JP2017011066A - Photoelectric conversion element - Google Patents

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直道 兼為
田中 裕二
Yuji Tanaka
裕二 田中
遼太 新居
Ryota Arai
遼太 新居
重代 鈴木
Shigeyo Suzuki
重代 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion element that can obtain excellent photoelectric conversion efficiency even when a second electrode having translucency is used.SOLUTION: A photoelectric conversion element includes: a first substrate; a first electrode having translucency which is arranged on the first substrate; a photoelectric conversion layer which is arranged on the first electrode; a second electrode having translucency which is arranged on the photoelectric conversion layer; a porous layer which is arranged on the second electrode; and a second substrate which is arranged on the porous layer. The porous layer includes light scattering particles composed of a metal oxide.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は光電変換素子に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element.

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として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。   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 energy harvesting elements as a self-sustaining power source that can generate and consume on the spot. Among them, solar cells (a type of photoelectric conversion element) are elements that can generate electricity anywhere if there is light. It attracts attention.

太陽電池(光電変換素子の一種)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、微弱な室内光環境下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(例えば、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。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、非特許文献3参照)。   Among solar cells (a type of photoelectric conversion element), dye-sensitized solar cells announced by Graetzel et al. Of Lausanne University of Technology have higher photoelectric conversion characteristics than amorphous silicon solar cells in a weak indoor light environment. Has been reported (for example, see 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 100,000 Lux). 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 Document 2 and Non-Patent Document 3).

色素増感型太陽電池の対向電極としては、白金や銀、金といった貴金属の蒸着膜が一般的に用いられる。しかしこれらは資源的に希少であり高価な材料であるとともに、蒸着設備が高価なことから製造コストが高くなるといった問題点がある。このため貴金属に変わる代替材料が研究されており、例えば、導電性高分子化合物を用いたものが検討されている(非特許文献4)。また、製膜方法として上記貴金属のナノ粒子、あるいは上記導電性化合物などから構成されるペーストをスクリーン印刷などの塗布工程により簡便に製膜することによる製造コストの低減が検討されている。   As the counter electrode of the dye-sensitized solar cell, a deposited film of a noble metal such as platinum, silver, or gold is generally used. However, these are scarce and expensive materials, and there is a problem that the manufacturing cost becomes high because the vapor deposition equipment is expensive. Therefore, alternative materials that replace precious metals have been studied. For example, materials using conductive polymer compounds have been studied (Non-Patent Document 4). Further, as a film forming method, reduction of manufacturing cost by simply forming a film made of the above-mentioned noble metal nanoparticles or the above-mentioned conductive compound by a coating process such as screen printing has been studied.

実用的には、色素増感型太陽電池は複数のセルから構成されるモジュール形態をとる。例えば、特許文献2には、基板、第一電極、表面に光増感化合物を吸着させた電子輸送性半導体からなる電子輸送層、ホール輸送層、第二電極をこの順に具備し、前記第一電極と第二電極が、それぞれ分割された複数の電極からなることを特徴とする固体色素増感型太陽電池が提案されている。しかし、上記導電性高分子化合物を対向電極に用いた色素増感型太陽電池モジュールの光電変換に関しては、モジュールを構成する太陽電池セルの電極間に照射された光が、光電変換へ殆ど寄与せず透過してしまう課題1と、上記導電性高分子化合物は透光性を有する為、金属対極等とは異なり散乱光を利用できないといった課題2がある。   Practically, the dye-sensitized solar cell takes the form of a module composed of a plurality of cells. For example, Patent Document 2 includes a substrate, a first electrode, an electron transport layer made of an electron transport semiconductor in which a photosensitizing compound is adsorbed on the surface, a hole transport layer, and a second electrode in this order. A solid dye-sensitized solar cell has been proposed in which the electrode and the second electrode are each composed of a plurality of divided electrodes. However, regarding the photoelectric conversion of the dye-sensitized solar cell module using the conductive polymer compound as a counter electrode, the light irradiated between the electrodes of the solar cells constituting the module almost contributes to the photoelectric conversion. However, since the conductive polymer compound has translucency, there is a problem 2 that the scattered light cannot be used unlike the metal counter electrode.

また、課題2に関しては、色素の吸収係数が小さく光電変換層内において光が十分に吸収されずに透過してしまうため、光散乱層を設け、散乱光も利用することで光電変換効率を向上させる事が必要である。例えば、特許文献3には、光吸収粒子層(粒径80nm以下の半導体微粒子)の下面(電解質側)に粒径を制御した高屈折材料粒子(粒径が200〜500nm)を堆積させた光反射粒子層を設けた色素増感太陽電池が提案されている。また、特許文献4には、半導体電極の受光面に対向する裏面上(電解質側)に隣接して配置された光反射層を有し、前記光反射層の層厚が3〜50μmであり、前記光反射層には、屈折率が1.8以下の第1の粒子と、平均粒子径が150nm以上で屈折率が2.4以上の第2の粒子とが含有されており、かつ、前記光反射層における前記第2の粒子の占める体積の割合が15〜40%であることを特徴とする光電極が提案されている。また、特許文献5には、透明電極、光電変換層及び光反射層をこの順に積層し、光電変換層を、増感色素が担持された多孔質半導体とし、光反射層を、増感色素が担持されていない多孔質体として構成された光電極が提案されている。   As for problem 2, since the absorption coefficient of the dye is small and light is transmitted without being sufficiently absorbed in the photoelectric conversion layer, a photoelectric scattering efficiency is improved by providing a light scattering layer and also using scattered light. It is necessary to make it. For example, Patent Document 3 discloses light in which high refractive material particles (particle size is 200 to 500 nm) having a controlled particle size are deposited on the lower surface (electrolyte side) of a light absorbing particle layer (semiconductor particles having a particle size of 80 nm or less). A dye-sensitized solar cell provided with a reflective particle layer has been proposed. Patent Document 4 has a light reflecting layer disposed adjacent to the back surface (electrolyte side) facing the light receiving surface of the semiconductor electrode, and the thickness of the light reflecting layer is 3 to 50 μm. The light reflecting layer contains first particles having a refractive index of 1.8 or less, and second particles having an average particle diameter of 150 nm or more and a refractive index of 2.4 or more, and There has been proposed a photoelectrode characterized in that the volume ratio of the second particles in the light reflecting layer is 15 to 40%. In Patent Document 5, a transparent electrode, a photoelectric conversion layer, and a light reflection layer are laminated in this order, the photoelectric conversion layer is a porous semiconductor carrying a sensitizing dye, and the light reflection layer is a sensitizing dye. A photoelectrode configured as an unsupported porous body has been proposed.

