JP2019176136A - Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element module - Google Patents

Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element module Download PDF

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直道 兼為
Naomichi Kanei
直道 兼為
堀内 保
Tamotsu Horiuchi
保 堀内
田中 裕二
Yuji Tanaka
裕二 田中
田元 望
Nozomi Tamoto
望 田元
陵宏 井出
Takahiro Ide
陵宏 井出
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Abstract

To provide a photoelectric conversion element with a good photoelectric conversion property and excellent temporal stability even in low-intensity light.SOLUTION: A photoelectric conversion element comprises a first electrode, an electron transport layer including a photosensitization compound, a hole transport layer, and a second electrode. The hole transport layer comprises a p-type semiconductor material and a basic compound. Ionization potential of the hole transport layer exceeds ionization potential of the p-type semiconductor material, and is less than 1.07 times of ionization potential of the p-type semiconductor material. Ionization potential of the photosensitization compound exceeds ionization potential of the hole transport layer, and an acid dissociation constant (pKa) of the basic compound is greater than or equal to 6 and less than or equal to 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光電変換素子、及び光電変換素子モジュールに関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element and a photoelectric conversion element module.

近年、化石燃料の代替エネルギーとして、また地球温暖化対策として、太陽電池の重要性が高まっている。また、太陽電池やフォトダイオードは、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる光電変換素子を応用したものである。
最近では、太陽光(直射光での照度:約100,000 lux)に限らず、LED(light emitting diode:発光ダイオード)や蛍光灯など、低照度の光(照度:20 lux以上1,000 lux以下)でも高い発電性能を有する室内向けの光電変換素子が注目を集めている。
In recent years, the importance of solar cells has increased as an alternative energy to fossil fuels and as a countermeasure against global warming. Moreover, a solar cell and a photodiode apply a photoelectric conversion element that can convert light energy into electric energy.
Recently, light (illuminance: 20 lux or more and 1,000 lux) is not limited to sunlight (illuminance in direct light: about 100,000 lux) but also LEDs (light emitting diodes) and fluorescent lamps. However, indoor photoelectric conversion elements having high power generation performance are attracting attention.

そこで、高い光電変換性を有する光電変換素子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、特許文献1の光電変換素子の場合は、経時安定性が不十分であり、良好な光電変換性と経時安定性との両立が困難であるという問題がある。
そこで、低照度光において、高い光電変換性と、経時安定性を両立できる光電変換素子が望まれている。
Thus, a photoelectric conversion element having high photoelectric conversion properties has been proposed (for example, see Patent Document 1). However, in the case of the photoelectric conversion element of Patent Document 1, the temporal stability is insufficient, and there is a problem that it is difficult to achieve both good photoelectric conversion properties and temporal stability.
Therefore, a photoelectric conversion element that can achieve both high photoelectric conversion property and stability over time in low-illuminance light is desired.

本発明は、低照度光においても、良好な光電変換性を有し、経時安定性に優れる光電変換素子を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the photoelectric conversion element which has favorable photoelectric conversion property also in low illumination light, and is excellent in temporal stability.

前記課題を解決するための手段としての本発明の光電変換素子は、第1の電極と、光増感化合物を有する電子輸送層と、ホール輸送層と、第2の電極とを有する光電変換素子であって、前記ホール輸送層が、p型半導体材料、及び塩基性化合物を有し、前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルが、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満であり、前記光増感化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超え、前記塩基性化合物の酸解離定数(pKa)が、6以上10以下である。   The photoelectric conversion element of the present invention as a means for solving the above problems is a photoelectric conversion element having a first electrode, an electron transport layer having a photosensitizing compound, a hole transport layer, and a second electrode. a is, the hole transport layer has a p-type semiconductor material, and a basic compound, the ionization potential of the hole transport layer is greater than the ionization potential of the p-type semiconductor material and the p-type semiconductor material The ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer, and the acid dissociation constant (pKa) of the basic compound is 6 or more and 10 or less. is there.

本発明によると、低照度光においても、良好な光電変換性を有し、経時安定性に優れる光電変換素子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a photoelectric conversion element that has good photoelectric conversion properties and excellent temporal stability even in low-illuminance light.

図1は、本発明の光電変換素子の断面の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a cross section of the photoelectric conversion element of the present invention. 図2は、本発明の光電変換素子の他の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention. 図3は、本発明の光電変換素子の他の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention. 図4は、本発明の光電変換素子の他の一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention. 図5は、本発明の光電変換素子の他の一例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention. 図6は、本発明の光電変換素子モジュールの一例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing an example of the photoelectric conversion element module of the present invention. 図7は、図6を異なる角度から観察した概略図である。FIG. 7 is a schematic view of FIG. 6 observed from different angles. 図8は、電子機器としてマウスを用いた一例を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example in which a mouse is used as an electronic device. 図9は、マウスに光電変換素子を実装した一例を示す概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example in which a photoelectric conversion element is mounted on a mouse. 図10は、電子機器としてパソコンに用いられるキーボードを用いた一例を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example using a keyboard used in a personal computer as an electronic device. 図11は、キーボードに光電変換素子を実装した一例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example in which a photoelectric conversion element is mounted on a keyboard. 図12は、キーボードのキーの一部に小型の光電変換素子を実装した一例を示す概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example in which a small photoelectric conversion element is mounted on a part of a key of a keyboard. 図13は、電子機器としてセンサを用いた一例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example in which a sensor is used as an electronic device. 図14は、電子機器としてターンテーブルを用いた一例を示す概略図である。FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an example using a turntable as an electronic apparatus. 図15は、本発明の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールが光電変換することによって発生した電力によって動作する装置とを組み合わせた電子機器の一例を示す概略図である。Figure 15 is an example of an electronic device that combines the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module, the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module is a device that operates by electric power generated by photoelectric conversion of the present invention FIG. 図16は、図15において光電変換素子と機器の回路との間に光電変換素子用の電源ICを組み込んだ一例を示す概略図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example in which a power supply IC for a photoelectric conversion element is incorporated between the photoelectric conversion element and the circuit of the device in FIG. 図17は、図16において、蓄電デバイスを電源ICと機器の回路との間に組み込んだ一例を示す概略図である。FIG. 17 is a schematic diagram illustrating an example in which the power storage device is incorporated between the power supply IC and the circuit of the device in FIG. 図18は、本発明の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、電源ICとを有する電源モジュールの一例を示す概略図である。FIG. 18 is a schematic diagram illustrating an example of a power supply module including the photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module of the present invention and a power supply IC. 図19は、図18において電源ICに蓄電デバイスを追加した電源モジュールの一例を示す概略図である。FIG. 19 is a schematic diagram illustrating an example of a power supply module in which a power storage device is added to the power supply IC in FIG.

