JP2016178102A - Photoelectric conversion element and secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion element capable of obtaining good photoelectric conversion properties even in the case of extremely faint light (from 10 Lux to 50 Lux) such as indoor light.SOLUTION: A photoelectric conversion element includes an electrode, a hole blocking layer, an electron transport layer, a hole transport layer and an electrode, in the order. The hole transport layer contains at least one basic compound represented by the following general formula (1). (In the formula, Rrepresents a straight or branched chain alkyl group, phenyl group, tolyl group or benzyl group.)SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は光電変換素子及び二次電池に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion element and a secondary battery.

近年、電子回路における駆動電力が非常に少なくなり、微弱な電力(μWオーダー)でもセンサ等の様々な電子部品を駆動することができるようになった。さらに、センサの活用に際し、その場で発電し消費できる自立電源(環境発電素子)への応用が期待されており、その中でも太陽電池(光電変換素子の一種)は光があればどこでも発電できる素子として注目を集めている。小型な環境発電素子は、様々な場所に配置することが可能となり、二次電池と組合せることで、交換不要な一次電池となり得る。発電性能向上は、更なる小型や、センサ情報を無線通信にて送信する回数を増やすことが可能となる。   In recent years, the driving power in electronic circuits has become very small, and various electronic components such as sensors can be driven even with weak power (μW order). Furthermore, when using sensors, it is expected to be applied to a self-supporting power source (environmental power generation element) that can generate and consume on the spot. Among them, solar cells (a type of photoelectric conversion element) are elements that can generate power anywhere if there is light. Has attracted attention as. A small-sized energy harvesting element can be arranged in various places, and can be combined with a secondary battery to be a primary battery that does not require replacement. The power generation performance can be improved by further reducing the size and increasing the number of times sensor information is transmitted by wireless communication.

太陽電池の中でも、スイスローザンヌ工科大学のGraetzelらが発表した色素増感型太陽電池は、微弱な室内光環境化においてアモルファスシリコン太陽電池以上の高い光電変換特性を有することが報告されている(非特許文献1参照)。
通常、LEDライトや蛍光灯などの室内光の照度は200Luxから1000Lux程度であり、太陽の直射光(およそ100000Lux)と比較し、非常に微弱な光である。環境発電素子が設置される場所は、室内光の直下ではなく、壁等に設定されることが多い。その場合、環境発電素子に照射される光は、更に微弱光となる。廊下等の壁は、10Luxから50Lux程度であり、超微弱光環境下でも高い変換効率が望まれる。
Among solar cells, dye-sensitized solar cells announced by Graetzel et al. Of Lausanne University of Technology have been reported to have higher photoelectric conversion characteristics than amorphous silicon solar cells in a weak indoor light environment (non- Patent Document 1).
Usually, the illuminance of indoor light such as an LED light or a fluorescent lamp is about 200 Lux to 1000 Lux, which is very weak light compared to direct sunlight (approximately 100000 Lux). The location where the energy harvesting element is installed is often set on a wall or the like, not directly under room light. In that case, the light irradiated to the energy harvesting element further becomes weak light. The walls of hallways and the like are about 10 Lux to 50 Lux, and high conversion efficiency is desired even in an ultra low light environment.

この太陽電池の構造は、透明導電性ガラス基板上に多孔質な金属酸化物半導体を設け、その表面に吸着した色素と、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、酸化チタン等の金属酸化物半導体電極を多孔質化して表面積を大きくしたこと、並びに色素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(例えば、特許文献1、非特許文献2、3参照)。   This solar cell has a structure in which a porous metal oxide semiconductor is provided on a transparent conductive glass substrate, a dye adsorbed on the surface thereof, an electrolyte having a redox pair, and a counter electrode. Graetzel et al. Significantly improved the photoelectric conversion efficiency by making a metal oxide semiconductor electrode such as titanium oxide porous to increase the surface area and adsorbing a ruthenium complex as a dye on a single molecule basis (for example, Patent Documents). 1, Non-Patent Documents 2 and 3).

発電性能が高い従来の電解液を用いた色素増感型太陽電池は、電解液の揮発や漏れ等の懸念がある。そこで、実用化を想定した際には、電解液の固体化が望まれる。従来から、次に示されるような発電性能の高い固体型色素増感型太陽電池の報告がされている。
1)無機半導体を用いたもの(例えば、非特許文献4参照)
2)低分子有機ホール輸送材料を用いたもの(例えば、特許文献2、非特許文献5、6参照)
3)導電性高分子を用いたもの(例えば、特許文献3、非特許文献7参照)
A dye-sensitized solar cell using a conventional electrolytic solution with high power generation performance has concerns about volatilization or leakage of the electrolytic solution. Therefore, when practical use is assumed, solidification of the electrolytic solution is desired. Conventionally, the following solid-state dye-sensitized solar cells with high power generation performance have been reported.
1) Using an inorganic semiconductor (for example, see Non-Patent Document 4)
2) A material using a low molecular weight organic hole transport material (for example, see Patent Document 2, Non-Patent Documents 5 and 6)
3) Using conductive polymer (for example, see Patent Document 3 and Non-Patent Document 7)

以上、これまでに検討されてきた固体型光電変換素子は、何れも擬似太陽光における発電性能のみ報告されており、室内光における発電性能は報告されていない。特に、超微小光環境下(10Luxから50Lux)における発電性能は全く報告されていない。   As described above, all of the solid-state photoelectric conversion elements that have been studied so far have been reported only for power generation performance in simulated sunlight, and no power generation performance for indoor light has been reported. In particular, no power generation performance has been reported in an ultra-fine light environment (10 Lux to 50 Lux).

そこで、本発明は上記課題を鑑み、室内光等の超微弱な照射光(10Luxから50Lux)の場合であっても、良好な光電変換性が得られる光電変換素子を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element that can obtain good photoelectric conversion properties even in the case of ultra-weak irradiation light (10 Lux to 50 Lux) such as room light. .

上記課題を解決するために、本発明の光電変換素子は、電極、ホールブロッキング層、電子輸送層、ホール輸送層及び電極をこの順に有する光電変換素子であって、前記ホール輸送層は、下記一般式(1)で表される少なくとも1つの塩基性化合物を含むことを特徴とする。
(式中、R1は直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、フェニル基、トリル基、またはベンジル基を表す。)
In order to solve the above problems, the photoelectric conversion element of the present invention is a photoelectric conversion element having an electrode, a hole blocking layer, an electron transport layer, a hole transport layer, and an electrode in this order. It contains at least one basic compound represented by the formula (1).
(In the formula, R 1 represents a linear or branched alkyl group, a phenyl group, a tolyl group, or a benzyl group.)

本発明によれば、室内光等の超微弱な照射光(10Luxから50Lux)の場合であっても、良好な光電変換性が得られる光電変換素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is the case of ultra weak irradiation lights (10 Lux to 50 Lux), such as room light, the photoelectric conversion element which can obtain favorable photoelectric conversion property can be provided.

本発明に係る光電変換素子の構造を表わす一例の概略図である。It is the schematic of an example showing the structure of the photoelectric conversion element which concerns on this invention.

以下、本発明に係る光電変換素子について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
本発明において光電変換素子とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子あるいは電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子を表し、具体的には太陽電池あるいはフォトダイオード等が挙げられる。
Hereinafter, the photoelectric conversion element according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and other embodiments, additions, modifications, deletions, and the like can be changed within a range that can be conceived by those skilled in the art, and any aspect is possible. As long as the functions and effects of the present invention are exhibited, the scope of the present invention is included.
In the present invention, the photoelectric conversion element refers to an element that converts light energy into electric energy or an element that converts electric energy into light energy, and specifically includes a solar cell or a photodiode.

光電変換素子の構成について図1に基づいて説明する。なお、図1は光電変換素子及び太陽電池の断面図の一例である。
本発明の光電変換素子は、二つの電極と、前記二つの電極の間に、ホールブロッキング層と、電子輸送層と、ホール輸送層とをこの順に有している。
図1に示す態様においては、基板1上に第一の電極2が形成され、第一の電極2上にホールブロッキング層3が形成され、ホールブロッキング層3上に電子輸送層4が形成され、電子輸送層4における電子輸送性材料に光増感材料5が吸着し、第一の電極2と対向する第二の電極7との間にホール輸送層6が挟み込まれた構成の例が図示されている。また、図1では、第一の電極2と第二の電極7が導通するようにリードライン8、9が設けられている構成の例が図示されている。以下、詳細を説明する。
尚、以下二つの電極のうち、基板側の電極を第一の電極とし、第一の電極と対抗する電極を第二の電極として説明する。
The structure of the photoelectric conversion element will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an example of a cross-sectional view of a photoelectric conversion element and a solar cell.
The photoelectric conversion element of the present invention has two electrodes and a hole blocking layer, an electron transport layer, and a hole transport layer in this order between the two electrodes.
In the embodiment shown in FIG. 1, the first electrode 2 is formed on the substrate 1, the hole blocking layer 3 is formed on the first electrode 2, the electron transport layer 4 is formed on the hole blocking layer 3, An example of a configuration in which the photosensitizing material 5 is adsorbed on the electron transporting material in the electron transport layer 4 and the hole transport layer 6 is sandwiched between the first electrode 2 and the second electrode 7 facing the first electrode 2 is illustrated. ing. FIG. 1 shows an example of a configuration in which lead lines 8 and 9 are provided so that the first electrode 2 and the second electrode 7 are electrically connected. Details will be described below.
Of the two electrodes, the electrode on the substrate side will be described as the first electrode, and the electrode facing the first electrode will be described as the second electrode.

