MPa or less and applying a shearing force. 前記加圧されたスラリーの圧力を多段的に減圧し圧力開放させることにより分散処理された請求項1に記載の色素増感太陽電池用半導体粒子の分散体。   The dispersion of semiconductor particles for a dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the dispersion is performed by reducing the pressure of the pressurized slurry in multiple stages and releasing the pressure. 請求項1または2に記載の分散体を用いた色素増感太陽電池。   A dye-sensitized solar cell using the dispersion according to claim 1. 液媒体中に半導体粒子を含むスラリーを50MPa以上350MPa以下に加圧する工程と、該加圧処理されたスラリーに、圧力開放下でせん断力を与えることにより分散処理する工程とを有することを特徴とする色素増感太陽電池用半導体粒子分散体の製造方法。   A step of pressurizing a slurry containing semiconductor particles in a liquid medium to 50 MPa or more and 350 MPa or less, and a step of dispersing the pressurized slurry by applying a shearing force under pressure release. A method for producing a semiconductor particle dispersion for a dye-sensitized solar cell. 色素増感太陽電池の製造方法であって、該太陽電池に用いる半導体粒子の分散体を、液媒体中に半導体粒子を含むスラリーを50MPa以上350MPa以下に加圧する工程と該加圧処理されたスラリーに、圧力開放下でせん断力を与えることにより分散処理する工程とを含む処理により製造する段階を含むことを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。   A method for producing a dye-sensitized solar cell, comprising a step of pressurizing a slurry containing semiconductor particles in a liquid medium to 50 MPa to 350 MPa in a dispersion of semiconductor particles used in the solar cell, and the pressure-treated slurry And a step of producing by a treatment including a step of performing a dispersion treatment by applying a shearing force under pressure release, a method for producing a dye-sensitized solar cell.
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WO2021232491A1 (en) * 2020-05-20 2021-11-25 浙江晶科能源有限公司 Slurry and humid-heat-attenuation-resistant photovoltaic cell

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