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、以下のことを見出した。
室内向けの低照度の光で効率よく発電するためには、光電変換素子の内部における損失電流を抑制する必要がある。そのためには内部抵抗を制御する必要があるが、内部抵抗を高くすると短絡電流密度が低下し、また、内部抵抗を低くすると開放電圧が低下するため、良好な光電変換特性を得ることが困難であるという問題がある。
As a result of intensive studies, the present inventors have found the following.
In order to generate electric power efficiently with low illuminance light for indoor use, it is necessary to suppress the loss current inside the photoelectric conversion element. For this purpose, it is necessary to control the internal resistance. However, if the internal resistance is increased, the short-circuit current density decreases, and if the internal resistance is decreased, the open-circuit voltage decreases. There is a problem that there is.

ここで、イオン化ポテンシャルについて説明する。
有機半導体は、HOMO準位とLUMO準位を有し、真空準位とLUMO準位との差を電子親和力、真空準位とHOMOと準位の差をイオン化ポテンシャルという。
イオン化ポテンシャルは、大気雰囲気中で測定することができる。具体的には、有機半導体に紫外線を照射させて、HOMO準位の電子をLUMO準位に励起させる。この際、照射させる紫外線の波長を変えて励起させる紫外線のエネルギーを変えると、特定のエネルギー以上で光電子が放出され始める。光電子が放出され始める際のエネルギーを求めることにより、イオン化ポテンシャルを測定することができる。
Here, the ionization potential will be described.
An organic semiconductor has a HOMO level and a LUMO level. The difference between the vacuum level and the LUMO level is called an electron affinity, and the difference between the vacuum level and the HOMO level is called an ionization potential.
The ionization potential can be measured in an air atmosphere. Specifically, the organic semiconductor is irradiated with ultraviolet rays to excite HOMO level electrons to the LUMO level. At this time, if the energy of the ultraviolet rays to be excited is changed by changing the wavelength of the ultraviolet rays to be irradiated, photoelectrons start to be emitted at a specific energy or higher. By obtaining the energy at which photoelectrons begin to be emitted, the ionization potential can be measured.

本発明者らは、ホール輸送層のイオン化ポテンシャルが、p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満であり、光増感化合物のイオン化ポテンシャルが、ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超え、塩基性化合物の酸解離定数(pKa)が、6以上10以下であると、低照度光においても、高い光電変換性と、経時安定性とを両立することができることを見出した。   The inventors of the present invention have the ionization potential of the hole transport layer exceeding the ionization potential of the p-type semiconductor material and less than 1.07 times the ionization potential of the p-type semiconductor material, and the ionization potential of the photosensitizing compound is When the ion dissociation constant (pKa) of the basic compound is 6 or more and 10 or less, exceeding the ionization potential of the hole transport layer, both high photoelectric conversion properties and stability over time can be achieved even in low illumination light. I found out that I can.

光増感化合物のイオン化ポテンシャル、ホール輸送材料のイオン化ポテンシャル、及びホール輸送層のイオン化ポテンシャルは、例えば、大気中光電子分光装置を用いて測定することができる。
大気中光電子分光装置としては、例えば、装置名:AC−2(理研計器株式会社製)などが挙げられる。
光増感化合物のイオン化ポテンシャルは、電子輸送層に吸着させた状態で測定することができる。
The ionization potential of the photosensitizing compound, the ionization potential of the hole transport material, and the ionization potential of the hole transport layer can be measured using, for example, an atmospheric photoelectron spectrometer.
Examples of the atmospheric photoelectron spectrometer include a device name: AC-2 (manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.).
The ionization potential of the photosensitizing compound can be measured while adsorbed on the electron transport layer.

ホール輸送層のイオン化ポテンシャルは、光電変換素子からホール輸送層のみを剥離することなく、大気中光電子分光装置により測定してもよいが、ホール輸送層のみを単独で測定する方が好ましい。   The ionization potential of the hole transport layer may be measured by an atmospheric photoelectron spectrometer without peeling only the hole transport layer from the photoelectric conversion element, but it is preferable to measure only the hole transport layer alone.

(光電変換素子)
本発明の光電変換素子は、第1の電極と、光増感化合物を有する電子輸送層と、ホール輸送層と、第2の電極とを光電変換素子であって、前記ホール輸送層が、p型半導体材料、及び塩基性化合物を有し、前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルが、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満であり、前記光増感化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超え、前記塩基性化合物の酸解離定数(pKa)が、6以上10以下であり、必要に応じて、その他の層を有する。各層は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
(Photoelectric conversion element)
The photoelectric conversion element of the present invention is a photoelectric conversion element comprising a first electrode, an electron transport layer having a photosensitizing compound, a hole transport layer, and a second electrode, wherein the hole transport layer is p An ionization potential of the hole transport layer exceeds the ionization potential of the p-type semiconductor material and less than 1.07 times the ionization potential of the p-type semiconductor material. , The ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer, and the acid dissociation constant (pKa) of the basic compound is 6 or more and 10 or less. Have. Each layer may have a single layer structure or a laminated structure.

<第1の電極>
光電変換素子は、第1の電極を有する。
第1の電極としては、その形状、大きさについては、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。
<First electrode>
The photoelectric conversion element has a first electrode.
There is no restriction | limiting in particular about the shape and magnitude | size as a 1st electrode, According to the objective, it can select suitably.

第1の電極の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一層構造であってもよいし、複数の材料を積層する構造であってもよい。   There is no restriction | limiting in particular as a structure of a 1st electrode, According to the objective, it can select suitably, A single layer structure may be sufficient, and the structure which laminates | stacks several materials may be sufficient.

第1の電極の材質としては、可視光に対する透明性及び導電性を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、透明導電性金属酸化物、カーボン、金属などが挙げられる。   The material of the first electrode is not particularly limited as long as it has transparency and conductivity with respect to visible light, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, transparent conductive metal oxide, carbon, A metal etc. are mentioned.