上記課題1に関しては、太陽電池セルの電極間を透過する光を散乱するため、対向電極を挟んで光電変換層と逆側に太陽電池セルを跨いだ光散乱基材を設けることが必要である。しかし、光散乱基材として金属などの導電体を用いると、対向電極同士を電気的に繋いでしまい並列もしくは直列性が保てなくなる場合が容易に推測される。また、ガラス基板や高屈折ポリマー等の平滑な表面を有した光散乱基材を用いた場合、例えば85℃以上の高温環境下において、上記導電性高分子化合物電極が反射基材に熱転写されてしまい、光電変換層との電気的コンタクトが悪化し、接触抵抗が増加してしまう場合が容易に推測される。
上記課題2に対する提案は何れも光電変換層内に光反射層を設けることで光電変換効率を向上させる手法であるが、有機ホール輸送材料を用いるような固体型色素増感型太陽電池の場合、電解液を用いる場合と比較しホールの拡散移動距離が短いため、光電変換層内に反射粒子層を設けることによるホール拡散移動距離の増加により電流損失が大きくなる。そのため、固体型色素増感型太陽電池において光電変換層内に反射粒子層を設けることと、良好な光電変換効率を両立することは困難である。
以上のように、これまで検討されてきた光散乱技術では、いずれも満足できるものが得られていないのが現状である。
そこで、本発明は上記課題を鑑み、透光性を有する対向電極(第二の電極)を用いても良好な光電変換効率が得られる光電変換素子を提供することを目的とする。
Regarding the above problem 1, in order to scatter light transmitted between the electrodes of the solar battery cell, it is necessary to provide a light scattering base material straddling the solar battery cell on the opposite side of the photoelectric conversion layer with the counter electrode interposed therebetween. . However, when a conductor such as a metal is used as the light scattering base material, it is easily estimated that the counter electrodes are electrically connected to each other so that the parallelism or seriality cannot be maintained. When a light scattering base material having a smooth surface such as a glass substrate or a high refractive polymer is used, the conductive polymer compound electrode is thermally transferred to the reflective base material in a high temperature environment of, for example, 85 ° C. or higher. Therefore, the case where the electrical contact with the photoelectric conversion layer is deteriorated and the contact resistance is increased is easily estimated.
All the proposals for the above problem 2 are techniques for improving the photoelectric conversion efficiency by providing a light reflecting layer in the photoelectric conversion layer, but in the case of a solid dye-sensitized solar cell using an organic hole transport material, Since the hole diffusion movement distance is shorter than in the case of using the electrolytic solution, the current loss increases due to the increase of the hole diffusion movement distance by providing the reflective particle layer in the photoelectric conversion layer. For this reason, it is difficult to provide both a reflective particle layer in the photoelectric conversion layer and good photoelectric conversion efficiency in a solid dye-sensitized solar cell.
As described above, none of the light scattering techniques studied so far has been satisfactory.
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 efficiency even when a counter electrode (second electrode) having translucency is used.

上記課題を解決するために、本発明の光電変換素子は、
(1)第一の基板と、前記第一の基板上に配置された透光性を有する第一の電極と、前記第一の電極上に配置された光電変換層と、前記光電変換層上に配置された透光性を有する第二の電極と、前記第二の電極上に配置された多孔質層と、前記多孔質層上に配置された第二の基板とを有し、前記多孔質層は金属酸化物からなる光散乱粒子を含むことを特徴とする光電変換素子
である。
In order to solve the above problems, the photoelectric conversion element of the present invention is
(1) A first substrate, a first electrode having translucency disposed on the first substrate, a photoelectric conversion layer disposed on the first electrode, and the photoelectric conversion layer A translucent second electrode disposed on the second electrode, a porous layer disposed on the second electrode, and a second substrate disposed on the porous layer, the porous The quality layer is a photoelectric conversion element including light scattering particles made of a metal oxide.

以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明によれば、透光性を有する対向電極(第二電極)を用いても、室内光環境下においても良好な光電変換効率が得られる光電変換素子を提供することができる。   As will be apparent from the following detailed and specific description, according to the present invention, good photoelectric conversion efficiency can be obtained even in a room light environment even when a transparent electrode (second electrode) having translucency is used. 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. 本発明に係る光電変換素子の構造を表わす他の例の概略図である。It is the schematic of the other example showing the structure of the photoelectric conversion element which concerns on this invention.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、前記(1)の「光電変換素子」に係るものであるが、以下の(2)〜(6)に記載の「光電変換素子」に係るものでもあるので、これらについても併せて詳細に説明する。
(2)前記光電変換層が、前記第一の電極上に配置されたホールブロッキング層と、前記ホールブロッキング層上に配置され、表面に光増感化合物を吸着させた電子輸送性半導体からなる電子輸送層と、前記電子輸送層と接続し、ホール輸送性材料からなるホール輸送層とから構成されることを特徴とする(1)に記載の光電変換素子。
(3)前記光散乱粒子が、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化イットリウム、及び酸化ジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも一つを含むことを特徴とする(1)又は(2)に記載の光電変換素子。
(4)前記第二の電極が、下記A及びBの少なくとも一種から構成されることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれか一項に記載の光電変換素子。
A:ポリチオフェン、及びその誘導体よりなる群から選ばれる導電性高分子化合物
B:第11属金属元素からなるナノワイヤ
(5)前記第一の電極と前記第二の電極が、それぞれ分割された複数の電極からなることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれか一項に記載の光電変換素子。
(6)太陽電池として用いることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれか一項に記載の光電変換素子。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Although this invention concerns on the "photoelectric conversion element" of said (1), since it also concerns on the "photoelectric conversion element" as described in the following (2)-(6), these are also combined. This will be described in detail.
(2) An electron comprising a hole-blocking layer disposed on the first electrode and an electron-transporting semiconductor in which a photosensitizing compound is adsorbed on the surface, wherein the photoelectric conversion layer is disposed on the first electrode. The photoelectric conversion element according to (1), comprising a transport layer and a hole transport layer connected to the electron transport layer and made of a hole transport material.
(3) The light scattering particle includes at least one selected from the group consisting of magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, niobium oxide, yttrium oxide, and zirconium oxide ( The photoelectric conversion element as described in 1) or (2).
(4) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (3), wherein the second electrode includes at least one of A and B below.
A: Conductive polymer compound selected from the group consisting of polythiophene and derivatives thereof B: Nanowires made of Group 11 metal elements (5) A plurality of divided first electrodes and second electrodes, respectively It consists of an electrode, The photoelectric conversion element as described in any one of (1) thru | or (4) characterized by the above-mentioned.
(6) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (5), wherein the photoelectric conversion element is used as a solar cell.

本明細書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。   In this specification, 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.

本発明の光電変換素子は、第一の基板と、前記第一の基板上に配置された透光性を有する第一の電極と、前記第一の電極上に配置された光電変換層と、前記光電変換層上に配置された透光性を有する第二の電極と、前記第二の電極上に配置された多孔質層と、前記多孔質層上に配置された第二の基板とを有し、前記多孔質層は金属酸化物からなる光散乱粒子を含む。
前記多孔質層は、第二の電極と第二の基板の間に設けられ、光散乱粒子を含み、第一の基板から入射した透過光を光電変換層に戻すものである。これにより、透光性を有する第二の電極を用いても良好な光電変換効率が得られることを見出し、本発明に至った。ここで、ガラス基板や高屈折ポリマー等の平滑な表面を有した光散乱基材を用いた場合、例えば85℃以上の高温環境下において、導電性高分子化合物電極が反射基材に熱転写されてしまい、光電変換層との電気的コンタクトが悪化し、接触抵抗が増加してしまう場合がある。そのため、光散乱層を多孔質とし、上記導電性高分子化合物電極との接触面積を低下させることで、上記懸念点を低減できる。
本発明の光電変換素子は、複数のセルから構成されるモジュール形態をとる場合においては、モジュールを構成する太陽電池セルの電極間に照射された光を散乱させることができるので、良好な光電変換効率が得られる。
また、多孔質層を第二の電極と第二の基板の間に設けることにより、光電変換層が有機ホール輸送性材料を用いた固体型色素増感型であっても、ホール拡散移動距離が増加することがなく、電流損失を低減できる。
The photoelectric conversion element of the present invention includes a first substrate, a first electrode having translucency disposed on the first substrate, a photoelectric conversion layer disposed on the first electrode, A second electrode having translucency disposed on the photoelectric conversion layer; a porous layer disposed on the second electrode; and a second substrate disposed on the porous layer. And the porous layer includes light scattering particles made of a metal oxide.
The porous layer is provided between the second electrode and the second substrate, contains light scattering particles, and returns transmitted light incident from the first substrate to the photoelectric conversion layer. Thereby, even if it used the 2nd electrode which has translucency, it discovered that a favorable photoelectric conversion efficiency was obtained, and resulted in this invention. Here, when a light scattering base material having a smooth surface such as a glass substrate or a highly refractive polymer is used, the conductive polymer compound electrode is thermally transferred to the reflective base material in a high temperature environment of, for example, 85 ° C. or higher. As a result, the electrical contact with the photoelectric conversion layer may deteriorate and the contact resistance may increase. Therefore, the above-mentioned concern can be reduced by making the light scattering layer porous and reducing the contact area with the conductive polymer compound electrode.
In the case where the photoelectric conversion element of the present invention takes the form of a module composed of a plurality of cells, it can scatter light irradiated between the electrodes of the solar battery cells constituting the module. Efficiency is obtained.
Further, by providing a porous layer between the second electrode and the second substrate, even if the photoelectric conversion layer is a solid type dye sensitized type using an organic hole transporting material, the hole diffusion movement distance is Without increasing, current loss can be reduced.