<基板>
本発明に用いられる基板1としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。基板1は透明な材質のものが好ましく、例えばガラス、透明プラスチック板、透明プラスチック膜、無機物透明結晶体等が挙げられる。
<Board>
The substrate 1 used in the present invention is not particularly limited, and a known substrate can be used. The substrate 1 is preferably made of a transparent material, and examples thereof include glass, a transparent plastic plate, a transparent plastic film, and an inorganic transparent crystal.

<第一の電極>
本発明に用いられる第一の電極2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。
第一の電極の材料としては、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)、インジウム・亜鉛酸化物、ニオブ・チタン酸化物、グラフェン等が挙げられ、これらが単独あるいは複数積層されていてもよい。
第一の電極の厚さは5nm〜10μmが好ましく、50nm〜1μmがさらに好ましい。
<First electrode>
The first electrode 2 used in the present invention is not particularly limited as long as it is a conductive material that is transparent to visible light, and is a known one that is used for ordinary photoelectric conversion elements, liquid crystal panels, and the like. Can be used.
Examples of the material for the first electrode include 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), indium / tin oxide, and the like. Examples thereof include zinc oxide, niobium / titanium oxide, and graphene, and these may be used alone or in a plurality of layers.
The thickness of the first electrode is preferably 5 nm to 10 μm, more preferably 50 nm to 1 μm.

また、第一の電極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1上に設けることが好ましく、基板としては、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 first electrode is preferably provided on the substrate 1 made of a material transparent to visible light in order to maintain a certain hardness. Examples of the substrate include glass, a transparent plastic plate, a transparent plastic film, and an inorganic transparent material. A crystal or the like is used.

第一の電極と基板と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。   For example, FTO-coated glass, ITO-coated glass, zinc oxide: aluminum-coated glass, FTO-coated transparent plastic film, ITO-coated transparent plastic film can be used. Etc.

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、ストライプ状等、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。また抵抗を下げる目的で、金属リード線等を併用してもよい。
前記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を設ける方法により形成できる。
In addition, a transparent electrode obtained by doping tin oxide or indium oxide with cations or anions having different valences, a metal electrode having a structure capable of transmitting light, such as a mesh shape or a stripe shape, on a substrate such as a glass substrate But you can.
These may be used singly or as a mixture of two or more kinds or laminated ones. Further, for the purpose of reducing the resistance, a metal lead wire or the like may be used in combination.
Examples of the material of the metal lead wire include metals such as aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel. The metal lead wire can be formed by a method in which deposition is performed on the substrate by vapor deposition, sputtering, pressure bonding, or the like, and ITO or FTO is provided thereon.

<ホールブロッキング層>
本発明で用いられるホールブロッキング層3としては、可視光に対して透明であり、かつ電子輸送性材料であれば特に限定されるものではないが、特に酸化チタンが好ましい。また、電解質が電極と接して、電解質中のホールと電極表面の電子が再結合(いわゆる逆電子移動)することによる電力低下を抑制するために設けられる。このホールブロッキング層3の効果は、固体型色素増感型太陽電池において特に顕著である。これは、電解液を用いた湿式色素増感太陽電池と比較し、有機ホール輸送材料等を用いた固体型色素増感型太陽電池はホール輸送材料中のホールと電極表面の電子の再結合(逆電子移動)速度が速いことに起因している。
<Hole blocking layer>
The hole blocking layer 3 used in the present invention is not particularly limited as long as it is transparent to visible light and is an electron transporting material, but titanium oxide is particularly preferable. Further, it is provided in order to suppress a decrease in power due to recombination (so-called reverse electron transfer) of holes in the electrolyte and electrons on the electrode surface when the electrolyte is in contact with the electrode. The effect of the hole blocking layer 3 is particularly remarkable in the solid dye-sensitized solar cell. Compared with a wet dye-sensitized solar cell using an electrolyte solution, a solid dye-sensitized solar cell using an organic hole transport material or the like recombines holes in the hole transport material and electrons on the electrode surface ( This is due to the high speed of reverse electron transfer.

ホールブロッキング層の製膜方法は限定しないが、室内光における損失電流を抑制するためには、高い内部抵抗が必要であり、製膜方法も重要である。一般的には、湿式製膜となるゾルゲル法が挙げられるが、膜密度が低く十分に損失電流を抑制できない。そのため、より好ましくは、スパッタリング法などの乾式製膜であり、膜密度が十分に高く損失電流を抑制できる。   The method for forming the hole blocking layer is not limited, but high internal resistance is required to suppress the loss current in room light, and the film forming method is also important. In general, a sol-gel method for forming a wet film can be mentioned, but the film current is low and the loss current cannot be sufficiently suppressed. For this reason, dry film formation such as sputtering is more preferable, and the film density is sufficiently high and loss current can be suppressed.

このホールブロッキング層は、第一の電極2とホール輸送層6との電子的コンタクトを防ぐ目的でも形成される。このホールブロッキング層の膜厚は特に制限はないが、5nm〜1μmが好ましく、湿式製膜では500〜700nmがより好ましく、乾式製膜では10nm〜30nmがより好ましい。   This hole blocking layer is also formed for the purpose of preventing electronic contact between the first electrode 2 and the hole transport layer 6. The thickness of the hole blocking layer is not particularly limited, but is preferably 5 nm to 1 μm, more preferably 500 to 700 nm for wet film formation, and more preferably 10 nm to 30 nm for dry film formation.

<電子輸送層>
本発明の光電変換素子は、上記のホールブロッキング層3上に多孔質状の電子輸送層4を形成するものであり、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微粒子の分散液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。
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材料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。
したがって、電子輸送層の膜厚は100nm〜100μmが好ましい。
<Electron transport layer>
The photoelectric conversion element of the present invention forms the porous electron transport layer 4 on the hole blocking layer 3 and may be a single layer or a multilayer.
In the case of multiple layers, a dispersion of semiconductor fine 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.
Multi-layer coating is an effective means when the film thickness is insufficient with a single coating.
In general, as the thickness of the electron transport layer increases, the amount of supported photosensitizing material per unit projected area also 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.

前記半導体として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 semiconductor is not particularly limited, and a known semiconductor 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.

半導体微粒子のサイズに特に制限はないが、一次粒子の平均粒径は1〜100nmが好ましく、5〜50nmがより好ましい。
また、より大きい平均粒径の半導体微粒子を混合あるいは積層して入射光を散乱させる効果により、効率を向上させることも可能である。この場合の半導体の平均粒径は50〜500nmが好ましい。
Although there is no restriction | limiting in particular in the size of a semiconductor fine particle, 1-100 nm is preferable and, as for the average particle diameter of a primary particle, 5-50 nm is more preferable.
Further, the efficiency can be improved by the effect of scattering incident light by mixing or laminating semiconductor fine particles having a larger average particle diameter. In this case, the average particle size of the semiconductor is preferably 50 to 500 nm.

電子輸送層の作製方法には特に制限はなく、スパッタリング等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法が挙げられる。
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、半導体微粒子の粉末あるいはゾルを分散したペーストを調製し、電子集電電極基板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、公知の方法にしたが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。
There is no restriction | limiting in particular in the preparation methods of an electron carrying layer, The method of forming a thin film in vacuum, such as sputtering, and the wet film forming method are mentioned.
In view of the manufacturing cost and the like, a wet film forming method is particularly preferable, and a method in which a paste in which semiconductor fine particle powder or sol is dispersed is prepared and applied onto an electron collecting electrode substrate 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.

半導体微粒子の分散液を機械的粉砕、あるいはミルを使用して作製する場合、少なくとも半導体微粒子単独、あるいは半導体微粒子と樹脂の混合物を水あるいは有機溶剤に分散して形成される。
このときに使用される樹脂としては、たとえば、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。
When a dispersion of semiconductor fine particles is prepared by mechanical pulverization or using a mill, it is formed by dispersing at least semiconductor fine particles alone or a mixture of semiconductor fine particles and a resin in water or an organic solvent.
Examples of the resin used at this time include polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylic acid esters, and methacrylic acid esters, silicon resins, phenoxy resins, polysulfone resins, polyvinyl butyral resins, and polyvinyl resins. Formal resins, polyester resins, cellulose ester resins, cellulose ether resins, urethane resins, phenol resins, epoxy resins, polycarbonate resins, polyarylate resins, polyamide resins, polyimide resins and the like can be mentioned.

半導体微粒子を分散する溶媒としては、たとえば、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。   Examples of the solvent for dispersing the semiconductor fine particles include alcohol solvents such as water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and α-terpineol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, or Ester solvents such as n-butyl acetate, ether solvents such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or N-methyl-2-pyrrolidone Amide solvents such as dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenze , Halogenated hydrocarbon solvents such as bromobenzene, iodobenzene or 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene , Hydrocarbon solvents such as o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene. These can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

半導体微粒子の分散液、あるいはゾル−ゲル法等によって得られた半導体微粒子のペーストは、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。   In order to prevent re-aggregation of particles, a paste of semiconductor fine particles obtained by a dispersion of semiconductor fine particles or a sol-gel method is used, such as acids such as hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, polyoxyethylene (10) octylphenyl ether, etc. Surfactants, chelating agents such as acetylacetone, 2-aminoethanol, and ethylenediamine can be added.

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。
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.

半導体微粒子は、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。   The semiconductor fine particles are preferably subjected to firing, microwave irradiation, electron beam irradiation, or laser beam irradiation in order to bring the particles into electronic contact with each other after coating and to improve film strength and adhesion to the substrate. . These processes may be performed alone or in combination of two or more.

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、溶融したり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。   In the case of 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 increase or the substrate may melt, 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.

前記マイクロ波照射は、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。
The 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.

焼成後、半導体微粒子の表面積の増大や、光増感材料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。   For example, chemical plating or titanium trichloride using a titanium tetrachloride aqueous solution or a mixed solution with an organic solvent for the purpose of increasing the surface area of the semiconductor fine particles and increasing the electron injection efficiency from the photosensitizing material to the semiconductor fine particles after firing. Electrochemical plating using an aqueous solution may be performed.