透明導電性金属酸化物としては、例えば、インジウム・スズ酸化物(以下、「ITO」と称する)、フッ素ドープ酸化スズ(以下、「FTO」と称する)、アンチモンドープ酸化スズ(以下、「ATO」と称する)、ニオブドープ酸化スズ(以下、「NTO」と称する)、アルミドープ酸化亜鉛、インジウム・亜鉛酸化物、ニオブ・チタン酸化物などが挙げられる。
カーボンとしては、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンなどが挙げられる。
金属としては、例えば、金、銀、アルミニウム、ニッケル、インジウム、タンタル、チタンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、透明性が高い透明導電性金属酸化物が好ましく、ITO、FTO、ATO、NTOがより好ましい。
Examples of the transparent conductive metal oxide include indium tin oxide (hereinafter referred to as “ITO”), fluorine-doped tin oxide (hereinafter referred to as “FTO”), and antimony-doped tin oxide (hereinafter referred to as “ATO”). And niobium-doped tin oxide (hereinafter referred to as “NTO”), aluminum-doped zinc oxide, indium / zinc oxide, niobium / titanium oxide, and the like.
Examples of carbon include carbon black, carbon nanotube, graphene, fullerene and the like.
Examples of the metal include gold, silver, aluminum, nickel, indium, tantalum, and titanium.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, a transparent conductive metal oxide having high transparency is preferable, and ITO, FTO, ATO, and NTO are more preferable.

第1の電極の平均厚みとしては、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が、5nm以上100μm以下が好ましく、50nm以上10μm以下がより好ましい。なお、第1の電極の材質がカーボンや金属の場合には、第1の電極の平均厚みとしては、透光性を得られる程度の平均厚みにすることが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as average thickness of a 1st electrode, Although it can select suitably according to the objective, 5 nm or more and 100 micrometers or less are preferable, and 50 nm or more and 10 micrometers or less are more preferable. In addition, when the material of the first electrode is carbon or metal, the average thickness of the first electrode is preferably an average thickness that can obtain translucency.

第1の電極は、スパッタ法、蒸着法、スプレー法等の公知の方法などにより形成することができる。   The first electrode can be formed by a known method such as a sputtering method, a vapor deposition method, or a spray method.

また、第1の電極は、第1の基板上に形成されることが好ましく、予め第1の基板上に第1の電極が形成されている一体化された市販品を用いることができる。
一体化された市販品としては、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フィルム、ITOコート透明プラスチックフィルムなどが挙げられる。他の一体化された市販品としては、例えば、酸化スズ若しくは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、又はメッシュ状やストライプ状等の光が透過できる構造にした金属電極を設けたガラス基板などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して混合又は積層したものでもよい。また、電気的抵抗値を下げる目的で、金属リード線などを併用してもよい。
The first electrode is preferably formed on the first substrate, and an integrated commercial product in which the first electrode is previously formed on the first substrate can be used.
Examples of integrated commercial products include FTO-coated glass, ITO-coated glass, zinc oxide: aluminum-coated glass, FTO-coated transparent plastic film, and ITO-coated transparent plastic film. Other integrated commercial products include, for example, tin oxide or indium oxide, transparent electrodes doped with cations or anions having different valences, or metal with a structure that can transmit light such as mesh or stripes Examples thereof include a glass substrate provided with an electrode.
These may be used individually by 1 type, and the thing mixed or laminated | stacked combining 2 or more types together. Moreover, a metal lead wire or the like may be used in combination for the purpose of lowering the electrical resistance value.

金属リード線の材質としては、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケルなどが挙げられる。
金属リード線は、例えば、蒸着、スパッタリング、圧着などで基板に形成し、その上にITOやFTOの層を設けることにより併用することができる。
Examples of the material of the metal lead wire include aluminum, copper, silver, gold, platinum, nickel, and the like.
The metal lead wire can be used in combination by, for example, forming it on the substrate by vapor deposition, sputtering, pressure bonding or the like and providing an ITO or FTO layer thereon.

<電子輸送層>
光電変換素子は、光増感化合物を有する電子輸送層を有する。
光増感化合物のイオン化ポテンシャルは、ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超える。光増感化合物のイオン化ポテンシャルがホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超えると、ホール輸送層へのホール伝導効率の点で優れる。
電子輸送層は、光増感化合物で生成された電子を第1の電極あるいはホールブロッキング層まで輸送する目的で形成される。このため、電子輸送層は、第1の電極あるいはホールブロッキング層に隣接して配置されることが好ましい。
<Electron transport layer>
The photoelectric conversion element has an electron transport layer having a photosensitizing compound.
The ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer. When the ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer, the hole conduction efficiency to the hole transport layer is excellent.
The electron transport layer is formed for the purpose of transporting electrons generated by the photosensitizing compound to the first electrode or the hole blocking layer. For this reason, the electron transport layer is preferably disposed adjacent to the first electrode or the hole blocking layer.

電子輸送層の構造としては、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が、互いに隣接する少なくとも2つの光電変換素子において、電子輸送層どうしが互いに延設されていてもよいが、延設されていない方が好ましい。また、電子輸送層の構造としては、単層であってもよく、複数の層が積層された多層であってもよい。   The structure of the electron-transporting layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, at least two photoelectric conversion elements adjacent to each other, the electron transport layer each other may be extended to each other It is preferable that it is not extended. Further, the structure of the electron transport layer may be a single layer or a multilayer in which a plurality of layers are stacked.

電子輸送層は、電子輸送性材料を含み、必要に応じてその他の材料を含む。   The electron transport layer includes an electron transport material, and includes other materials as necessary.

電子輸送性材料としては、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が、半導体材料が好ましい。
半導体材料は、微粒子状の形状を有し、これらが接合することによって、多孔質状の膜に形成されることが好ましい。多孔質状の電子輸送層を構成する半導体微粒子の表面に、光増感化合物が化学的あるいは物理的に吸着される。
There is no restriction | limiting in particular as an electron transport material, Although it can select suitably according to the objective, A semiconductor material is preferable.
The semiconductor material preferably has a fine particle shape and is formed into a porous film by bonding. The photosensitizing compound is chemically or physically adsorbed on the surface of the semiconductor fine particles constituting the porous electron transport layer.