前記光電変換層は、前記第一の電極上に配置されたホールブロッキング層と、前記ホールブロッキング層上に配置され、表面に光増感化合物を吸着させた電子輸送性半導体からなる電子輸送層と、前記電子輸送層と接続し、ホール輸送性材料からなるホール輸送層とから構成されることが好ましい。光電変換層としては有機薄膜太陽電池も挙げられる。   The photoelectric conversion layer includes a hole blocking layer disposed on the first electrode, an electron transport layer composed of an electron transport semiconductor disposed on the hole blocking layer and having a photosensitizing compound adsorbed on a surface thereof, and The hole transport layer is preferably connected to the electron transport layer and made of a hole transport material. An organic thin film solar cell is also mentioned as a photoelectric converting layer.

つぎに、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。
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は光電変換素子の断面の概略図である。
Next, 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.
The structure of the photoelectric conversion element will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view of a cross section of the photoelectric conversion element.

図1に示す態様においては、第一の基板1と、前記第一の基板1上に配置された透光性を有する第一の電極2と、前記第一の電極2上に配置されたホールブロッキング層3と、前記ホールブロッキング層3上に配置され、表面に光増感化合物5を吸着させた電子輸送性半導体からなる電子輸送層4と、前記電子輸送層4と接続し、ホール輸送性材料からなるホール輸送層6と、前記ホール輸送層6上に配置された透光性を有する第二の電極7と、前記第二の電極7上に配置された多孔質層8と、前記多孔質層8上に配置された第二の基板9を有し、前記多孔質層8には光散乱粒子を含む構成の例が図示されている。
以下、詳細を説明する。
In the embodiment shown in FIG. 1, a first substrate 1, a first electrode 2 having translucency disposed on the first substrate 1, and a hole disposed on the first electrode 2. A blocking layer 3, an electron transporting layer 4 made of an electron transporting semiconductor disposed on the hole blocking layer 3 and having a photosensitized compound 5 adsorbed on the surface thereof, and the electron transporting layer 4 connected to the hole transporting property. A hole transport layer 6 made of a material; a translucent second electrode 7 disposed on the hole transport layer 6; a porous layer 8 disposed on the second electrode 7; An example of a structure having a second substrate 9 disposed on a porous layer 8 and containing light scattering particles is shown in the porous layer 8.
Details will be described below.

<第一の基板>
本発明に用いられる第一の基板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。第一の基板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。
<First substrate>
The first substrate 1 used in the present invention is not particularly limited, and a known substrate can be used. The first 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2の厚さは5nm〜100μmが好ましく、50nm〜10μmがより好ましい。
<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 2 is preferably 5 nm to 100 μm, and more preferably 50 nm to 10 μm.

また、第一の電極2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い。第一の電極2と基板1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。
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種以上の混合又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。
The first electrode 2 is preferably provided on the substrate 1 made of a material transparent to visible light in order to maintain a certain hardness. For example, FTO-coated glass, ITO-coated glass, zinc oxide: aluminum-coated glass, FTO-coated transparent plastic film, ITO-coated transparent can be used. A plastic film etc. are mentioned.
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 alone or in combination of two or more. 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>
一般的に、ホールブロッキング層3は、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。
本発明で用いられるホールブロッキング層3の材料としては、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。材料としては、例えば、
酸化チタン、酸化ニオブ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化スズ等が挙げられ、これらが単独あるいは積層、あるいは混合されていてもよい。
<Hole blocking layer>
In general, the hole blocking layer 3 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.
The material of 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. As a material, for example,
Examples thereof include titanium oxide, niobium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, tungsten oxide, and tin oxide, and these may be used alone, laminated, or mixed.

ホールブロッキング層3の製膜方法は特に限定されるものではないが、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 film forming method of the hole blocking layer 3 is not particularly 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3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3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。   The hole blocking layer 3 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 3 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上に電子輸送層4を形成するものが好ましく、一般的に多孔質状の層として構成される。電子輸送層4は、半導体微粒子などの電子輸送性材料を含み、電子輸送性材料は後述する光増感化合物5が吸着されていることが好ましい。電子輸送性材料としては特に限定されるものでなく、ロッド状やチューブ状等の半導体材料でもよい。以下、半導体微粒子を例として挙げて説明する箇所があるが、これに限られるわけではない。
また、電子輸送層4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。
<Electron transport layer>
The photoelectric conversion element of the present invention preferably has the electron transport layer 4 formed on the hole blocking layer 3 and is generally configured as a porous layer. The electron transport layer 4 includes an electron transport material such as semiconductor fine particles, and the electron transport material is preferably adsorbed with a photosensitizing compound 5 described later. The electron transporting material is not particularly limited, and may be a semiconductor material such as a rod shape or a tube shape. In the following, there will be described portions taking semiconductor fine particles as an example, but the present invention is not limited to this.
Further, the electron transport layer 4 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.

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、もしくは金属のカルコゲニドに代表される化合物半導体又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、電子輸送性材料としては、酸化物半導体が好ましく、特に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ及び酸化ニオブから選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。そのため、これらは単独、あるいは2種以上の混合で使用しても構わない。また、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 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, as the electron transporting material, an oxide semiconductor is preferable, and at least one selected from titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and niobium oxide is particularly preferable. Therefore, you may use these individually or in mixture of 2 or more types. The crystal type of these semiconductors is not particularly limited, and may be single crystal, polycrystal, or amorphous.

半導体微粒子の粒径は特に制限はないが、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。
一般的に、電子輸送層4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5の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。そのため、電子輸送層の膜厚は100nm〜100μmが好ましく、100nm〜50μmがより好ましく、100nm〜10μmがさらに好ましい。
The particle size of the semiconductor fine particles is not particularly limited, but the average particle size of the primary particles is preferably 1 to 100 nm, and more preferably 5 to 50 nm. 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.
Generally, as the film thickness of the electron transport layer 4 increases, the amount of the supported photosensitizing compound 5 per unit projected area also increases, so that the light capture rate increases, but the diffusion distance of injected electrons also increases. Loss due to charge recombination also increases. Therefore, the film thickness of the electron transport layer is preferably 100 nm to 100 μm, more preferably 100 nm to 50 μm, and further preferably 100 nm to 10 μm.