直径が数十nmの半導体微粒子を焼結等によって積層した膜は、多孔質状態を形成する。このナノ多孔構造は、非常に高い表面積を持ち、その表面積はラフネスファクターを用いて表わすことができる。
このラフネスファクターは、基板に塗布した半導体微粒子の面積に対する多孔質内部の実面積を表わす数値である。したがって、ラフネスファクターは大きいほど好ましいが、電子輸送層の膜厚との関係もあり、本発明においては20以上が好ましい。
A film in which semiconductor fine particles having a diameter of several tens of nanometers are stacked by sintering or the like forms a porous state. This nanoporous structure has a very high surface area, which can be expressed using a roughness factor.
The roughness factor is a numerical value representing the actual area inside the porous body relative to the area of the semiconductor fine particles applied to the substrate. Accordingly, the roughness factor is preferably as large as possible, but is also related to the film thickness of the electron transport layer, and is preferably 20 or more in the present invention.

<光増感材料>
本発明では変換効率のさらなる向上のため、光増感材料を電子輸送層4である電子輸送性半導体の表面に吸着させる。
光増感材料5は、使用される励起光により光励起される化合物であれば上記に限定されないが、具体的には以下の化合物も挙げられる。
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号公報、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号公報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号公報等に記載の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号公報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号公報、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。
<Photosensitizing material>
In the present invention, in order to further improve the conversion efficiency, the photosensitizing material is adsorbed on the surface of the electron transporting semiconductor that is the electron transporting layer 4.
The photosensitizing material 5 is not limited to the above as long as it is a compound that is photoexcited by the excitation light used, and specific examples thereof include 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. Phys. Chem. C, 7224, Vol. 111 (2007), and the like. No. 95450, Chem. Commun., 4887 (2007), etc., JP 2003-264010 A, JP 2004-63274 A, JP 2004-115636 A, JP 2004-200068 A. Publication, JP 2004-235052 A, J. Am. Chem. Soc., 12218, Vol. 126 (2004), Chem. Commun., 3036 (2003), Angew. Chem. Int. Ed., 1923, Vol. .47 (2008) etc. Compounds, thiophene compounds described in J. Am. Chem. Soc., 16701, Vol. 128 (2006), J. Am. Chem. Soc., 14256, Vol. 128 (2006), etc., JP-A-11-86916 Cyanine dyes described in JP-A-11-214730, JP-A-2000-106224, JP-A-2001-76773, JP-A-2003-7359, etc., JP-A-11-214731, Merocyanine dyes described in Kaihei 11-238905, JP-A-2001-52766, JP-A-2001-76775, JP-A-2003-7360, etc., JP-A-10-92477, JP-A-11-273754 9-arylxanthene compounds, JP-A-10-93118, JP-A-2003-31 described in JP-A-11-273755, JP-A-2003-31273, and the like. 273, etc., JP-A-9-199744, JP-A-10-233238, JP-A-11-204821, JP-A-11-265738, J. Phys. Chem. , 2342, Vol. 91 (1987), J. Phys. Chem. B, 6272, Vol. 97 (1993), Electroanal. Chem., 31, Vol. 537 (2002), JP 2006-032260, J Porphyrins Phthalocyanines, 230, Vol. 3 (1999), Angew. Chem. Int. Ed., 373, Vol. 46 (2007), Langmuir, 5436, Vol. 24 (2008), etc. Etc. Among these, it is particularly preferable to use metal complex compounds, coumarin compounds, polyene compounds, indoline compounds, and thiophene compounds.

更に好ましくは、三菱製紙社製の下記構造式(4)で表されるD131、下記構造式(5)で表されるD102、下記構造式(6)で表されるD358が挙げられる。
More preferably, D131 represented by the following structural formula (4) manufactured by Mitsubishi Paper Industries, D102 represented by the following structural formula (5), and D358 represented by the following structural formula (6) are exemplified.

電子輸送層4に光像感材料5を吸着させる方法としては、光増感材料溶液中あるいは分散液中に半導体微粒子を含有する電子集電電極を浸漬する方法、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、ローラ法、エアーナイフ法等を用いることができる。
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 photoimageable material 5 to the electron transport layer 4, a method of immersing an electron current collecting electrode containing semiconductor fine particles in a photosensitizing material solution or dispersion, a solution or dispersion is used as an electron transport layer. It is possible to use a method of applying to and adsorbing to the surface.
In the former case, an immersion method, a dip method, a roller method, an air knife method, or the like can be used.
In the latter case, a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, a spray method, or the like can be used.
Further, it may be adsorbed in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like.

光増感材料を吸着させる際、縮合剤を併用してもよい。
前記縮合剤は、無機物表面に物理的あるいは化学的に光増感材料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。
さらに、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 material, a condensing agent may be used in combination.
The condensing agent has a catalytic action that seems to physically or chemically bind the photosensitizing material and the electron transport compound to the inorganic surface, or acts stoichiometrically to advantageously shift the chemical equilibrium. Any of them may be used.
Furthermore, a thiol or a hydroxy compound may be added as a condensation aid.

光増感材料を溶解、あるいは分散する溶媒としては、たとえば、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。
Examples of the solvent for dissolving or dispersing the photosensitizing material include alcohol solvents such as water, methanol, ethanol, and isopropyl alcohol,
Ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone,
Ester solvents such as ethyl formate, ethyl acetate, or n-butyl acetate,
Ether solvents such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane;
Amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or N-methyl-2-pyrrolidone,
Halogenated hydrocarbon solvents such as dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, or 1-chloronaphthalene,
Hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene or cumene System solvents can be mentioned, and these can be used alone or as a mixture of two or more.

また、光増感材料は、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ため、凝集解離剤を併用しても構わない。
前記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。
これらを用い、光増感材料、あるいは光増感材料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。
Further, depending on the type of photosensitizing material, there are materials that work more effectively when the aggregation between the compounds is suppressed. Therefore, 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.
The temperature at the time of adsorbing the photosensitizing material or the photosensitizing material and the aggregation / dissociation agent using these is preferably from −50 ° C. to 200 ° C.

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。
前記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時間がさらに好ましい。
また、吸着は暗所で行なうことが好ましい。
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.

<ホール輸送層>
一般的にホール輸送層としては、酸化還元対を有機溶媒に溶解した電解液、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体をポリマーマトリックスに含浸したゲル電解質、酸化還元対を含有する溶融塩、固体電解質、無機ホール輸送材料、有機ホール輸送材料等が用いられるが、本発明におけるホール輸送層6は、前記構造式(1)で表される少なくとも1つの塩基性化合物を含有することが重要であり、更に有機ホール輸送材料を含有することが好ましい。
<Hole transport layer>
Generally, as a hole transport layer, an electrolyte solution in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, a gel electrolyte in which a liquid in which the redox couple is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix, a molten salt containing the redox couple, a solid An electrolyte, an inorganic hole transport material, an organic hole transport material, or the like is used. It is important that the hole transport layer 6 in the present invention contains at least one basic compound represented by the structural formula (1). Further, it is preferable to further contain an organic hole transport material.

本発明におけるホール輸送層は、単層構造でも異なる化合物からなる積層構造でも構わない。積層構造の場合、第二の電極7に近いホール輸送層のホール輸送材料は、高分子材料を用いることが好ましい。
製膜性に優れる高分子材料を用いることで多孔質状の電子輸送層の表面をより平滑化することができ、光電変換特性を向上することができるためである。
また、高分子材料は多孔質状の電子輸送層内部へ浸透することが困難であるため、逆に多孔質状の電子輸送層表面の被覆にも優れ、電極を設ける際の短絡防止にも効果を発揮するため、より高い性能を得ることが可能となる。
The hole transport layer in the present invention may be a single layer structure or a laminated structure composed of different compounds. In the case of a laminated structure, it is preferable to use a polymer material as the hole transport material of the hole transport layer close to the second electrode 7.
This is because the surface of the porous electron transport layer can be further smoothed and the photoelectric conversion characteristics can be improved by using a polymer material having excellent film forming properties.
In addition, since it is difficult for the polymer material to penetrate into the porous electron transport layer, it is excellent in covering the surface of the porous electron transport layer and is effective in preventing a short circuit when an electrode is provided. Therefore, higher performance can be obtained.

単層構造において用いられる有機ホール輸送材料としては、公知の有機ホール輸送性化合物が用いられる。
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る。
As the organic hole transport material used in the single layer structure, a known organic hole transport compound is used.
Specific examples thereof include oxadiazole compounds disclosed in JP-B No. 34-5466, triphenylmethane compounds disclosed in JP-B No. 45-555, JP-B No. 52-4188, and the like. Pyrazoline compounds shown, hydrazone compounds shown in JP-B-55-42380, oxadiazole compounds shown in JP-A-56-123544, etc., JP-A-54-58445 And the stilbene compounds disclosed in JP-A-58-65440 and JP-A-60-98437.