半導体材料としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができ、例えば、単体半導体、化合物半導体、ペロブスカイト構造を有する化合物などが挙げられる。
単体半導体としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどが挙げられる。
化合物半導体としては、例えば、金属のカルコゲニド、具体的には、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、タンタル等の酸化物;カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマス等の硫化物;カドミウム、鉛等のセレン化物;カドミウム等のテルル化物などが挙げられる。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−硫化物等が挙げられる。
ペロブスカイト構造を有する化合物としては、例えば、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、ニオブ酸カリウムなどが挙げられる。
これらの中でも、酸化物半導体が好ましく、特に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ及び酸化ニオブがより好ましい。電子輸送層の電子輸送性材料が酸化チタンであると、伝導帯準位が高いため、高い開放電圧を得られ、高い光電変換特性を得ることができる点で有利である。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、半導体材料の結晶型としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単結晶でも多結晶でもよく、非晶質でもよい。
There is no restriction | limiting in particular as a semiconductor material, A well-known thing can be used, For example, a single-piece | unit semiconductor, a compound semiconductor, the compound which has a perovskite structure, etc. are mentioned.
Examples of the single semiconductor include silicon and germanium.
Examples of compound semiconductors include metal chalcogenides, specifically oxides such as titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, and tantalum; Examples thereof include sulfides such as cadmium, zinc, lead, silver, antimony, and bismuth; selenides such as cadmium and lead; tellurides such as cadmium. Examples of other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium, and cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide, and the like.
Examples of the compound having a perovskite structure include strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, and potassium niobate.
Among these, oxide semiconductors are preferable, and titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and niobium oxide are more preferable. When the electron transporting material of the electron transporting layer is titanium oxide, since the conduction band level is high, it is advantageous in that a high open-circuit voltage can be obtained and high photoelectric conversion characteristics can be obtained.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. The crystal form of the semiconductor material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. The semiconductor material may be single crystal, polycrystal, or amorphous.

半導体材料の一次粒子の平均粒径としては、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が、1nm以上100nm以下が好ましく、5nm以上50nm以下がより好ましい。また、より大きい半導体材料を混合あるいは積層させてもよく、入射光を散乱させる効果により、変換効率を向上できる場合がある。この場合の平均粒径は、50nm以上500nm以下が好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as an average particle diameter of the primary particle of a semiconductor material, Although it can select suitably according to the objective, 1 nm or more and 100 nm or less are preferable, and 5 nm or more and 50 nm or less are more preferable. Also, larger semiconductor materials may be mixed or stacked, and conversion efficiency may be improved by the effect of scattering incident light. In this case, the average particle size is preferably 50 nm or more and 500 nm or less.

電子輸送層の平均厚みとしては、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が、50nm以上100μm以下が好ましく、100nm以上50μm以下がより好ましく、120nm以上10μm以下が更に好ましい。電子輸送層の平均厚みが好ましい範囲内であると、単位投影面積当たりの光増感化合物の量を十分に確保でき、光の捕獲率を高く維持できるとともに、注入された電子の拡散距離も増加しにくく、電荷の再結合によるロスを少なくできる点で有利である。   There is no restriction | limiting in particular as average thickness of an electron carrying layer, Although it can select suitably according to the objective, 50 nm or more and 100 micrometers or less are preferable, 100 nm or more and 50 micrometers or less are more preferable, 120 nm or more and 10 micrometers or less are still more preferable. If the average thickness of the electron transport layer is within a preferable range, a sufficient amount of photosensitizing compound per unit projected area can be secured, the light capture rate can be kept high, and the diffusion distance of injected electrons also increases. This is advantageous in that loss due to charge recombination can be reduced.

電子輸送層の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタリング等の真空中で薄膜を形成する方法、湿式製膜法などが挙げられる。これらの中でも、製造コストの観点から、湿式製膜法が好ましく、半導体材料の粉末あるいはゾルを分散したペーストを調製し、電子集電電極基板としての第1の電極の上、あるいはホールブロッキング層の上に塗布する方法がより好ましい。
湿式製膜法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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、ダイコート法などが挙げられる。
湿式印刷方法としては、例えば、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷などの様々な方法を用いることができる。
There is no restriction | limiting in particular as a preparation method of an electron carrying layer, According to the objective, it can select suitably, For example, the method of forming a thin film in vacuum, such as sputtering, the wet film forming method etc. are mentioned. Among these, from the viewpoint of production cost, a wet film-forming method is preferable, a paste in which a powder or sol of a semiconductor material is dispersed is prepared, and the first electrode as an electron collector electrode substrate or the hole blocking layer is prepared. The method of applying on top is more preferable.
The wet film forming method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, dipping method, spray method, wire bar method, spin coating method, roller coating method, blade coating method, gravure coating method And die coating method.
As the wet printing method, for example, various methods such as letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, and screen printing can be used.

半導体材料の分散液を作製する方法としては、例えば、公知のミリング装置等を用いて機械的に粉砕する方法などが挙げられる。この方法により、粒子状の半導体材料を単独で、あるいは半導体材料と樹脂の混合物を、水又は溶媒に分散することにより半導体材料の分散液を作製できる。
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、シリコーン樹脂、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、セルロースエーテル、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、ポリイミド樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Examples of a method for producing a semiconductor material dispersion include a method of mechanically pulverizing using a known milling device or the like. By this method, a dispersion liquid of a semiconductor material can be produced by dispersing a particulate semiconductor material alone or a mixture of a semiconductor material and a resin in water or a solvent.
Examples of the resin include polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylic acid esters, and methacrylic acid esters, silicone resins, phenoxy resins, polysulfone resins, polyvinyl butyral resins, polyvinyl formal resins, polyester resins, Cellulose ester, cellulose ether, urethane resin, phenol resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyimide resin and the like can be mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

溶媒としては、例えば、水、アルコール溶媒、ケトン溶媒、エステル溶媒、エーテル溶媒、アミド溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、炭化水素溶媒などが挙げられる。
アルコール溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、α−テルピネオールなどが挙げられる。
ケトン溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
エステル溶媒としては、例えば、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチルなどが挙げられる。
エーテル溶媒としては、例えば、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、ジオキサンなどが挙げられる。
アミド溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。
ハロゲン化炭化水素溶媒としては、例えば、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、1−クロロナフタレンなどが挙げられる。
炭化水素溶媒としては、例えば、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、クメンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Examples of the solvent include water, alcohol solvents, ketone solvents, ester solvents, ether solvents, amide solvents, halogenated hydrocarbon solvents, hydrocarbon solvents, and the like.
Examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, α-terpineol, and the like.
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
Examples of the ester solvent include ethyl formate, ethyl acetate, and n-butyl acetate.
Examples of the ether solvent include diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, dioxane and the like.
Examples of the amide solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like.
Examples of the halogenated hydrocarbon solvent include dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene and the like. .
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, Examples include ethylbenzene and cumene.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