電子輸送層4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(基板1、第一の電極2、ホールブロッキング層3が形成された電極基板)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 the electron carrying layer 4, The method of forming a thin film in vacuum, such as sputtering, and the wet film forming method are mentioned. In view of manufacturing costs, etc., a wet film-forming method is particularly preferable. A paste in which semiconductor fine particle powder or sol is dispersed is prepared, and an electron collector electrode substrate (substrate 1, first electrode 2, hole blocking layer 3 is formed). A method of coating on the formed 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。
このときに用いられる樹脂としては、例えば、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 formals. Examples thereof include resins, polyester resins, cellulose ester resins, cellulose ether resins, urethane resins, phenol resins, epoxy resins, polycarbonate resins, polyarylate resins, polyamide resins, and polyimide resins.

半導体微粒子を分散する溶媒としては、例えば、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, fluorobenzene Halogenated hydrocarbon solvents such as bromobenzene, iodobenzene, or 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, Examples thereof include 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。
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, a dispersion of semiconductor particles or a paste of semiconductor particles obtained by a sol-gel method, etc., an acid such as hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, or a surfactant such as polyoxyethylene octylphenyl ether Chelating agents such as acetylacetone, 2-aminoethanol, and ethylenediamine can be added.
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うことが好ましい。これらの処理は単独で行ってもよいし、あるいは二種類以上組み合わせて行ってもよい。
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。
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時間以内で行うことが好ましい。
The semiconductor fine particles are preferably subjected to firing, microwave irradiation, electron beam irradiation, or laser light 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 treatments may be performed alone or in combination of two or more.
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.
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、後述する光増感化合物5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ってもよい。
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4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。
For example, chemical plating using an aqueous solution of titanium tetrachloride or a mixed solution with an organic solvent for the purpose of increasing the surface area of the semiconductor fine particles and increasing the efficiency of electron injection from the photosensitizing compound 5 described later to the semiconductor fine particles after firing. Electrochemical plating using a titanium trichloride aqueous solution may be performed.
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 4 and is preferably 20 or more in the present invention.

<光増感化合物>
本発明では変換効率のさらなる向上のため、光増感化合物5を電子輸送性半導体の表面に吸着させる。
光増感化合物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特に限定されるものでないが、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。
<Photosensitizing compound>
In the present invention, the photosensitizing compound 5 is adsorbed on the surface of the electron transporting semiconductor in order to further improve the conversion efficiency.
The photosensitizing compound 5 is not particularly limited 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. 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.

更に好ましくは、三菱製紙社製の下記構造式(1)で表されるD131、下記構造式(2)で表されるD102、下記構造式(3)で表されるD358が挙げられる。
More preferably, D131 represented by the following structural formula (1) manufactured by Mitsubishi Paper Industries, D102 represented by the following structural formula (2), and D358 represented by the following structural formula (3) are exemplified.

電子輸送性半導体に光増感化合物5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性半導体微粒子を含有する電子集電電極を浸漬する方法、または、光増感化合物溶液あるいは分散液を電子輸送性半導体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 of adsorbing the photosensitizing compound 5 to the electron transporting semiconductor, a method of immersing an electron collecting electrode containing electron transporting semiconductor fine particles in a photosensitizing compound solution or dispersion, or photosensitization. A method of applying a compound solution or dispersion to an electron transporting semiconductor and adsorbing it can be used.
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.

光増感化合物5を吸着させる際、縮合剤を併用してもよい。
前記縮合剤は、電子輸送性半導体表面に物理的あるいは化学的に光増感化合物5を結合させるような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 the photosensitizing compound 5 is adsorbed, a condensing agent may be used in combination.
The condensing agent has a catalytic action such that the photosensitizing compound 5 is physically or chemically bonded to the surface of the electron transporting semiconductor, or acts stoichiometrically to advantageously move the chemical equilibrium. Any of them may be used.
Furthermore, a thiol or a hydroxy compound may be added as a condensation aid.

光増感化合物5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 compound 5 include water, methanol, ethanol, alcohol solvents such as 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、光増感化合物5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、光増感化合物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、光増感化合物5、あるいは光増感化合物5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 the photosensitizing compound 5, there are compounds 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 photosensitizing compound.
The temperature at which the photosensitizing compound 5 or the photosensitizing compound 5 and the aggregation / dissociation agent are adsorbed using these is preferably −50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.

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時間以下がさらに好ましい。
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 or less.
Adsorption is preferably performed in a dark place.

<ホール輸送層>
ホール輸送層6には、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。これらの中でも、有機ホール輸送材料が好ましい。なお、以下、有機ホール輸送材料を例として説明する箇所があるが、これに限られるものではない。
本発明におけるホール輸送層6は、単一材料からなる単層構造でも、複数の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6に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4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。
<Hole transport layer>
The hole transport layer 6 includes an electrolytic solution obtained by dissolving a redox couple in an organic solvent, a gel electrolyte obtained by impregnating a polymer matrix obtained by dissolving a redox couple in an organic solvent, a molten salt containing a redox couple, a solid electrolyte, An inorganic hole transport material, an organic hole transport material, or the like is used. Among these, an organic hole transport material is preferable. In addition, although there exists a part demonstrated below as an example for an organic hole transport material, it is not restricted to this.
The hole transport layer 6 in the present invention may be a single layer structure made of a single material or a laminated structure made of a plurality of compounds. In the case of a laminated structure, it is preferable to use a polymer material for the hole transport layer 6 close to the second electrode 7. By using a polymer material having excellent film forming properties, the surface of the porous electron transport layer 4 can be further smoothed, and the photoelectric conversion characteristics can be improved.

また、高分子材料は多孔質状の電子輸送層4内部へ浸透しにくいことから、多孔質状の電子輸送層4表面の被覆に優れ、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。
単一で用いられる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。
In addition, since the polymer material does not easily penetrate into the porous electron transport layer 4, it is excellent in covering the surface of the porous electron transport layer 4 and is effective in preventing a short circuit when an electrode is provided. Higher performance can be obtained.
A known organic hole transporting compound is used as the organic hole transporting material used in a single layer structure used as a single layer.
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、Adv.Mater.,813,vol.17,(2005)記載のホール輸送材料(2,2’,7,7’−tetrakis(N,N−di−p−methoxyphenylamino)−9,9’−spirobifluorene:spiro−OMeTAD)が特に好ましい。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、光増感化合物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, Adv. Mater. , 813, vol. 17, (2005), the hole transport material (2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamino) -9,9'-spirobifluorene: spiro-OMeTAD) is particularly preferred. 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 compound can efficiently absorb light, and has a characteristic 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6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−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等を挙げることができる。
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。
As the polymer material used for the hole transport layer 6 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-ethylphenyloxy) -1,4-phenylenevinylene) -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-divinyle) Fluorene) -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, poly [2,5-dioctyloxy-1,4-phenylene], poly [2,5-di (2-ethylhexyloxy-1, Polyphenylene compounds such as 4-phenylene], poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (N, N′-diphenyl) -N, N′-di (p- Hexylphenyl) -1,4-diaminobenzene], 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-phenylene Vinylene-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-dii) ) -Alt-co- (1,4-benzo (2,1 ′, 3) thiadiazole], poly (3,4-didecylthiophene-co- (1,4-benzo (2,1 ′, 3) thiadiazole) ) And the like.
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等を挙げることができる。
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, tetraalkylammonium iodide, Quaternary ammonium salts such as pyridinium iodide, metal bromides such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide and calcium bromide, quaternary ammonium compounds such as tetraalkylammonium bromide and pyridinium bromide Metal chlorides such as bromine salts, 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, ferrocyanate-ferricyanate, ferrocene -Sulfur compounds such as metal complexes such as ferricinium ions, sodium polysulfide, alkylthiol-alkyl disulfides 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 and benzimidazole, lithium compounds such as lithium trifluoromethanesulfonylimide and lithium diisopropylimide.