その中でも、J. Am. Chem. Soc., 133 (2011) 18042(非特許文献5)や、J. Am. Chem. Soc., 135 (2013) 7378(非特許文献6)記載の下記構造式(3)で表される有機ホール輸送材料(2,2’,7,7’−tetrakis(N,N−di−p−methoxyphenylamino)−9,9’−spirobifluorene:spiro−OMeTAD)は特に優れた光電変換特性を示す。spiro−OMeTADは、高いホール移動度を有している他に、2つのベンジジン骨格分子が捻れて結合している。そのため、球状に近い電子雲を形成しており、分子間におけるホッピング伝道性が良好であることにより優れた光電変換特性を示す。また可溶性も高く各種有機溶媒に溶解し、アモルファス(結晶構造をもたない無定形物質)であるため、多孔質状の電子輸送層に密に充填されやすく、固体型色素増感型太陽電池にとって有用な特性を有している。さらに、450nm以上の光吸収特性を有さないために、光増感材料に効率的に光吸収をさせることができ、固体型色素増感型太陽電池にとって有用な特性を有している。spiro−OMeTADからなるホール輸送層の膜厚は限定されないが、多孔質状の電子輸送層の細孔に入り込んだ構造を有することが好ましく、電子輸送層上に0.01μm以上が好ましく、0.1〜10μm程度がより好ましい。   Among them, the following structural formulas described in J. Am. Chem. Soc., 133 (2011) 18042 (non-patent document 5) and J. Am. Chem. Soc., 135 (2013) 7378 (non-patent document 6) The organic hole transport material (2,2 ′, 7,7′-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamino) -9,9′-spirobifluorene: spiro-OMeTAD) represented by (3) is particularly excellent. The photoelectric conversion characteristics are shown. In spiro-OMeTAD, in addition to high hole mobility, two benzidine skeleton molecules are twisted and bonded. Therefore, a nearly spherical electron cloud is formed, and excellent photoelectric conversion characteristics are exhibited due to good hopping transmission between molecules. In addition, it is highly soluble, soluble in various organic solvents, and is amorphous (amorphous material having no crystal structure), so it is easy to be densely packed in the porous electron transport layer, which is useful for solid dye-sensitized solar cells. Has useful properties. Furthermore, since it does not have a light absorption characteristic of 450 nm or more, the photosensitizing material can efficiently absorb light, and has characteristics useful for a solid dye-sensitized solar cell. The film thickness of the hole transport layer made of spiro-OMeTAD is not limited, but preferably has a structure that enters the pores of the porous electron transport layer, preferably 0.01 μm or more on the electron transport layer. About 1 to 10 μm is more preferable.

積層構造において用いられる第二の電極7に近いホール輸送層に用いられる高分子材料としては、公知のホール輸送性高分子材料が用いられる。
その具体例としては、ポリ(3−n−ヘキシルチオフェン)、ポリ(3−n−オクチルオキシチオフェン)、ポリ(9,9’−ジオクチル−フルオレン−コ−ビチオフェン)、ポリ(3,3’’’−ジドデシル−クォーターチオフェン)、ポリ(3,6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(2,5−ビス(3−デシルチオフェン−2−イル)チエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(3,4−ジデシルチオフェン−コ−チエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(3,6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン−コ−チエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(3,6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン−コ−チオフェン)、ポリ(3.6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン−コ−ビチオフェン)等のポリチオフェン化合物、
ポリ[2−メトキシー5−(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン]、ポリ[2−メトキシー5−(3,7−ジメチルオクチルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン]、ポリ[(2−メトキシ−5−(2−エチルフェキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン)−コ−(4,4’−ビフェニレンービニレン)]等のポリフェニレンビニレン化合物、
ポリ(9,9’−ジドデシルフルオレニル−2,7−ジイル)、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレン)−alt−コ−(9,10−アントラセン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレン)−alt−コ−(4,4’−ビフェニレン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレン)−alt−コ−(2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジイル)−コ−(1,4−(2,5−ジヘキシルオキシ)ベンゼン)]等のポリフルオレン化合物、
ポリ[2,5−ジオクチルオキシ−1,4−フェニレン]、ポリ[2,5−ジ(2−エチルヘキシルオキシー1,4−フェニレン]等のポリフェニレン化合物、
ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−コ−(N,N’−ジフェニル)−N,N’−ジ(p−ヘキシルフェニル)−1,4−ジアミノベンゼン]、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−コ−(N,N’−ビス(4−オクチルオキシフェニル)ベンジジン−N,N’−(1,4−ジフェニレン)]、ポリ[(N,N’−ビス(4−オクチルオキシフェニル)ベンジジン−N,N’−(1,4−ジフェニレン)]、ポリ[(N,N’−ビス(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)ベンジジン−N,N’−(1,4−ジフェニレン)]、ポリ[フェニルイミノ−1,4−フェニレンビニレン−2,5−ジオクチルオキシ−1,4−フェニレンビニレン−1,4−フェニレン]、ポリ[p−トリルイミノ−1,4−フェニレンビニレン−2,5−ジ(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン−1,4−フェニレン]、ポリ[4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニルイミノ−1,4−ビフェニレン]等のポリアリールアミン化合物、
ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−コ−(1,4−ベンゾ(2,1’,3)チアジアゾール]、ポリ(3,4−ジデシルチオフェン−コ−(1,4−ベンゾ(2,1’,3)チアジアゾール)等のポリチアジアゾール化合物を挙げることができる。
As the polymer material used for the hole transport layer close to the second electrode 7 used in the laminated structure, a known hole transport polymer material is used.
Specific examples thereof include poly (3-n-hexylthiophene), poly (3-n-octyloxythiophene), poly (9,9′-dioctyl-fluorene-co-bithiophene), poly (3,3 ″ '-Didodecyl-quarterthiophene), poly (3,6-dioctylthieno [3,2-b] thiophene), poly (2,5-bis (3-decylthiophen-2-yl) thieno [3,2-b Thiophene), poly (3,4-didecylthiophene-co-thieno [3,2-b] thiophene), poly (3,6-dioctylthieno [3,2-b] thiophene-co-thieno [3, 2-b] thiophene), poly (3,6-dioctylthieno [3,2-b] thiophene-co-thiophene), poly (3.6-dioctylthieno [3,2-b] thiophene-co-bithiophene) Polythiophene compounds such as
Poly [2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene], poly [2-methoxy-5- (3,7-dimethyloctyloxy) -1,4-phenylenevinylene], poly [( 2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene) -co- (4,4′-biphenylene-vinylene)] and the like,
Poly (9,9′-didodecylfluorenyl-2,7-diyl), poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -alt-co- (9,10-anthracene)] , Poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -alt-co- (4,4′-biphenylene)], poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -Alt-co- (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene)], poly [(9,9-dioctyl-2,7-diyl) -co- (1,4- (2,5-dihexyloxy) benzene)] and the like,
Polyphenylene compounds such as poly [2,5-dioctyloxy-1,4-phenylene] and poly [2,5-di (2-ethylhexyloxy-1,4-phenylene];
Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (N, N′-diphenyl) -N, N′-di (p-hexylphenyl) -1,4-diamino Benzene], poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (N, N′-bis (4-octyloxyphenyl) benzidine-N, N ′-(1, 4-diphenylene)], poly [(N, N′-bis (4-octyloxyphenyl) benzidine-N, N ′-(1,4-diphenylene)]], poly [(N, N′-bis (4- (2-Ethylhexyloxy) phenyl) benzidine-N, N ′-(1,4-diphenylene)], poly [phenylimino-1,4-phenylenevinylene-2,5-dioctyloxy-1,4-phenylenevinylene- 1,4-phenylene], poly p-tolylimino-1,4-phenylenevinylene-2,5-di (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene-1,4-phenylene], poly [4- (2-ethylhexyloxy) phenylimino- 1,4-biphenylene] and other polyarylamine compounds,
Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (1,4-benzo (2,1 ′, 3) thiadiazole], poly (3,4-didecylthiophene- Mention may be made of polythiadiazole compounds such as co- (1,4-benzo (2,1 ′, 3) thiadiazole).

この中で、キャリア移動度やイオン化ポテンシャルを考慮するとポリチオフェン化合物とポリアリールアミン化合物が特に好ましい。   Of these, polythiophene compounds and polyarylamine compounds are particularly preferred in consideration of carrier mobility and ionization potential.

また、上記に示した有機ホール輸送材料に各種添加剤を加えても構わない。
添加剤としては、ヨウ素、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化銅、ヨウ化鉄、ヨウ化銀等の金属ヨウ化物、
ヨウ化テトラアルキルアンモニウム、ヨウ化ピリジニウム等の4級アンモニウム塩、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、臭化カルシウム等の金属臭化物、
臭化テトラアルキルアンモニウム、臭化ピリジニウム等の4級アンモニウム化合物の臭素塩、
塩化銅、塩化銀等の金属塩化物、酢酸銅、酢酸銀、酢酸パラジウム等の酢酸金属塩、
硫酸銅、硫酸亜鉛等の金属硫酸塩、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、
ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、
ビオロゲン色素、ヒドロキノン等、ヨウ化1,2−ジメチル−3−n−プロピルイミダゾイニウム塩、ヨウ化1−メチル−3−n−ヘキシルイミダゾリニウム塩、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウムトリフロオロメタンスルホン酸塩、1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムノナフルオロブチルスルホン酸塩、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチル)スルホニルイミド等のInorg.Chem.35(1996)1168に記載のイオン液体、ピリジン、4−t−ブチルピリジン、ベンズイミダゾール等の塩基性化合物、
リチウムトリフルオロメタンスルホニルイミド、リチウムジイソプロピルイミド等のリチウム化合物を挙げることができる。
イオン液体のイミダゾリウム化合物を含むことが好ましい。
Moreover, you may add various additives to the organic hole transport material shown above.
Additives include iodine, lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, calcium iodide, copper iodide, iron iodide, silver iodide and other metal iodides,
Quaternary ammonium salts such as tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, metal bromides such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide, calcium bromide,
Bromine salts of quaternary ammonium compounds such as tetraalkylammonium bromide and pyridinium bromide,
Metal chlorides such as copper chloride and silver chloride, metal acetates such as copper acetate, silver acetate and palladium acetate,
Metal sulfates such as copper sulfate and zinc sulfate, metal complexes such as ferrocyanate-ferricyanate, ferrocene-ferricinium ion,
Sulfur compounds such as sodium polysulfide, alkylthiol-alkyldisulfides,
Viologen dye, hydroquinone, 1,2-dimethyl-3-n-propylimidazolinium iodide, 1-methyl-3-n-hexylimidazolinium iodide, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazo Inorg. Such as lithium trifluoromethanesulfonate, 1-methyl-3-butylimidazolium nonafluorobutylsulfonate, 1-methyl-3-ethylimidazolium bis (trifluoromethyl) sulfonylimide. Chem. 35 (1996) 1168, basic compounds such as pyridine, 4-t-butylpyridine, benzimidazole,
Examples of the lithium compound include lithium trifluoromethanesulfonylimide and lithium diisopropylimide.
It preferably contains an ionic liquid imidazolium compound.