半導体材料を含む分散液、あるいはゾル−ゲル法等によって得られた半導体材料を含むペーストには、粒子の再凝集を防ぐため、酸、界面活性剤、キレート化剤などを添加してもよい。
酸としては、例えば、塩酸、硝酸、酢酸などが挙げられる。
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどが挙げられる。
キレート化剤としては、例えば、アセチルアセトン、2−アミノエタノール、エチレンジアミンなどが挙げられる。
また、製膜性を向上させる目的で、増粘剤を添加することも有効な手段である。
増粘剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、エチルセルロースなどが挙げられる。
In order to prevent reaggregation of particles, an acid, a surfactant, a chelating agent, or the like may be added to a dispersion containing a semiconductor material or a paste containing a semiconductor material obtained by a sol-gel method or the like.
Examples of the acid include hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid and the like.
Examples of the surfactant include polyoxyethylene octyl phenyl ether.
Examples of chelating agents include acetylacetone, 2-aminoethanol, ethylenediamine, and the like.
In addition, it is an effective means to add a thickener for the purpose of improving the film forming property.
Examples of the thickener include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, and ethyl cellulose.

半導体材料を塗布した後に、半導体材料の粒子間を電子的に接触させ、膜強度や基板との密着性を向上させるために焼成したり、マイクロ波や電子線を照射したり、又はレーザー光を照射することができる。これらの処理は、1種単独で行ってもよく、2種類以上組み合わせて行ってもよい。   After applying the semiconductor material, between particles of the semiconductor material is electronically contacted, or fired in order to improve the adhesion between the film strength and the substrate, or microwave irradiation or an electron beam, or a laser beam Can be irradiated. These treatments may be performed singly or in combination of two or more.

半導体材料から形成された電子輸送層を焼成する場合には、焼成温度としては、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が、温度が高すぎると基板の抵抗が高くなったり、溶融したりすることがあることから、30℃以上700℃以下が好ましく、100℃以上600℃以下がより好ましい。また、焼成時間としては、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が、10分間以上10時間以下が好ましい。
半導体材料から形成された電子輸送層をマイクロ波照射する場合には、照射時間としては、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が、1時間以下が好ましい。この場合、電子輸送層が形成されている面側から照射してもよく、電子輸送層が形成されていない面側から照射してもよい。
When the electron transport layer formed from a semiconductor material is fired, the firing temperature is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, if the temperature is too high, the resistance of the substrate may increase. From the standpoint of melting, it is preferably 30 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. Moreover, there is no restriction | limiting in particular as baking time, Although it can select suitably according to the objective, 10 minutes or more and 10 hours or less are preferable.
When the electron transport layer formed of a semiconductor material is irradiated with microwaves, the irradiation time is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1 hour or less. In this case, you may irradiate from the surface side in which the electron carrying layer is formed, and you may irradiate from the surface side in which the electron carrying layer is not formed.

半導体材料からなる電子輸送層を焼成した後、電子輸送層の表面積の増大や、後述する光増感化合物から半導体材料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の半導体材料を焼結し得られた膜は、多孔質状を形成することができる。このようなナノ多孔質構造は、非常に高い表面積を有し、その表面積はラフネスファクターを用いて表すことができる。ラフネスファクターは、第1の基板に塗布した半導体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としては、大きいほど好ましいが、電子輸送層の平均厚みとの関係から、20以上が好ましい。
After firing the electron transport layer made of a semiconductor material, for example, an aqueous solution of titanium tetrachloride or an organic solvent for the purpose of increasing the surface area of the electron transport layer and increasing the efficiency of electron injection from the photosensitizing compound described later to the semiconductor material. Chemical plating using a mixed solution and electrochemical plating using a titanium trichloride aqueous solution may be performed.
A film obtained by sintering a semiconductor material having a diameter of several tens of nanometers can form a porous shape. Such a nanoporous structure has a very high surface area, which can be expressed using a roughness factor. The roughness factor is a numerical value that represents the actual area inside the porous body relative to the area of the semiconductor particles applied to the first substrate. Accordingly, the roughness factor is preferably as large as possible, but is preferably 20 or more in relation to the average thickness of the electron transport layer.

<<光増感化合物>>
光増感化合物は、出力や光電変換効率の更なる向上のため、電子輸送層を構成する半導体材料の表面に、光増感化合物を吸着される。
光増感化合物としては、光電変換素子に照射される光により光励起される化合物であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、下記の公知の化合物などが挙げられる。
具体的には、金属錯体化合物、J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)等に記載のクマリン化合物、Chem.Commun.,4887(2007)等に記載のポリエン化合物、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、シアニン色素、メロシアニン色素、9−アリールキサンテン化合物、トリアリールメタン化合物、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)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などが挙げられる。
これらの中でも、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、チオフェン化合物が好ましく、三菱製紙株式会社製の下記構造式(1)、下記構造式(2)、下記構造式(3)で表される化合物、更に下記一般式(3)を含む化合物がより好ましい。なお、これらの光増感化合物は、単独で用いてもよく、2種類以上混合して用いることもできる。
<< photosensitized compound >>
The photosensitizing compound is adsorbed on the surface of the semiconductor material constituting the electron transport layer in order to further improve the output and photoelectric conversion efficiency.
The photosensitizing compound is not particularly limited as long as it is a compound that is photoexcited by light applied to the photoelectric conversion element, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include the following known compounds. .
Specifically, a metal complex compound, J.M. Phys. Chem. C, 7224, Vol. 111 (2007) and the like, Chem. Commun. , 4887 (2007) and the like, J.M. 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) etc., thiophene compounds, cyanine dyes, merocyanine dyes, 9-arylxanthene compounds, triarylmethane compounds, Phys. Chem. , 2342, Vol. 91 (1987), J. MoI. Phys. Chem. B, 6272, Vol. 97 (1993), Electroanaly. Chem. , 31, Vol. 537 (2002) J. MoI. 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. are mentioned.
Among these, a metal complex compound, a coumarin compound, a polyene compound, an indoline compound, and a thiophene compound are preferable, and are represented by the following structural formula (1), the following structural formula (2), and the following structural formula (3) manufactured by Mitsubishi Paper Industries Co., Ltd. More preferred is a compound comprising the following general formula (3): In addition, these photosensitizing compounds may be used independently and can also be used in mixture of 2 or more types.