本発明においては、前記ホール輸送層に下記一般式(4)で表される塩基性化合物を添加することで、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、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。)
In the present invention, by adding a basic compound represented by the following general formula (4) to the hole transport layer, the internal resistance of the photoelectric conversion element is increased and the loss current in weak light such as room light is reduced. And a higher open circuit voltage 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.)

従来から前記一般式(4)で表される化合物である下記化合物No.4−1で表される塩基性化合物自体は知られている。また、その一部の化合物は、ヨウ素電解液を用いた液体型色素増感型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、ヨウ素電解液を用いた液体型色素増感型太陽電池において前記塩基性化合物を用いると、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知られている。
本発明においてホール輸送層は、有機ホール輸送性材料を用いることが好ましい。有機ホール輸送性材料を用いた固体型色素増感型太陽電池において前記塩基性化合物を用いると、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において、特に際立って優位性が現れる。
Conventionally, the following compound No. which is a compound represented by the general formula (4) is used. The basic compound represented by 4-1 is known per se. Some of these compounds are known to be used as basic compounds in liquid dye-sensitized solar cells using iodine electrolyte. However, when the basic compound is used in a liquid dye-sensitized solar cell using an iodine electrolyte, the open circuit voltage is high, but the short-circuit current density is greatly reduced, and the photoelectric conversion characteristics are significantly deteriorated. It has been.
In the present invention, the hole transport layer is preferably made of an organic hole transport material. When the basic compound is used in a solid dye-sensitized solar cell using an organic hole transporting material, the amount of decrease in the short-circuit current density is small and a high open-circuit voltage is obtained, thereby obtaining excellent photoelectric conversion characteristics. be able to. Further, in photoelectric conversion in weak light such as room light, which is rarely reported, a particularly significant advantage appears.

以下に一般式(4)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 (4) 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(4)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 (4) 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6は、光増感化合物5が含まれる電子輸送層4と接続して直接形成することができる。ホール輸送層6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4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。
The hole transport layer 6 can be directly formed by being connected to the electron transport layer 4 containing the photosensitizing compound 5. There is no restriction | limiting in particular in the preparation methods of the hole transport layer 6, 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 4 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 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。
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。
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.
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.

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 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、光増感化合物5を吸着した電子輸送性材料が含まれる電子輸送層4上に、有機ホール輸送材料を設けた後、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電子輸送層4と密着するため効率が改善すると考えている。   In the present invention, an organic hole transporting material may be provided on the electron transporting layer 4 containing the electron transporting material that has adsorbed the photosensitizing compound 5, and then a pressing process may be performed. By performing this press treatment, the organic hole transporting material is more closely attached to the electron transporting layer 4 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.

前記離型材に用いられる材料としては、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等を挙げることができる。   Materials used for the release material include polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoride ethylene, tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer, perfluoroalkoxy fluoride resin, polyvinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride ethylene copolymer. Fluorine resins such as polymers, ethylene chlorotrifluoride ethylene copolymers, polyvinyl fluoride, and the like.

上記プレス処理工程を行った後、第二の電極7を設ける前に、有機ホール輸送材料と第二の電極7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。
これら金属酸化物をホール輸送層6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。
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。
A metal oxide may be provided between the organic hole transport material and the second electrode 7 before the second electrode 7 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.
The method for providing these metal oxides on the hole transport layer 6 is not particularly limited, and examples thereof include a method of forming a thin film in a vacuum such as sputtering and vacuum deposition, and a wet film forming 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.
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7は、ホール輸送層6上に、又はホール輸送層6における金属酸化物上に形成することができる。また、第二の電極7は、通常前記第一の電極2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7の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、ポリピロールおよびそれらの誘導体等の導電性高分子化合物が挙げられ、これらは単独あるいは2種以上の混合で用いても構わない。
第二の電極7の膜厚には特に制限はなく、塗設については、用いられる材料の種類やホール輸送層6の種類により、適宜ホール輸送層6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 7 can be formed on the hole transport layer 6 or on the metal oxide in the hole transport layer 6. In addition, the second electrode 7 can be generally the same as the first electrode 2 described above, and a support is not necessarily required in a configuration in which strength and sealability are sufficiently maintained.
Specific examples of the material of the second electrode 7 include metals such as platinum, gold, silver, copper, and aluminum, carbon compounds such as graphite, fullerene, carbon nanotube, and graphene, and conductive metals such as ITO, FTO, and ATO. Examples thereof include conductive polymer compounds such as oxide, polythiophene, polyaniline, polypyrrole, and derivatives thereof, and these may be used alone or in combination of two or more.
The film thickness of the second electrode 7 is not particularly limited, and the coating is appropriately applied, laminated, vapor deposited, CVD, affixed on the hole transport layer 6 depending on the type of material used and the type of the hole transport layer 6. It can be formed by a technique such as matching.

本発明の光電変換素子においては、安価な塗布方式による製膜が好ましい。そのため、材料としてはポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールおよびそれらの誘導体等の導電性高分子化合物を用いることが好ましく、導電性が良好なポリチオフェンおよびその誘導体等よりなる群から選ばれる導電性高分子化合物を用いることがより好ましい。あるいは銀や銅といった第11属金属原子からなるナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤ等のナノ材料で構成されたペーストを用いることが好ましく、繊維状の金属ネットワークが形成可能で、少ない塗布量でも良好な導電性が得られるナノワイヤがより好ましい。これらは単独あるいは2種以上の混合で用いても構わない。また、本発明の光電変換素子ではこれらを用いて製膜した電極膜は、透光性を有している。   In the photoelectric conversion element of the present invention, film formation by an inexpensive coating method is preferable. Therefore, it is preferable to use a conductive polymer compound such as polythiophene, polyaniline, polypyrrole and derivatives thereof as the material, and a conductive polymer compound selected from the group consisting of polythiophene having good conductivity and derivatives thereof. It is more preferable. Alternatively, it is preferable to use a paste made of nanomaterials such as nanoparticles, nanorods, and nanowires made of Group 11 metal atoms such as silver and copper, and a fibrous metal network can be formed. More preferred is a nanowire capable of obtaining the property. These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, in the photoelectric conversion element of this invention, the electrode film formed using these has translucency.

<多孔質層>
本発明において多孔質層8は、第二の電極7と第二の基板9の間に設けられ、金属酸化物からなる光散乱粒子を含み、第一の基板1から入射した透過光を光電変換層に戻すものである。これにより、安価で透光性を有する第二の電極7を用いても良好な光電変換効率が得られる。
<Porous layer>
In the present invention, the porous layer 8 is provided between the second electrode 7 and the second substrate 9, includes light scattering particles made of a metal oxide, and photoelectrically converts transmitted light incident from the first substrate 1. Return to the layer. Thereby, even if it uses the cheap and transparent 2nd electrode 7, favorable photoelectric conversion efficiency is obtained.