本発明の光電変換素子は、ホール輸送層が下記一般式(1)で表される少なくとも1つの塩基性化合物を含むことで、光電変換素子における内部抵抗がより高まり、室内光等の超微弱光(10Luxから50Lux)における損失電流を低減することができる。また、一般式(1)で表される塩基性化合物は、ジベンジル骨格を有するアミン誘導体であり、前記構造式(3)で表されるホール輸送材料より酸化電位は高く、ホール輸送を阻害することがない。ジアルキル骨格を有するアミン誘導体は、酸化電位が低く、ホール輸送を阻害する。よって、ジベンジル骨格を有するアミン誘導体は、高い塩基性とホール輸送阻害しない酸化電位を有することで、ホール輸送層に添加することで、適度な内部抵抗を得ることができることがわかった。
(式中、R1は直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、フェニル基、トリル基、またはベンジル基を表す。)
In the photoelectric conversion element of the present invention, the hole transport layer contains at least one basic compound represented by the following general formula (1), whereby the internal resistance of the photoelectric conversion element is further increased, and ultra-weak light such as room light is generated. Loss current at (10 Lux to 50 Lux) can be reduced. In addition, the basic compound represented by the general formula (1) is an amine derivative having a dibenzyl skeleton, and has a higher oxidation potential than the hole transport material represented by the structural formula (3) and inhibits hole transport. There is no. An amine derivative having a dialkyl skeleton has a low oxidation potential and inhibits hole transport. Therefore, it was found that an amine derivative having a dibenzyl skeleton has a high basicity and an oxidation potential that does not inhibit hole transport, so that an appropriate internal resistance can be obtained by adding it to the hole transport layer.
(In the formula, R 1 represents a linear or branched alkyl group, a phenyl group, a tolyl group, or a benzyl group.)

前記R1の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基としては、炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖のアルキル基が好ましい。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ターシャルブチル基等が好ましい。 The linear or branched alkyl group for R 1 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. For example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a tertiary butyl group and the like are preferable.

以下に一般式(1)における具体的な例示化合物を下記に記すが、何らこれらに限定されるものではない。
Specific examples of the compound represented by the general formula (1) are shown below, but are not limited thereto.

前記前記一般式(1)で表される塩基性化合物のホール輸送層中の添加量は、有機ホール輸送材料100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましく、5質量部以上15質量部以下であることがより好ましい。   The addition amount of the basic compound represented by the general formula (1) in the hole transport layer is preferably 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the organic hole transport material. It is more preferable that the amount is not less than 15 parts by mass.

本発明においては、前記ホール輸送層に、前記一般式(1)で表される少なくとも1つの塩基性化合物に加えて、更に下記一般式(2)で表される少なくとも1つの塩基性化合物とを添加することで、特に高い開放電圧を得ることができる。
また、光電変換素子における内部抵抗が高まり、室内光等の微弱光における損失電流を低減することができる。よって、従来の塩基性化合物より高い開放電圧を得られる。
(式中、R2、R3は置換もしくは無置換のアルキル基または芳香族炭化水素基を表し、同一でも異なっていてもよい。また、R2、R3は互いに結合し、窒素原子を含む置換もしくは無置換の複素環基を形成してもよい。)
2、R3の置換もしくは無置換のアルキル基または芳香族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ターシャルブチル基、トリル基、ビフェニル基等が好ましい。
In the present invention, in addition to at least one basic compound represented by the general formula (1), the hole transport layer further includes at least one basic compound represented by the following general formula (2). By adding, a particularly high open circuit voltage can be obtained.
Further, the internal resistance of the photoelectric conversion element is increased, and the loss current in weak light such as room light can be reduced. Therefore, an open circuit voltage higher than that of a conventional basic compound can be obtained.
(Wherein R 2 and R 3 represent a substituted or unsubstituted alkyl group or an aromatic hydrocarbon group, which may be the same or different. R 2 and R 3 are bonded to each other and contain a nitrogen atom. (A substituted or unsubstituted heterocyclic group may be formed.)
As the substituted or unsubstituted alkyl group or aromatic hydrocarbon group for R 2 and R 3 , a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a tertiary butyl group, a tolyl group, a biphenyl group and the like are preferable.

従来から前記一般式(2)で表される化合物である下記化合物No.2−1に表される塩基性化合物に分類される化合物自体は知られている。また、その一部の化合物は、ヨウ素電解液型色素増感太陽電池においては、塩基性化合物として用いることが知られている。しかし、これは開放電圧が高いが、短絡電流密度が大幅に減少し、光電変換特性は著しく悪化することが報告されている。   Conventionally, the following compound No. which is a compound represented by the general formula (2) is used. The compound itself classified into the basic compound represented by 2-1 is known. Some of these compounds are known to be used as basic compounds in iodine electrolyte dye-sensitized solar cells. However, it is reported that although the open circuit voltage is high, the short circuit current density is greatly reduced, and the photoelectric conversion characteristics are significantly deteriorated.

本発明のホール輸送層は、有機ホール輸送材料を用いることが好ましく、前記ヨウ素電解液等による正孔輸送モデルとは異なるものである。したがって、短絡電流密度の低下量が少なく、高い開放電圧が得られることで、優れた光電変換特性を得ることができる。さらに、報告例が少ない室内光等の微弱光における光電変換する際に、特に際立って優位性が現れることを検証することができた。   The hole transport layer of the present invention preferably uses an organic hole transport material, which is different from the hole transport model by the iodine electrolyte solution or the like. Therefore, the amount of decrease in the short-circuit current density is small, and a high open circuit voltage can be obtained, whereby excellent photoelectric conversion characteristics can be obtained. Furthermore, when photoelectric conversion was performed in weak light such as room light, which is rarely reported, it was verified that a particularly significant advantage appears.

以下に一般式(2)における具体的な例示化合物を下記に記すが、何らこれらに限定されるものではない。構造式の横に日化辞番号を示した。
Specific examples of the compound represented by the general formula (2) are shown below, but are not limited thereto. The Nikkaji number is shown next to the structural formula.

前記前記一般式(2)で表される塩基性化合物のホール輸送層中の添加量は、有機ホール輸送材料100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましく、5質量部以上15質量部以下であることがより好ましい。   The addition amount of the basic compound represented by the general formula (2) in the hole transport layer is preferably 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the organic hole transport material. It is more preferable that the amount is not less than 15 parts by mass.

また導電性を向上させる目的で、有機ホール輸送材料の一部をラジカルカチオンにするための酸化剤を添加しても構わない。
その酸化剤としては、ヘキサクロロアンチモン酸トリス(4−ブロモフェニル)アミニウム、ヘキサフルオロアンチモネート銀、ニトロソニウムテトラフルオボラート、硝酸銀、コバルト錯体系化合物等が挙げられる。
この酸化剤の添加によって全ての有機ホール輸送材料が酸化される必要はなく、一部のみが酸化されていればよい。また添加した酸化剤は添加した後、系外に取り出しても、取り出さなくてもよい。
Moreover, you may add the oxidizing agent for making a part of organic hole transport material into a radical cation for the purpose of improving electroconductivity.
Examples of the oxidizing agent include tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate, silver hexafluoroantimonate, nitrosonium tetrafluorate, silver nitrate, and a cobalt complex compound.
It is not necessary for all organic hole transport materials to be oxidized by the addition of the oxidizing agent, and only a part of the hole transporting material needs to be oxidized. The added oxidizing agent may be taken out of the system after the addition or may not be taken out.

ホール輸送層は光像感材料を担持した電子輸送層4の上に、直接ホール輸送層を形成する。ホール輸送層の作製方法には特に制限はなく、真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法が挙げられる。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、電子輸送層上に塗布する方法が好ましい。   As the hole transport layer, a hole transport layer is formed directly on the electron transport layer 4 carrying the photoimageable material. There is no restriction | limiting in particular in the preparation methods of a hole transport layer, The method of forming a thin film in vacuum, such as vacuum deposition, and the wet film forming method are mentioned. In consideration of the manufacturing cost and the like, a wet film forming method is particularly preferable, and a method of coating on the electron transport layer is preferable.

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、公知の方法にしたが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臨界点より低い温度・圧力の亜臨界流体中で製膜してもよい。   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 having a temperature and pressure lower than the critical point.