前記一般式(3)において、X、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子を表す。Rは置換基を有していてもよいメチン基を表す。その置換基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基、チエニル基、フリル基などのヘテロ環が挙げられる。
は置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、ヘテロ環基を表す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、2−プロピル基、2−エチルヘキシル基等、アリール基及びヘテロ環基としては前述のものが挙げられる。
はカルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、ボロン酸、フェノール類などの酸性基を表す。Z1、Z2は環状構造を形成する置換基を表す。
Z1は、ベンゼン環、ナフタレン環などの縮合炭化水素系化合物、チオフェン環、フラン環などのヘテロ環が挙げられ、それぞれ置換基を有していてもよい。その置換基の具体例としては前述のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、2−イソプロポキシ基等のアルコキシ基が挙げられる。
Z2はそれぞれ下記に示す(A−1)〜(A−22)が挙げられる。
In Formula (3), X 1, X 2 represents an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom. R 1 represents a methine group which may have a substituent. Specific examples of the substituent include aryl groups such as phenyl group and naphthyl group, and heterocycles such as thienyl group and furyl group.
R 2 represents an alkyl group, aryl group, or heterocyclic group which may have a substituent. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a 2-propyl group, and a 2-ethylhexyl group. Examples of the aryl group and the heterocyclic group include those described above.
R 3 represents an acidic group such as carboxylic acid, sulfonic acid, phosphonic acid, boronic acid, and phenols. Z1 and Z2 represent substituents that form a cyclic structure.
Examples of Z1 include condensed hydrocarbon compounds such as a benzene ring and a naphthalene ring, and heterocycles such as a thiophene ring and a furan ring, each of which may have a substituent. Specific examples of the substituent include alkoxy groups such as the aforementioned alkyl group, methoxy group, ethoxy group, and 2-isopropoxy group.
Z2 includes (A-1) to (A-22) shown below.

上記一般式(3)を含む光増感化合物の具体例としては、以下に示す(B−1)〜(B−36)が挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the photosensitizing compound containing the general formula (3) include (B-1) to (B-36) shown below. However, it is not limited to these.

電子輸送層の半導体材料の表面に、光増感化合物を吸着させる方法としては、光増感化合物の溶液中、又は光増感化合物の分散液中に、半導体材料を含む電子輸送層を浸漬する方法、光増感化合物の溶液、又は光増感化合物の分散液を電子輸送層に塗布して吸着させる方法などを用いることができる。光増感化合物の溶液中、又は光増感化合物の分散液中に、半導体材料を形成した電子輸送層を浸漬する方法の場合、浸漬法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法などを用いることができる。光増感化合物の溶液、又は光増感化合物の分散液を、電子輸送層に塗布して吸着させる方法の場合は、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、スプレー法など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ることも可能である。   The surface of the semiconductor material of the electron transport layer, a method of adsorbing the photosensitizing compound, a solution of the photosensitizer compound, or a dispersion of the photosensitizer compound, immersing the electron transport layer including a semiconductor material A method, a method of applying a solution of a photosensitizing compound, or a dispersion of a photosensitizing compound to an electron transport layer and adsorbing it can be used. In the case of immersing the electron transport layer on which the semiconductor material is formed in the photosensitizing compound solution or in the photosensitizing compound dispersion, use the dipping method, dipping method, roller method, air knife method, etc. Can do. In the case of a method in which a photosensitizing compound solution or a photosensitizing compound dispersion is applied to the electron transport layer and adsorbed, the wire bar method, slide hopper method, extrusion method, curtain method, spin method, spray The method etc. can be used. Further, it can be adsorbed in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like.

光増感化合物を半導体材料に吸着させる際には、縮合剤を併用してもよい。
縮合剤としては、半導体材料の表面に物理的もしくは化学的に、光増感化合物を結合させるような触媒的作用をするもの、又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いずれであってもよい。更に、縮合助剤として、チオールやヒドロキシ化合物などを添加してもよい。
When adsorbing the photosensitizing compound to the semiconductor material, a condensing agent may be used in combination.
The condensing agent has a catalytic action that physically or chemically binds the photosensitizing compound to the surface of the semiconductor material, or a stoichiometric action that advantageously shifts the chemical equilibrium. Either may be sufficient. Furthermore, a thiol or a hydroxy compound may be added as a condensation aid.

光増感化合物を溶解、又は分散する溶媒としては、例えば、水、アルコール溶媒、ケトン溶媒、エステル溶媒、エーテル溶媒、アミド溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、炭化水素溶媒などが挙げられる。
アルコール溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどが挙げられる。
ケトン溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
エステル溶媒としては、例えば、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチルなどが挙げられる。
エーテル溶媒としては、例えば、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、ジオキサンなどが挙げられる。
アミド溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。
ハロゲン化炭化水素溶媒としては、例えば、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、1−クロロナフタレンなどが挙げられる。
炭化水素溶媒としては、例えば、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、クメンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Examples of the solvent for dissolving or dispersing the photosensitizing compound include water, alcohol solvents, ketone solvents, ester solvents, ether solvents, amide solvents, halogenated hydrocarbon solvents, hydrocarbon solvents and the like.
Examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and the like.
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
Examples of the ester solvent include ethyl formate, ethyl acetate, and n-butyl acetate.
Examples of the ether solvent include diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, dioxane and the like.
Examples of the amide solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like.
Examples of the halogenated hydrocarbon solvent include dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene and the like. .
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, Examples include ethylbenzene and cumene.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

光増感化合物は、その種類によっては化合物間の凝集を抑制した方がより効果的に働くものが存在するため、凝集解離剤を併用してもよい。
凝集解離剤としては、特に制限はなく、用いる色素に対して適宜選択することができるが、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又は長鎖アルキルホスホン酸が好ましい。
凝集解離剤の含有量としては、光増感化合物1質量部に対して0.01質量部以上500質量部以下が好ましく、0.1質量部以上100質量部以下がより好ましい。
Depending on the type of photosensitizing compound, there are compounds that work more effectively when the aggregation between the compounds is suppressed. Therefore, an aggregation dissociator may be used in combination.
The aggregating / dissociating agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the dye to be used, but steroid compounds such as cholic acid and chenodeoxycholic acid, long-chain alkyl carboxylic acids or long-chain alkyl phosphonic acids are preferred.
The content of the aggregating and dissociating agent is preferably 0.01 parts by mass or more and 500 parts by mass or less, and more preferably 0.1 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of the photosensitizing compound.