モジュール形態においては、分割された電極間の透過光を利用するため、分割された第二の電極7を跨いで前記光散乱粒子を含んだ多孔質層を設置することが好ましい。このとき、多孔質層8は分割された第二の電極間に存在する空隙を埋めるように配置されても良く、空隙を空気層として空気層上に配置されてもよい。空気層は、特に限定されるものではない。例えば、大気、酸素、窒素、アルゴン等様々なガスを用いることが出来る。   In the module form, in order to use the transmitted light between the divided electrodes, it is preferable to install a porous layer containing the light scattering particles across the divided second electrode 7. At this time, the porous layer 8 may be arranged so as to fill a gap existing between the divided second electrodes, or may be arranged on the air layer with the gap as an air layer. The air layer is not particularly limited. For example, various gases such as air, oxygen, nitrogen, and argon can be used.

金属酸化物からなる前記光散乱粒子の具体例としては特に限定されるものではないが、屈折率が1.6以上であるものが好ましく、特に可視光領域に高い感度を持つ色素増感型太陽電池においては、可視光領域に吸収が少ない物質の方が可視光の散乱効率が高くなるため、より好ましい。具体的には、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムなどである。多孔質層8は単層であっても多層であってもよく、単独あるいは2種類以上の混合材料を用いても構わない。
光散乱粒子の粒径は、散乱する光の波長によって選択される。特開2012−181983号公報によれば、光を散乱させる粒径は散乱される光の波長に比例し、粒径は入射光の波長を複数の経験式に代入することで決定される(住友大阪セメント株式会社テクニカルレポート,色素増感太陽電池用酸化チタン(2005)36−40)。特に可視光領域に高い感度を持つ色素増感型太陽電池においては、可視光領域の波長に合わせた散乱粒子を適宜選択することが好ましく、400nmから800nmの波長に対しては粒径0.15μmから0.45μmが好ましいと報告されている。
光散乱粒子の粒径は、一次粒子の平均径であり、粒子径の測定は走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定した。
Specific examples of the light scattering particles made of a metal oxide are not particularly limited, but those having a refractive index of 1.6 or more are preferable, and particularly dye-sensitized solar having high sensitivity in the visible light region. In the battery, a substance that absorbs less in the visible light region is more preferable because the visible light scattering efficiency increases. Specific examples include magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, niobium oxide, yttrium oxide, and zirconium oxide. The porous layer 8 may be a single layer or a multilayer, and may be used alone or in combination of two or more kinds.
The particle size of the light scattering particles is selected according to the wavelength of the scattered light. According to JP2012-181983, the particle size for scattering light is proportional to the wavelength of the scattered light, and the particle size is determined by substituting the wavelength of incident light into a plurality of empirical formulas (Sumitomo). Osaka Cement Co., Ltd. Technical Report, Titanium Oxide for Dye-Sensitized Solar Cells (2005) 36-40). In particular, in a dye-sensitized solar cell having high sensitivity in the visible light region, it is preferable to appropriately select scattering particles according to the wavelength in the visible light region. For wavelengths from 400 nm to 800 nm, the particle size is 0.15 μm. To 0.45 μm is reported to be preferable.
The particle diameter of the light scattering particles is the average diameter of the primary particles, and the particle diameter was measured using a scanning electron microscope (SEM).

多孔質層8の膜厚は1μm以上であれば、光散乱効率が良好となり、入射した透過光を効率よく光電変換層に戻すことが出来る。上限は特に限定されるものでないが、例えば500℃程度の高温で焼成して多孔質層を形成する場合は、厚膜過ぎるとクラックが発生し、膜剥がれなどを引き起こし易い。そのため、好ましくは20μm以下である。   If the film thickness of the porous layer 8 is 1 μm or more, the light scattering efficiency is good, and the incident transmitted light can be efficiently returned to the photoelectric conversion layer. Although the upper limit is not particularly limited, for example, when the porous layer is formed by baking at a high temperature of about 500 ° C., if the film is too thick, cracks are likely to occur and the film is likely to peel off. Therefore, it is preferably 20 μm or less.

多孔質層8の製膜方法としては特に制限されるものではないが、より安価な製膜が可能な湿式製膜法が好ましく、塗布方法は特に制限はなく、公知の方法にしたがって行うことができる。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。   The method for forming the porous layer 8 is not particularly limited, but a wet film forming method capable of forming a cheaper film is preferable, and the coating method is not particularly limited, and may be performed according to a known method. it can. 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.

金属酸化物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、少なくとも金属酸化物微粒子単独、あるいは金属酸化物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。
このときに用いられる樹脂としては特に限定されるものでない。例えば、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、アイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂及び、ビニルアルコール重合体などの樹脂が挙げられる。
When a dispersion of metal oxide fine particles is prepared by mechanical pulverization or using a mill, it is formed by dispersing at least metal oxide fine particles alone or a mixture of metal oxide fine particles and a resin in water or an organic solvent. .
The resin used at this time is not particularly limited. For example, polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, silicon resin, phenoxy resin, polysulfone resin, polyvinyl butyral resin, polyvinyl formal resin, polyester resin, cellulose ester resin, Cellulose ether resin, urethane resin, phenol resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyimide resin, ionomer, ethylene-vinyl acetic anhydride copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-vinyl alcohol Examples thereof include resins such as copolymers, ultraviolet curable resins, thermosetting resins, and vinyl alcohol polymers.

分散する溶媒としては特に限定されるものでない。例えば、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。   The solvent to be dispersed is not particularly limited. For example, alcohol solvents such as water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, α-terpineol, 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, dichloromethane, chloroform Bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, Or halogenated hydrocarbon solvents such as 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m Examples thereof include hydrocarbon solvents such as xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene. These can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

光散乱粒子の分散液、あるいはゾル−ゲル法等によって得られた光散乱粒子のペーストは、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、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。
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。
The dispersion of light scattering particles or the paste of light scattering particles obtained by a sol-gel method, etc. is used to prevent re-aggregation of the particles, such as acids such as hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, polyoxyethylene, octylphenyl ether, etc. Surfactants, chelating agents such as acetylacetone, 2-aminoethanol, and ethylenediamine can be added.
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.

多孔質層の固定化方法は特に限定されるものではなく、公知の方法にしたがって行うことができる。例えば、加熱焼結、マイクロ波照射、電子線照射、レーザー光照射、紫外線硬化、熱硬化等が挙げられる。これらの処理は単独で行ってもよく、あるいは二種類以上組み合わせて行ってもよい。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。   The method for fixing the porous layer is not particularly limited, and can be performed according to a known method. For example, heat sintering, microwave irradiation, electron beam irradiation, laser light irradiation, ultraviolet curing, thermal curing, and the like can be given. These treatments may be performed alone or in combination of two or more. 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.

<第二の基板>
本発明に用いられる第二の基板9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。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。
<Second substrate>
The second substrate 9 used in the present invention is not particularly limited, and a known substrate can be used. Examples thereof include glass, a transparent plastic plate, a transparent plastic film, and an inorganic transparent crystal.

<用途>
本発明の光電変換素子は、太陽電池として用いることができる。また、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。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 used as a solar cell. Further, it can be applied to a power supply device by combining with a circuit board for controlling the generated current. 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.

以下、本発明を実施例及び比較例を挙げて説明する。なお、本発明はここに例示される実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited to the Example illustrated here.

(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系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、上記基板上に膜厚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。本実施例においては、ここまで形成されたものを便宜上、酸化チタン半導体電極と称する。
Example 1
<Production of titanium oxide semiconductor electrode>
A dense hole blocking layer of titanium oxide was formed on the ITO glass substrate by reactive sputtering with oxygen gas using a target made of titanium metal.
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 substrate 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. In this embodiment, what has been formed so far is referred to as a titanium oxide semiconductor electrode for convenience.