前記超臨界流体は、気体と液体が共存できる限界(臨界点)を超えた温度・圧力領域において非凝集性高密度流体として存在し、圧縮しても凝集せず、臨界温度以上、かつ臨界圧力以上の状態にある流体である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、臨界温度が低いものが好ましい。
超臨界流体としては、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、窒素、水、メタノール、エタノール、n−ブタノールなどのエルコール系溶媒、エタン、プロパン、2,3−ジメチルブタン、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素系溶媒、塩化メチレン、クロロトリフロロメタンなどのハロゲン系溶媒、ジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒が好適である。これらの中でも、二酸化炭素は、臨界圧力7.3MPa、臨界温度31℃であることから、容易に超臨界状態をつくり出せるともに、不燃性で取扱いが容易であり、特に好ましい。
また、これらの流体は、単独であっても二種以上の混合であっても構わない。
The supercritical fluid exists as a non-aggregating high-density fluid in a temperature / pressure region that exceeds the limit (critical point) at which gas and liquid can coexist, and does not aggregate even when compressed. The fluid is not particularly limited as long as it is in the above state, and can be appropriately selected according to the purpose. However, a fluid having a low critical temperature is preferable.
Examples of the supercritical fluid include carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, nitrogen, water, methanol, ethanol, n-butanol and other ercol solvents, ethane, propane, 2,3-dimethylbutane, benzene, toluene and the like. Hydrocarbon solvents, halogen solvents such as methylene chloride and chlorotrifluoromethane, and ether solvents such as dimethyl ether are preferred. Among these, carbon dioxide is particularly preferable because it has a critical pressure of 7.3 MPa and a critical temperature of 31 ° C., so that it can easily create a supercritical state and is nonflammable and easy to handle.
These fluids may be used alone or in combination of two or more.

前記亜臨界流体としては、臨界点近傍の温度及び圧力領域において、高圧液体として存在する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
上述した超臨界流体として挙げられる化合物は、亜臨界流体としても好適に使用することができる。
超臨界流体の臨界温度及び臨界圧力は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、臨界温度としては、−273℃以上300℃以下が好ましく、0℃以上200℃以下が特に好ましい。
The subcritical fluid is not particularly limited as long as it exists as a high pressure liquid in a temperature and pressure region near the critical point, and can be appropriately selected according to the purpose.
The compound mentioned as a supercritical fluid mentioned above can be used conveniently also as a subcritical fluid.
The critical temperature and critical pressure of the supercritical fluid are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, the critical temperature is preferably −273 ° C. or more and 300 ° C. or less, particularly 0 ° C. or more and 200 ° C. or less. preferable.

さらに、上述の超臨界流体及び亜臨界流体に加え、有機溶媒やエントレーナーを併用することもできる。
有機溶媒及びエントレーナーの添加により、超臨界流体中での溶解度の調整をより容易に行なうことができる。
このような有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
例えば、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、
ジイソプロピルエーテル、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などが挙げられる。
Furthermore, in addition to the above supercritical fluid and subcritical fluid, an organic solvent or an entrainer can be used in combination.
By adding an organic solvent and an entrainer, the solubility in the supercritical fluid can be adjusted more easily.
There is no restriction | limiting in particular as such an organic solvent, According to the objective, it can select suitably.
For example, a ketone solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone,
Ester solvents such as ethyl formate, ethyl acetate, or n-butyl acetate,
Ether solvents such as diisopropyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane;
Amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or N-methyl-2-pyrrolidone,
Halogenated hydrocarbon solvents such as dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, or 1-chloronaphthalene,
Hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene or cumene System solvents and the like.

本発明では、光像感材料を被覆した電子輸送層を設けた第一の電極上にホール輸送層を設けた後、プレス処理工程を施しても構わない。
このプレス処理を施すことによって、有機ホール輸送材料がより多孔質電極と密着するため効率が改善すると考えている。
In the present invention, after the hole transport layer is provided on the first electrode provided with the electron transport layer coated with the photoimageable material, a press treatment step may be performed.
By performing this press treatment, the organic hole transport material is more closely attached to the porous electrode, so that the efficiency is improved.

プレス処理方法に特に制限はないが、IR錠剤整形器に代表されるような平板を用いたプレス成型法、ローラーなどを用いたロールプレス法を挙げることができる。
圧力としては10kgf/cm2以上が好ましく、30kgf/cm2以上がより好ましい。プレス処理する時間に特に制限はないが、1時間以内で行なうことが好ましい。
また、プレス処理時に熱を加えても構わない。
また、上述のプレス処理の際、プレス機と電極間に離型材を挟んでも構わない。
Although there is no restriction | limiting in particular in a press processing method, The roll molding method using the press molding method using a flat plate represented by IR tablet shaping device, a roller, etc. can be mentioned.
The pressure is preferably 10 kgf / cm 2 or more, more preferably 30 kgf / cm 2 or more. Although there is no restriction | limiting in particular in the time to press-process, It is preferable to carry out within 1 hour.
Further, heat may be applied during the pressing process.
In the above pressing process, a release material may be sandwiched between the press and the electrode.

前記離型材としては、ポリ四フッ化エチレン、ポリクロロ三フッ化エチレン、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体、ペルフルオロアルコキシフッ化樹脂、ポリフッ化ビニリデン、エチレン四フッ化エチレン共重合体、エチレンクロロ三フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニルなどのフッ素樹脂を挙げることができる。   Examples of the release material include polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoride ethylene, tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer, perfluoroalkoxy fluoride resin, polyvinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride ethylene copolymer, ethylene Examples thereof include fluororesins such as chlorotrifluoride ethylene copolymer and polyvinyl fluoride.

上記プレス処理工程を行った後、対極を設ける前に、ホール輸送層と第二の電極の間に金属酸化物を設けても良い。設けてもよい金属酸化物としては、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化ニッケルを挙げることができ、特に酸化モリブデンが好ましい。   A metal oxide may be provided between the hole transport layer and the second electrode before the counter electrode is provided after the pressing process. Examples of the metal oxide that may be provided include molybdenum oxide, tungsten oxide, vanadium oxide, and nickel oxide, and molybdenum oxide is particularly preferable.

これら金属酸化物をホール輸送層上に設ける方法としては特に制限はなく、スパッタリングや真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式成膜法が挙げることができる。
湿式製膜法においては、金属酸化物の粉末あるいはゾルを分散したペーストを調製し、ホール輸送層上に塗布する方法が好ましい。
The method for providing these metal oxides on the hole transport layer is not particularly limited, and examples thereof include a method for forming a thin film in a vacuum such as sputtering and vacuum deposition, and a wet film formation method.
In the wet film forming method, it is preferable to prepare a paste in which a metal oxide powder or sol is dispersed and apply the paste onto the hole transport layer.

この湿式成膜法を用いた場合、塗布方法は特に制限はなく、公知の方法にしたが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。膜厚としては0.1〜50nmが好ましく、1〜10nmがより好ましい。
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. The film thickness is preferably from 0.1 to 50 nm, more preferably from 1 to 10 nm.

<第二の電極>
第二の電極は、ホール輸送層形成後あるいは上述の金属酸化物上に新たに付与する。
また第二の電極は、通常前述の第一の電極と同様のものを用いることができ、強度や密封性が充分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要ではない。
第二の電極材料の具体例としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム等の金属、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等の炭素系化合物、ITO、FTO、ATO等の導電性金属酸化物、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子が挙げられる。
第二の電極層の膜厚には特に制限はなく、また単独あるいは2種以上の混合で用いても構わない。
第二の電極の塗設については、用いられる材料の種類やホール輸送層の種類により、適宜ホール輸送層上に塗布、ラミネート、蒸着、CVD、貼り合わせ等の手法により形成可能である。
<Second electrode>
The second electrode is newly applied after the hole transport layer is formed or on the metal oxide.
The second electrode can be usually the same as the first electrode described above, and the support is not necessarily required in a configuration in which the strength and sealability are sufficiently maintained.
Specific examples of the second electrode material include metals such as platinum, gold, silver, copper, and aluminum, carbon compounds such as graphite, fullerene, carbon nanotube, and graphene, and conductive metal oxides such as ITO, FTO, and ATO. , Conductive polymers such as polythiophene and polyaniline.
The film thickness of the second electrode layer is not particularly limited, and may be used alone or in combination of two or more.
The coating of the second electrode can be appropriately formed on the hole transport layer by a method such as coating, laminating, vapor deposition, CVD, or bonding depending on the type of material used and the type of hole transport layer.

色素増感型太陽電池として動作するためには、第一の電極と第二の電極の少なくとも一方は実質的に透明でなければならない。
本発明の色素増感型太陽電池においては、第一の電極側が透明であり、太陽光を第一の電極側から入射させる方法が好ましい。この場合、第二の電極側には光を反射させる材料を使用することが好ましく、金属、導電性酸化物を蒸着したガラス、プラスチック、あるいは金属薄膜が好ましい。
また、太陽光の入射側に反射防止層を設けることも有効な手段である。
In order to operate as a dye-sensitized solar cell, at least one of the first electrode and the second electrode must be substantially transparent.
In the dye-sensitized solar cell of the present invention, a method in which the first electrode side is transparent and sunlight is incident from the first electrode side is preferable. In this case, it is preferable to use a material that reflects light on the second electrode side, and glass, plastic, or metal thin film on which metal, conductive oxide is deposited is preferable.
It is also effective to provide an antireflection layer on the sunlight incident side.

<用途>
本発明の光電変換素子は、発生した電流を制御する回路基盤等と組み合わせることにより電源装置に応用できる。また、二次電池へ充電することで、蓄電装置にも応用することができる。このような電源装置を利用している機器類として、例えば、電子卓上計算機や腕時計が挙げられる。この他、携帯電話、電子手帳、電子ペーパー等に本発明の光電変換素子を有する電源装置を適用することができる。また、充電式や乾電池式の電気器具の連続使用時間を長くするための補助電源として本発明の光電変換素子を有する電源装置を用いることもできる。
<Application>
The photoelectric conversion element of the present invention can be applied to a power supply device by combining with a circuit board for controlling the generated current. Moreover, it can apply also to an electrical storage apparatus by charging to a secondary battery. Examples of devices using such a power supply device include an electronic desk calculator and a wristwatch. In addition, the power supply device having the photoelectric conversion element of the present invention can be applied to a mobile phone, an electronic notebook, electronic paper, and the like. Moreover, the power supply device which has the photoelectric conversion element of this invention can also be used as an auxiliary power supply for extending the continuous use time of a rechargeable or dry battery type electric appliance.