電子輸送層を構成する半導体材料の表面に、光増感化合物、又は、光増感化合物及び凝集解離剤を吸着させる際の温度としては、−50℃以上200℃以下が好ましい。吸着時間としては、5秒間以上1,000時間以下が好ましく、10秒間以上500時間以下がより好ましく、1分間以上150時間以下が更に好ましい。吸着させる工程は、暗所で行うことが好ましい。また、吸着させる工程は、静置して行ってもよく、攪拌しながら行ってもよい。
攪拌する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、超音波分散等を用いた方法などが挙げられる。
The temperature at which the photosensitizing compound, or the photosensitizing compound and the aggregation / dissociation agent are adsorbed on the surface of the semiconductor material constituting the electron transport layer is preferably −50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The adsorption time is preferably from 5 seconds to 1,000 hours, more preferably from 10 seconds to 500 hours, still more preferably from 1 minute to 150 hours. The adsorbing step is preferably performed in a dark place. Moreover, the process of making it adsorb | suck may be left still and may be performed, stirring.
The stirring method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.For example, a method using a stirrer, ball mill, paint conditioner, sand mill, attritor, disperser, ultrasonic dispersion, etc. It is done.

<ホール輸送層>
光電変換素子は、ホール輸送層を有する。
ホール輸送層は、p型半導体材料、及び塩基性化合物を有することが好ましい。
<Hole transport layer>
The photoelectric conversion element has a hole transport layer.
The hole transport layer preferably has a p-type semiconductor material and a basic compound.

ホール輸送層は、ホールを輸送する機能を得るため、p型半導体材料を有する。
ホール輸送層のイオン化ポテンシャルは、p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満である。ホール輸送層のイオン化ポテンシャルが、p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満であると、低照度光においても、高い光電変換性と、経時安定性とを両立することができる。
The hole transport layer has a p-type semiconductor material in order to obtain a function of transporting holes.
The ionization potential of the hole transport layer exceeds the ionization potential of the p-type semiconductor material and is less than 1.07 times the ionization potential of the p-type semiconductor material. When the ionization potential of the hole transport layer exceeds the ionization potential of the p-type semiconductor material and is less than 1.07 times the ionization potential of the p-type semiconductor material, high photoelectric conversion properties and high aging can be obtained even in low illumination light. It is possible to achieve both stability.

<<p型半導体材料>>
p型半導体材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機p型半導体材料、有機p型半導体材料などが挙げられる。
無機p型半導体材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、CuSCN、CuI、CuBr、NiO、V、酸化グラフェンなどが挙げられる。
これらの中でも、有機p型半導体材料が好ましい。
<< p-type semiconductor material >>
There is no restriction | limiting in particular as a p-type semiconductor material, According to the objective, it can select suitably, For example, an inorganic p-type semiconductor material, an organic p-type semiconductor material, etc. are mentioned.
The inorganic p-type semiconductor material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, CuSCN, CuI, CuBr, NiO , V 2 O 5, etc. graphene oxide and the like.
Among these, organic p-type semiconductor materials are preferable.

有機p型半導体材料なとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の有機p型半導体材料を用いることができる。
公知の有機p型半導体材料としては、例えば、オキサジアゾール化合物、トリフェニルメタン化合物、ピラゾリン化合物、ヒドラゾン化合物、オキサジアゾール化合物、テトラアリールベンジジン化合物、スチルベン化合物、スピロ型化合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、スピロ型化合物が好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as an organic p-type semiconductor material, According to the objective, it can select suitably, For example, a well-known organic p-type semiconductor material can be used.
Examples of known organic p-type semiconductor materials include oxadiazole compounds, triphenylmethane compounds, pyrazoline compounds, hydrazone compounds, oxadiazole compounds, tetraarylbenzidine compounds, stilbene compounds, and spiro-type compounds. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, spiro type compounds are preferable.

スピロ型化合物としては、例えば、下記一般式(4)を含む化合物などが挙げられる。
ただし、前記一般式(4)中、RからRは、ジメチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ナフチル−4−トリルアミノ基などの置換アミノ基を表す。
Examples of the spiro compound include compounds containing the following general formula (4).
However, In the general formula (4), R 7 from R 4 is dimethylamino group, diphenylamino group, a substituted amino group, such as naphthyl-4-tolylamino group.

スピロ型化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、以下に示す例示化合物D−1からD−20などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   There is no restriction | limiting in particular as a spiro-type compound, According to the objective, it can select suitably, For example, although illustrated compound D-1 to D-20 etc. which are shown below are mentioned, it is not limited to these. . These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

スピロ型化合物は、2つのベンジジン骨格分子が捻れて結合しているため、球状に近い電子雲を形成し、分子間におけるホッピング伝導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、溶解性が高いため、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)であり、多孔質状の電子輸送層に密に充填されやすい。更に、450nm以上の光吸収特性を有さないため、光増感化合物に効率的に光吸収を行わせることができ、固体型色素増感型太陽電池にとって特に好ましい。   Since the spiro-type compound has two benzidine skeleton molecules twisted and bonded, it forms a nearly spherical electron cloud and exhibits excellent photoelectric conversion characteristics due to good hopping conductivity between molecules. In addition, since it has high solubility, it dissolves in various organic solvents, is amorphous (amorphous substance having no crystal structure), and is easily packed in a porous electron transport layer. Furthermore, since it does not have a light absorption property of 450 nm or more, the photosensitizing compound can efficiently absorb light, which is particularly preferable for a solid-type dye-sensitized solar cell.