<光電変換素子の作製>
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(3)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。
光増感材料を担持した半導体電極上に、下記の構造式(5)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、CAS番号207739-72-8)のクロロベンゼン(固形分14質量%)溶液に、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(次の構造式(6)で表される化合物)(固形分1質量%)、前記一般式(4)で表される例示塩基性化合物No.4−3(固形分1.4質量%)を加えて得た溶液を、スピンコートにて塗布し、ホール輸送層6を成膜した。ここまで形成されたものを便宜上、固体型の光電変換層と称する。この上に、PEDOT/PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/ポリスチレンスルホン酸)(アルドリッチ社製)ペーストをスクリーン印刷し、100℃で30分乾燥して第二の電極を作製した。
<Production of photoelectric conversion element>
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 (3) 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 (5) on a semiconductor electrode carrying a photosensitizing material (Merck Co., Ltd., brand: 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N -di-p-methoxyphenylamino) -9,9'-spirobifluorene, product number: SHT-263, CAS number 207739-72-8) in chlorobenzene (solid content 14% by mass) solution with lithium bis (trifluoromethane) manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. Sulfonyl) imide (compound represented by the following structural formula (6)) (solid content: 1% by mass), exemplified basic compound No. 1 represented by the general formula (4). A solution obtained by adding 4-3 (solid content: 1.4% by mass) was applied by spin coating to form a hole transport layer 6. The layer formed so far is referred to as a solid-type photoelectric conversion layer for convenience. A PEDOT / PSS (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonic acid) (Aldrich) paste was screen-printed thereon and dried at 100 ° C. for 30 minutes to produce a second electrode.

カバーガラスに、光散乱粒子として酸化チタン(粒径200nm)からなるペースト(酸化チタン16質量%、α―テルピネオール70質量%、エチルセルロース10cps8質量%、アセチルアセトン3質量%、酢酸3質量%)を膜厚2.0μm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、多孔質層を形成した。上記多孔質層を具備したカバーガラスを、上記第二の電極まで具備した基板と合わせることで光電変換素子を作製した。   The cover glass is made of titanium oxide (particle size 200 nm) paste (titanium oxide 16% by mass, α-terpineol 70% by mass, ethyl cellulose 10 cps 8% by mass, acetylacetone 3% by mass, acetic acid 3% by mass) as light scattering particles. The resultant was applied to 2.0 μm, dried at room temperature, and then baked in air at 500 ° C. for 30 minutes to form a porous layer. The cover glass provided with the porous layer was combined with the substrate provided up to the second electrode to produce a photoelectric conversion element.

<光電変換素子の評価>
上記により得られた光電変換素子について、白色LED照射下(1000Lux:0.24mW/cm)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。測定結果を表1に示す。
その結果、第二の電極を透過した光を光散乱することにより光電変換層に戻したため、高い電流値が得られ、優れた特性を示した。
<Evaluation of photoelectric conversion element>
About the photoelectric conversion element obtained by the above, the photoelectric conversion efficiency under white LED irradiation (1000Lux: 0.24mW / cm < 2 >) was measured. 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. The measurement results are shown in Table 1.
As a result, since the light transmitted through the second electrode was scattered back to the photoelectric conversion layer, a high current value was obtained and excellent characteristics were exhibited.

(実施例2〜8)
実施例1において、光散乱粒子を表1に記載した光散乱粒子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、同様に評価した。その結果、酸化チタンと比較し屈折率が小さいため、光散乱効果は比較的小さいが、高い電流値が得られ、優れた特性を示した。
(Examples 2 to 8)
A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the light scattering particles in Example 1 were changed to the light scattering particles shown in Table 1, and evaluated in the same manner. As a result, since the refractive index was smaller than that of titanium oxide, the light scattering effect was relatively small, but a high current value was obtained and excellent characteristics were exhibited.

(実施例9)
実施例1において、レーザー装置により、第一の電極をレーザーエッチングし、4セル直列基板とし、また、4セル直列となるようにパターニングされたマスクを用い、PEDOT/PSS(アルドリッチ社製)ペーストをスクリーン印刷し、100℃で30分乾燥して第二の電極を作製した以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製し、同様に評価した(構成については図2に表記する。なお、図2は光電変換素子の断面の概略図である)。その結果、第二の電極を透過した光、および電極間を透過した光を光散乱することにより光電変換層に戻したため、高い電流値が得られ、優れた特性を示した。
Example 9
In Example 1, the first electrode was laser-etched with a laser device to form a 4-cell series substrate, and a PEDOT / PSS (Aldrich) paste was used using a mask patterned to be in 4-cell series. A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the second electrode was produced by screen printing and drying at 100 ° C. for 30 minutes, and evaluated in the same manner (the structure is shown in FIG. 2). FIG. 2 is a schematic view of a cross section of the photoelectric conversion element). As a result, light transmitted through the second electrode and light transmitted between the electrodes were returned to the photoelectric conversion layer by light scattering, so that a high current value was obtained and excellent characteristics were exhibited.

(実施例10)
実施例1において、PEDOT/PSS電極上に銀ナノワイヤペーストをスクリーン印刷し、100℃で30分乾燥した以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製し、同様に評価した。その結果、光散乱効果により高い電流値が得られるとともに、低抵抗な銀ナノワイヤにより高いFF(曲線因子)が得られ、優れた特性を示した。
(Example 10)
In Example 1, a photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the silver nanowire paste was screen-printed on the PEDOT / PSS electrode and dried at 100 ° C. for 30 minutes. As a result, a high current value was obtained by the light scattering effect, and a high FF (curve factor) was obtained by the low resistance silver nanowire, which showed excellent characteristics.

(実施例11)
実施例1において、ホール輸送層をヨウ素電解液(ヨウ化リチウム(0.1M)、ヨウ素(0.05M)、1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide(0.6M)、4-tert-butylpyridine(0.5M)をアセトニトリルに溶かした溶液)とし(便宜上、液体型の光電変換層と称する)、カバーガラスに形成した多孔質層上にPEDOT/PSS(アルドリッチ社製)ペーストをスクリーン印刷し、100℃で30分乾燥して第二の電極を作製し、上記多孔質層および第二の電極を具備したカバーガラスを、増感色素を吸着させた酸化チタン半導体電極基板と合わせ、電極間を上記ヨウ素電解液で満たすことで光電変換素子を作製した以外は、実施例1と同様にして光電変換素子を作製し、同様に評価した。その結果、第二の電極を透過した光を光散乱することにより光電変換層に戻したため、高い電流値が得られ、優れた特性を示したが、多くの光がヨウ素電解液に吸収されてしまったため、その効果は小さかった。
(Example 11)
In Example 1, the hole transport layer was made of iodine electrolyte (lithium iodide (0.1M), iodine (0.05M), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide (0.6M), 4-tert-butylpyridine. (0.5 M solution in acetonitrile) (referred to as a liquid photoelectric conversion layer for convenience), PEDOT / PSS (Aldrich) paste was screen printed on the porous layer formed on the cover glass, A second electrode was prepared by drying at 100 ° C. for 30 minutes, and the cover glass provided with the porous layer and the second electrode was combined with the titanium oxide semiconductor electrode substrate on which the sensitizing dye was adsorbed, and the gap between the electrodes was A photoelectric conversion element was prepared in the same manner as in Example 1 except that a photoelectric conversion element was prepared by filling with the iodine electrolyte solution, and was similarly evaluated. As a result, since the light transmitted through the second electrode was returned to the photoelectric conversion layer by light scattering, a high current value was obtained and excellent characteristics were obtained, but a lot of light was absorbed by the iodine electrolyte. The effect was small because it was closed.