<一般式(1)で表される塩基性化合物の合成例>
一般的なUllman反応により合成することができる。
(式中、R1は直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、フェニル基、トリル基、ベンジル基を表す。Xはハロゲンを表す。)
<Synthesis Example of Basic Compound Represented by General Formula (1)>
It can be synthesized by a general Ullman reaction.
(In the formula, R 1 represents a linear or branched alkyl group, a phenyl group, a tolyl group, or a benzyl group. X represents a halogen.)

<一般式(2)で表される塩基性化合物の合成例>
報告例(J. Org .Chem., 67 (2002) 3029)同様に下記ルートから容易に合成することができる。
(式中、R2、R3は置換もしくは無置換のアルキル基または芳香族炭化水素基を表し、同一でも異なっていてもよい。また、R2、R3は互いに結合し、窒素原子を含む置換もしくは無置換の複素環基を形成してもよい。Xは、ハロゲン元素を表す。)
<Synthesis Example of Basic Compound Represented by General Formula (2)>
Similarly to the reported example (J. Org. Chem., 67 (2002) 3029), it can be easily synthesized from the following route.
(Wherein R 2 and R 3 represent a substituted or unsubstituted alkyl group or an aromatic hydrocarbon group, which may be the same or different. R 2 and R 3 are bonded to each other and contain a nitrogen atom. A substituted or unsubstituted heterocyclic group may be formed, and X represents a halogen element.)

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, embodiment of this invention is not limited to these Examples.

[実施例1]
(酸化チタン半導体電極の作製)
金属チタンからなるターゲットを用いた酸素ガスによる反応性スパッタにより、ITOコートガラス基板上に酸化チタンの緻密なホールブロッキング層を形成した。
次に、酸化チタン(日本エアロジル社製P90)3g、アセチルアセトン0.2g、界面活性剤(和光純薬社製ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル)0.3gを水5.5g、エタノール1.0gと共にビーズミル処理を12時間施した。
得られた分散液にポリエチレングリコール(#20,000)1.2gを加えてペーストを作製した。
このペーストを、上記ホールブロッキング層上に膜厚1.5μm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、多孔質状の電子輸送層を形成した。
[Example 1]
(Production of titanium oxide semiconductor electrode)
A dense hole blocking layer of titanium oxide was formed on the ITO-coated glass substrate by reactive sputtering with oxygen gas using a target made of metallic titanium.
Next, 3 g of titanium oxide (P90 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 0.2 g of acetylacetone, and 0.3 g of surfactant (polyoxyethylene octylphenyl ether manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were mixed with 5.5 g of water and 1.0 g of ethanol in a bead mill. The treatment was applied for 12 hours.
1.2 g of polyethylene glycol (# 20,000) was added to the obtained dispersion to prepare a paste.
This paste was applied on the hole blocking layer so as to have a film thickness of 1.5 μm, dried at room temperature, and then baked in air at 500 ° C. for 30 minutes to form a porous electron transport layer.

(色素増感型太陽電池の作製)
上記酸化チタン半導体電極を、増感色素として前記構造式(6)で表される三菱製紙社製D358(0.5mM、アセトニトリル/t−ブタノール(体積比1:1)溶液)に浸漬し、1時間暗所にて静置し光増感材料を吸着させた。
下記構造式(7)で表される有機ホール輸送材料(Luminescence Technology社製、銘柄:N,N,N’,N’-Tetrakis(4-methoxyphenyl)benzidine、品番:LT-N212)(固形分14質量%)、関東化学社製リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(固形分1質量%)、前記一般式(1)で表される例示塩基性化合物No.1−1(固形分1.4質量%)をクロロベンゼンに加えて得た溶液を、光増感材料を担持した半導体電極上にスピンコートにて塗布し、ホール輸送層を成膜した。この上に銀を100nm真空蒸着して第二の電極を作製し、太陽電池を作製した。
(Preparation of dye-sensitized solar cell)
The titanium oxide semiconductor electrode is immersed in D358 (0.5 mM, acetonitrile / t-butanol (volume ratio 1: 1) solution) manufactured by Mitsubishi Paper Industries, Ltd. represented by the structural formula (6) as a sensitizing dye. The photosensitized material was adsorbed by allowing it to stand in the dark for a long time.
Organic hole transport material represented by the following structural formula (7) (Made by Luminescence Technology, Brand: N, N, N ', N'-Tetrakis (4-methoxyphenyl) benzidine, Product Number: LT-N212) (Solid content 14 Mass%), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (solid content 1 mass%) manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., and basic compound No. 1 represented by the general formula (1). A solution obtained by adding 1-1 (solid content: 1.4% by mass) to chlorobenzene was applied onto a semiconductor electrode carrying a photosensitizing material by spin coating to form a hole transport layer. On this, silver was vacuum-deposited with 100 nm to produce a second electrode, and a solar cell was produced.

(色素増感型太陽電池の評価)
得た色素増感型太陽電池の白色LED照射下(500ルクス:125μW/cm2、50ルクス:12.5μW/cm2、10ルクス:2.5μW/cm2)における光電変換効率を測定した。白色LEDはコスモテクノ社製デスクランプCDS-90α(スタディーモード)、評価機器はNF回路設計ブロック社製太陽電池評価システムAs-510-PV03にて測定した。
また、JIS C8913に基づいて開放電圧、短絡電流密度、形状因子を測定した。
その結果を表2に示す。
(Evaluation of dye-sensitized solar cell)
The resulting white LED illumination of a dye-sensitized solar cell (500 lux: 125μW / cm 2, 50 lux: 12.5μW / cm 2, 10 lux: 2.5μW / cm 2) for measurement of a photoelectric conversion efficiency of. The white LED was measured with a desk lamp CDS-90α (study mode) manufactured by Cosmo Techno, and the evaluation device was measured with a solar cell evaluation system As-510-PV03 manufactured by NF Circuit Design Block.
Moreover, the open circuit voltage, the short circuit current density, and the shape factor were measured based on JIS C8913.
The results are shown in Table 2.

[実施例2〜6]
実施例1における前記一般式(1)で表される塩基性化合物を、表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして太陽電池を作製し、評価した。その結果を表2に示す。
[Examples 2 to 6]
A solar cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the basic compound represented by the general formula (1) in Example 1 was changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 2.

[実施例7]
実施例1における有機ホール輸送材料を前記構造式(3)で表される有機ホール輸送材料(メルク株式会社製、銘柄:2,2’,7,7’-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamino)-9,9’-spirobifluorene、品番:SHT-263)に変更した以外は、実施例1と同様にして太陽電池を作製し、評価した。その結果を表2に示す。
[Example 7]
The organic hole transport material in Example 1 is represented by the above structural formula (3) (Merck Co., Ltd., brand: 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p A solar cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that -methoxyphenylamino) -9,9'-spirobifluorene, product number: SHT-263) was changed. The results are shown in Table 2.

[実施例8〜17]
実施例1における有機ホール輸送材料を前記構造式(3)で表される有機ホール輸送材料(メルク株式会社製、銘柄:2,2’,7,7’-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamino)-9,9’-spirobifluorene、品番:SHT-263)に、前記一般式(1)で表され塩基性化合物を表1に示すように変更した。更に、前記一般式(2)で表される例示塩基性化合物(固形分1.4質量%)を表1に示すように加えた以外は、実施例1と同様にして太陽電池を作製し、評価した。その結果を表2に示す。
[Examples 8 to 17]
The organic hole transport material in Example 1 is represented by the above structural formula (3) (Merck Co., Ltd., brand: 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p -methoxyphenylamino) -9,9'-spirobifluorene, product number: SHT-263), the basic compound represented by the general formula (1) was changed as shown in Table 1. Further, a solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the exemplified basic compound (solid content: 1.4% by mass) represented by the general formula (2) was added as shown in Table 1. evaluated. The results are shown in Table 2.

[実施例18〜19]
実施例8における色素を、表1に示すように変更した以外は、実施例8と同様にして太陽電池を作製し、評価した。その結果を表2に示す。
[Examples 18 to 19]
A solar cell was produced and evaluated in the same manner as in Example 8 except that the pigment in Example 8 was changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 2.

[実施例20]
実施例7における、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを1−n−ヘキシル−3−メチルイミダゾリニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドに変更した以外は、実施例1と同様にして太陽電池を作製し、評価した。その結果を表2に示す。
[Example 20]
A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide in Example 7 was changed to 1-n-hexyl-3-methylimidazolinium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide. Prepared and evaluated. The results are shown in Table 2.

[比較例1]
実施例1における前記一般式(1)で表される例示塩基性化合物No.1−1を下記構造式(8)に変更した以外は、実施例1と同様にして光電変換素子を作製し、評価した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 1]
Exemplified basic compound No. 1 represented by the general formula (1) in Example 1 was used. A photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 1-1 was changed to the following structural formula (8). The results are shown in Table 2.

[比較例2]
実施例1における前記一般式(1)で表される例示塩基性化合物No.1−1を下記構造式(9)に変更した以外は、実施例1と同様にして光電変換素子を作製し、評価した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 2]
Exemplified basic compound No. 1 represented by the general formula (1) in Example 1 was used. A photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 1-1 was changed to the following structural formula (9). The results are shown in Table 2.

[比較例3]
実施例1における前記一般式(1)で表される例示塩基性化合物No.1−1を前記一般式(2)で表される例示塩基性化合物No.2−3に変更した以外は、実施例1と同様にして太陽電池を作製し、評価した。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 3]
Exemplified basic compound No. 1 represented by the general formula (1) in Example 1 was used. 1-1 is exemplified basic compound No. 1 represented by the general formula (2). A solar cell was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that it was changed to 2-3. The results are shown in Table 2.