(比較例1)
実施例1において、光散乱粒子含む多孔質層を設けなかった以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製し、同様に評価した。その結果、実施例1と比較し、低い電流値を示し、低い性能に留まった。これは、第二の電極を透過した光を十分に利用できなかったためである。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a photoelectric conversion element was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the porous layer containing light scattering particles was not provided. As a result, compared with Example 1, it showed a low current value and remained at low performance. This is because the light transmitted through the second electrode could not be used sufficiently.

(比較例2)
実施例1において、光散乱粒子を含む多孔質層を酸化チタン半導体電極上に製膜し、室温で乾燥後、空気中500℃で30分間焼成し、第二の電極上には光散乱粒子を含む多孔質層を設けなかった以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製し、同様に評価した。その結果、ホール輸送層中のホール拡散移動距離が長くなり、電力損失が大きくなったため、低い性能に留まった。
(Comparative Example 2)
In Example 1, a porous layer containing light scattering particles is formed on a titanium oxide semiconductor electrode, dried at room temperature, and then baked in air at 500 ° C. for 30 minutes. Light scattering particles are formed on the second electrode. A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the porous layer was not provided, and evaluated in the same manner. As a result, the hole diffusion movement distance in the hole transport layer was increased and the power loss was increased, so that the performance remained low.

(比較例3)
実施例11において、光散乱粒子含む多孔質層を設けなかった以外は実施例11と同様にして光電変換素子を作製し、同様に評価した。その結果、実施例11と比較し低い電流値を示し、低い性能に留まった。これは、第二の電極を透過した光を十分に利用できなかったためである。
(Comparative Example 3)
In Example 11, a photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 11 except that the porous layer containing light scattering particles was not provided. As a result, the current value was lower than that of Example 11, and the performance was low. This is because the light transmitted through the second electrode could not be used sufficiently.

(比較例4)
実施例11において、光散乱粒子を含む多孔質層を酸化チタン半導体電極上に製膜し、室温で乾燥後、空気中500℃で30分間焼成し、第二の電極上には光散乱粒子を含む多孔質層を設けなかった以外は実施例11と同様にして光電変換素子を作製し、同様に評価した。その結果、実施例11と比較し低い性能に留まった。これは、光電変換層内に多孔質層を設けたことにより、電解液のイオン拡散が阻害され、抵抗が高くなったためである。
(Comparative Example 4)
In Example 11, a porous layer containing light scattering particles was formed on a titanium oxide semiconductor electrode, dried at room temperature, and then fired in air at 500 ° C. for 30 minutes. Light scattering particles were deposited on the second electrode. A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 11 except that the porous layer was not provided, and evaluated in the same manner. As a result, the performance was lower than that of Example 11. This is because by providing a porous layer in the photoelectric conversion layer, ion diffusion of the electrolytic solution is inhibited and resistance is increased.

(比較例5)
実施例1において、PEDOT/PSS電極上に銀ナノワイヤペーストをスクリーン印刷し、100℃で30分乾燥し、光散乱粒子含む多孔質層を設けなかった以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製し、同様に評価した。その結果、実施例1と比較し、低い電流値を示し、低い性能に留まった。これは、第二の電極を透過した光を十分に利用できなかったためである。
以上明らかなように、本発明の光電変換素子は優れた光電変換特性を示すことがわかる。
(Comparative Example 5)
In Example 1, a silver nanowire paste was screen-printed on the PEDOT / PSS electrode, dried at 100 ° C. for 30 minutes, and a photoelectric conversion element was obtained in the same manner as in Example 1 except that no porous layer containing light scattering particles was provided. Were prepared and evaluated in the same manner. As a result, compared with Example 1, it showed a low current value and remained at low performance. This is because the light transmitted through the second electrode could not be used sufficiently.
As apparent from the above, it can be seen that the photoelectric conversion element of the present invention exhibits excellent photoelectric conversion characteristics.

1 第一の基板
2 第一の電極
3 ホールブロッキング層
4 電子輸送層
5 光増感化合物
6 ホール輸送層
7 第二の電極
8 多孔質層
9 第二の基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st board | substrate 2 1st electrode 3 Hole blocking layer 4 Electron transport layer 5 Photosensitizing compound 6 Hole transport layer 7 Second electrode 8 Porous layer 9 Second substrate

特許第2664194号公報Japanese Patent No. 2664194 特開2014−143333JP 2014-143333 A 特開平10−255863号公報JP-A-10-255863 特開2003−142171JP2003-142171A 特開2012−119189JP2012-119189

パナソニック電工技報,Vol.56,No.4(2008)87Panasonic Electric Works Technical Report, Vol. 56, no. 4 (2008) 87 Nature,353(1991)737Nature, 353 (1991) 737 J.Am.Chem.Soc.,115(1993)6382J. et al. Am. Chem. Soc. , 115 (1993) 6382 Chinese Science Bulletin Vol.58 No.4−5(2013)559−566Chinese Science Bulletin Vol.58 No.4-5 (2013) 559-566

Claims (6)

第一の基板と、前記第一の基板上に配置された透光性を有する第一の電極と、前記第一の電極上に配置された光電変換層と、前記光電変換層上に配置された透光性を有する第二の電極と、前記第二の電極上に配置された多孔質層と、前記多孔質層上に配置された第二の基板とを有し、前記多孔質層は金属酸化物からなる光散乱粒子を含むことを特徴とする光電変換素子。   A first substrate, a first electrode having translucency disposed on the first substrate, a photoelectric conversion layer disposed on the first electrode, and disposed on the photoelectric conversion layer. A second electrode having translucency, a porous layer disposed on the second electrode, and a second substrate disposed on the porous layer, the porous layer comprising: A photoelectric conversion element comprising light scattering particles made of a metal oxide. 前記光電変換層が、前記第一の電極上に配置されたホールブロッキング層と、前記ホールブロッキング層上に配置され、表面に光増感化合物を吸着させた電子輸送性半導体からなる電子輸送層と、前記電子輸送層と接続し、ホール輸送性材料からなるホール輸送層とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion layer is a hole blocking layer disposed on the first electrode, and an electron transport layer composed of an electron transport semiconductor disposed on the hole blocking layer and having a photosensitizing compound adsorbed on the surface thereof. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element comprises a hole transport layer made of a hole transport material and connected to the electron transport layer. 前記光散乱粒子が、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化イットリウム、及び酸化ジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも一つ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 light scattering particles include at least one selected from the group consisting of magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, niobium oxide, yttrium oxide, and zirconium oxide. 2. The photoelectric conversion element according to 2. 前記第二の電極が、下記A及びBの少なくとも一種から構成される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。
A:ポリチオフェン、及びその誘導体よりなる群から選ばれる導電性高分子化合物
B:第11属金属元素からなるナノワイヤ
4. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the second electrode is composed of at least one of the following A and B. 5.
A: Conductive polymer compound selected from the group consisting of polythiophene and derivatives thereof B: Nanowire made of Group 11 metal element
前記第一の電極と前記第二の電極が、それぞれ分割された複数の電極からなる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。   5. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are each composed of a plurality of divided electrodes. 太陽電池として用いることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光電変換素子。   It uses as a solar cell, The photoelectric conversion element as described in any one of Claims 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned.
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