酸化電位の低いジメチルアミノ化合物を用いた比較例1や、塩基性が弱いメチルフェニル化合物を用いた比較例2の光電変換素子は、変換効率も悪く、更に超微弱光環境下の特性は更に悪い。特に、開放電圧と形状因子の低下が顕著である。
しかしながら、実施例1〜20の光電変換素子は、いずれも変換効率は優れ、超微弱光環境下における特性は非常に優れる。前記一般式(1)で表される塩基性化合物を添加することで、内部抵抗が制御され、超微弱光下でも優れた発電性能を得ることができた。また、前記構造式(3)で表されるホール輸送材料を用いた実施例7〜20は、特に変換効率が優れる。更に、前記一般式(2)で表される塩基性化合物を混合した実施例8〜20は、開放電圧が高く、変換効率に優れる。
The photoelectric conversion elements of Comparative Example 1 using a dimethylamino compound having a low oxidation potential and Comparative Example 2 using a methylphenyl compound having a weak basicity have poor conversion efficiency, and the characteristics in an ultra-low light environment are even worse. . In particular, the decrease in open circuit voltage and form factor is significant.
However, the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 20 are all excellent in conversion efficiency and very excellent in an ultra-low light environment. By adding the basic compound represented by the general formula (1), the internal resistance was controlled, and excellent power generation performance could be obtained even under ultra-weak light. In addition, Examples 7 to 20 using the hole transport material represented by the structural formula (3) are particularly excellent in conversion efficiency. Furthermore, Examples 8 to 20 in which the basic compound represented by the general formula (2) is mixed have a high open-circuit voltage and excellent conversion efficiency.

前記一般式(2)で表される塩基性化合物のみを用いた比較例3の光電変換素子は、500Lux下における変換効率は優れているが、超微弱光環境下における変換効率は劣る。
以上明らかなように、本発明の光電変換素子は、優れた超微弱光環境下における優れた光電変換特性を示すことがわかる。
Although the photoelectric conversion element of Comparative Example 3 using only the basic compound represented by the general formula (2) has excellent conversion efficiency under 500 Lux, the conversion efficiency under ultra-low light environment is inferior.
As is apparent from the above, it can be seen that the photoelectric conversion element of the present invention exhibits excellent photoelectric conversion characteristics in an excellent ultra-low light environment.

<実施例21>
実施例1で作成した光電変換素子を用いて、発電した電力を充電する二次電池(半導体電池)を作製した。
ガラス基板上に、ITOをスパッタにより厚さ200nm形成した。その上に、トルエン(1.28mL)に2−エチルヘキサン酸スズ(0.24g)とシリコンオイル(TSF433、1.2g)を溶解した溶液をスピンコートにより塗布し、自然乾燥後、500℃で1時間焼成した。得られた膜に、波長254nmの紫外線を40mW/cm2の強度で5時間照射した。次に、酸化ニッケルを150nm、ITOを200nmスパッタにより形成して半導体電池を作製した。最後に、実施例1で作製した光電変換素子を3個作製し、3セル直列接続した後、光電変換素子の第二電極と、上記で得た半導体電池の第一電極をワニ口クリップで接続し、光電変換素子の第一電極と半導体電池の第二電極をワニ口クリップで接続した。このように作製した光電変換素子・半導体電池複合素子の性能を、以下のようにして評価した。
開回路とした条件で、擬似太陽光を光電変換素子の第一電極側から照射した。この照射の間、電極の光起電力を測った結果、光照射により光電極(第一電極)が対極に対して負の起電力を生じていることが確認された。即ち、この光照射によって、光電極を構成する電極活物質が還元され、電池が充電された。光照射を継続し光電極の電圧が飽和したのを確認して、光照射を止め充電を終了した。
充電の終了した電池を暗中に置き、外部回路を閉じてポテンショスタットにより出力電圧を測定したところ、2.4Vであった。また、光電極を負極、対極を正極として15μA/cm2の定電流密度で放電を行ったところ、放電容量は0.875μAh/cm2であった。
<Example 21>
Using the photoelectric conversion element created in Example 1, a secondary battery (semiconductor battery) for charging the generated power was produced.
On the glass substrate, ITO was formed to a thickness of 200 nm by sputtering. A solution obtained by dissolving tin 2-ethylhexanoate (0.24 g) and silicon oil (TSF433, 1.2 g) in toluene (1.28 mL) was applied by spin coating. Baked for 1 hour. The obtained film was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm at an intensity of 40 mW / cm 2 for 5 hours. Next, nickel oxide was formed at 150 nm and ITO was formed at 200 nm by sputtering to produce a semiconductor battery. Finally, three photoelectric conversion elements prepared in Example 1 were prepared, and after three cells were connected in series, the second electrode of the photoelectric conversion element and the first electrode of the semiconductor battery obtained above were connected with an alligator clip. The first electrode of the photoelectric conversion element and the second electrode of the semiconductor battery were connected by an alligator clip. The performance of the photoelectric conversion element / semiconductor cell composite element produced in this manner was evaluated as follows.
Pseudo sunlight was irradiated from the 1st electrode side of the photoelectric conversion element on the conditions made into the open circuit. As a result of measuring the photoelectromotive force of the electrode during this irradiation, it was confirmed that the photoelectrode (first electrode) produced a negative electromotive force with respect to the counter electrode by the light irradiation. That is, by this light irradiation, the electrode active material constituting the photoelectrode was reduced and the battery was charged. Light irradiation was continued and it was confirmed that the voltage of the photoelectrode was saturated, and then the light irradiation was stopped and the charging was terminated.
When the charged battery was placed in the dark, the external circuit was closed and the output voltage was measured with a potentiostat, it was 2.4V. When discharge was performed at a constant current density of 15 μA / cm 2 using the photoelectrode as the negative electrode and the counter electrode as the positive electrode, the discharge capacity was 0.875 μAh / cm 2 .

1 基板
2 第一の電極
3 ホールブロッキング層
4 電子輸送層
5 光増感材料
6 ホール輸送層
7 第二の電極
8、9 リードライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 1st electrode 3 Hole blocking layer 4 Electron transport layer 5 Photosensitizing material 6 Hole transport layer 7 2nd electrode 8, 9 Lead line

特許第2664194号公報Japanese Patent No. 2664194 特開平11−144773号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-144773 特開2000−106223号公報JP 2000-106223 A

パナソニック電工技報, 56 (2008) 87Panasonic Electric Works Technical Report, 56 (2008) 87 Nature, 353 (1991) 737Nature, 353 (1991) 737 J. Am. Chem. Soc., 115 (1993) 6382J. Am. Chem. Soc., 115 (1993) 6382 Nature, 485 (2012) 486Nature, 485 (2012) 486 J. Am. Chem. Soc., 133 (2011) 18042J. Am. Chem. Soc., 133 (2011) 18042 J. Am. Chem. Soc., 135 (2013) 7378J. Am. Chem. Soc., 135 (2013) 7378 J. Phys. Chem. C, 116 (2012) 25721J. Phys. Chem. C, 116 (2012) 25721 IEEJ Journal, 133 (2013) 214-217IEEJ Journal, 133 (2013) 214-217 Solar Energy Materials & Solar Cells, 181 (2004) 87Solar Energy Materials & Solar Cells, 181 (2004) 87

Claims (8)

電極、ホールブロッキング層、電子輸送層、ホール輸送層及び電極をこの順に有する光電変換素子であって、前記ホール輸送層は、下記一般式(1)で表される少なくとも1つの塩基性化合物を含むことを特徴とする光電変換素子。
(式中、R1は直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、フェニル基、トリル基、またはベンジル基を表す。)
A photoelectric conversion element having an electrode, a hole blocking layer, an electron transport layer, a hole transport layer, and an electrode in this order, wherein the hole transport layer contains at least one basic compound represented by the following general formula (1) The photoelectric conversion element characterized by the above-mentioned.
(In the formula, R 1 represents a linear or branched alkyl group, a phenyl group, a tolyl group, or a benzyl group.)
前記ホール輸送層は、更に、下記一般式(2)で表される少なくとも1つの塩基性化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。
(式中、R2、R3は置換もしくは無置換のアルキル基または芳香族炭化水素基を表し、同一でも異なっていてもよい。また、R2、R3は互いに結合し、窒素原子を含む置換もしくは無置換の複素環基を形成してもよい。)
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the hole transport layer further contains at least one basic compound represented by the following general formula (2).
(Wherein R 2 and R 3 represent a substituted or unsubstituted alkyl group or an aromatic hydrocarbon group, which may be the same or different. R 2 and R 3 are bonded to each other and contain a nitrogen atom. (A substituted or unsubstituted heterocyclic group may be formed.)
前記ホール輸送層が、下記構造式(3)で表されるホール輸送材料を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換素子。
The photoelectric conversion element according to claim 1 or 2, wherein the hole transport layer contains a hole transport material represented by the following structural formula (3).
前記電子輸送層が、電子輸送性材料として酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブの群から選択される少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光電変換素子。   The said electron carrying layer contains at least 1 selected from the group of a titanium oxide, a zinc oxide, a tin oxide, and niobium oxide as an electron transport material, It is any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Photoelectric conversion element. 前記ホールブロッキング層は、酸化チタンを含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the hole blocking layer contains titanium oxide. 前記ホールブロッキング層がスパッタリング法によって製膜されたものであることを特徴とする請求項5記載の光電変換素子。   6. The photoelectric conversion element according to claim 5, wherein the hole blocking layer is formed by sputtering. 前記ホール輸送層は、イオン液体のイミダゾリウム化合物を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the hole transport layer includes an ionic liquid imidazolium compound. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の光電変換素子を有することを特徴とする二次電池。   A secondary battery comprising the photoelectric conversion element according to claim 1.
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