<<塩基性化合物>>
ホール輸送層は、塩基性化合物を有する。また、塩基性化合物の酸解離定数(pKa)は、6以上10以下である方が好ましい。
塩基性化合物は、電子輸送層近傍の界面に存在すると考えられ、電子輸送層からの逆電子移動(即ち、電子輸送層からホール輸送層への電子移動)を抑制していると考えられる。また、ホール輸送層が、pKaが6以上10以下の塩基性化合物を有することにより、光電変換素子の内部抵抗が高まる。これらにより、室内光などの低照度の光における損失電流を低減することができるため、低照度光においても、高い光電変換性と、経時安定性とを両立することができる。
pKaは、ソフトウエア、例えば、ACD/Labs Software V11.02を用いて算出することができる。
<< basic compound >>
The hole transport layer has a basic compound. The acid dissociation constant (pKa) of the basic compound is preferably 6 or more and 10 or less.
The basic compound is considered to exist at the interface in the vicinity of the electron transport layer, and is considered to suppress reverse electron transfer from the electron transport layer (that is, electron transfer from the electron transport layer to the hole transport layer). Moreover, when the hole transport layer has a basic compound having a pKa of 6 or more and 10 or less, the internal resistance of the photoelectric conversion element is increased. As a result, a loss current in light with low illuminance such as room light can be reduced, so that both high photoelectric conversion properties and stability over time can be achieved even in low illuminance light.
pKa can be calculated using software, for example, ACD / Labs Software V11.02.

塩基性化合物としては、下記一般式(A)又は一般式(B)からなる塩基性化合物が好ましく下記一般式(1)、及び一般式(2)で示される3級アミン化合物が更に好ましい。ホール輸送層に下記一般式(A)又は一般式(B)の塩基性化合物を含有すると、高い開放電圧が得られ、高い光電変換特性が得られる点で有利である。更に、ホール輸送層が一般式(1)、及び一般式(2)で示される3級アミン化合物の少なくともいずれかを有することにより、低照度光においても、高い光電変換性と、経時安定性とを両立することができる。   As a basic compound, the basic compound which consists of the following general formula (A) or general formula (B) is preferable, and the tertiary amine compound shown by the following general formula (1) and general formula (2) is still more preferable. When the hole transport layer contains a basic compound of the following general formula (A) or general formula (B), it is advantageous in that a high open-circuit voltage is obtained and high photoelectric conversion characteristics are obtained. Furthermore, since the hole transport layer has at least one of the tertiary amine compounds represented by the general formula (1) and the general formula (2), high photoelectric conversion property and stability over time can be obtained even in low illumination light. Can be achieved.

ただし、前記一般式(A)式中、R、Rは、それぞれ独立に、アルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、同一又は異なる基を表すか、若しくは、R、Rは互いに結合し、窒素原子を含む複素環基を表す。
ただし、前記一般式(B)式中、R、Rは、それぞれ独立に、アルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、同一又は異なる基を表すか、若しくは、R、Rは互いに結合し、窒素原子を含む複素環基を表す。
However, in said general formula (A) formula, R < 1 >, R < 2 > represents an alkyl group or an aromatic hydrocarbon group each independently, represents the same or different group, or R < 1 >, R < 2 > is mutually And represents a heterocyclic group containing a nitrogen atom.
However, in said general formula (B), R < 1 >, R < 2 > represents an alkyl group or an aromatic hydrocarbon group each independently, represents the same or different group, or R < 1 >, R < 2 > is mutually And represents a heterocyclic group containing a nitrogen atom.

ただし、前記一般式(1)、及び前記一般式(2)中、Ar及びArは、置換基を有していてもよいアリール基を表し、前記Ar及び前記Arは、同一でも異なっていてもよく、互いに結合してもよい。 However, in said general formula (1) and said general formula (2), Ar < 1 > and Ar < 2 > represent the aryl group which may have a substituent, and said Ar < 1 > and said Ar < 2 > may be the same. They may be different and may be combined with each other.

以下に、前記一般式(A)、及び前記一般式(B)の塩基性化合物の具体的な例示化合物を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the basic compound of the general formula (A) and the general formula (B) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

次に、上記一般式(1)、及び一般式(2)で示される3級アミン化合物の具体例としては、例えば、以下に示す例示化合物C−1からC−20などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Next, specific examples of the tertiary amine compound represented by the general formula (1) and the general formula (2) include, for example, exemplified compounds C-1 to C-20 shown below. It is not limited to. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

ホール輸送層における塩基性化合物の含有量としては、ホール輸送材料全量に対して、1質量部以上50質量部以下が好ましく、10質量部以上30質量部以下がより好ましい。塩基性化合物の含有量が好ましい範囲であることにより、高い開放電圧を維持でき、高い出力が得られ、かつ様々な環境で長期使用しても高い安定性と耐久性が得られる。   The content of the basic compound in the hole transport layer is preferably 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to the total amount of the hole transport material. When the content of the basic compound is in a preferable range, a high open-circuit voltage can be maintained, a high output can be obtained, and high stability and durability can be obtained even when used for a long time in various environments.

塩基性化合物の分子量としては、140g/mol以上が好ましい。塩基性化合物の分子量が140g/mol以上であると、電子輸送層近傍の界面に塩基性化合物が存在することにより、電子輸送層とホール輸送層の物理的、電気的な接触を抑制し、逆電子移動をより低減することができるため、低照度光においても高い光電変換特性を示すことができる。   The molecular weight of the basic compound is preferably 140 g / mol or more. When the molecular weight of the basic compound is 140 g / mol or more, the presence of the basic compound at the interface in the vicinity of the electron transport layer suppresses physical and electrical contact between the electron transport layer and the hole transport layer, and the reverse Since electron movement can be further reduced, high photoelectric conversion characteristics can be exhibited even in low illumination light.

ホール輸送層の形態としては、ホールを輸送する機能を有していれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、固体電解質などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   The form of the hole transport layer is not particularly limited as long as it has a function of transporting holes, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, an electrolytic solution in which a redox pair is dissolved in an organic solvent, Examples include a gel electrolyte obtained by impregnating a polymer matrix with a liquid obtained by dissolving a redox couple in an organic solvent, a molten salt containing a redox couple, and a solid electrolyte. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

<<酸化剤>>
ホール輸送層は、酸化剤を有することが好ましい。ホール輸送層が酸化剤を有することにより、有機ホール輸送材料の一部がラジカルカチオンになることで、導電性が向上し、出力特性の耐久性や安定性を高めることができる。
酸化剤により有機ホール輸送材料が酸化されることにより、良好なホール伝導性を示すとともに、光電変換層の周囲環境の影響による酸化状態の解除(還元)を抑制することが出来ることで良好な経時安定性を示す。
<< Oxidant >>
The hole transport layer preferably has an oxidizing agent. When the hole transport layer has an oxidizing agent, a part of the organic hole transport material becomes a radical cation, so that conductivity is improved and durability and stability of output characteristics can be improved.
Oxidation of the organic hole transport material by the oxidizer shows good hole conductivity and suppresses the release (reduction) of the oxidized state due to the influence of the surrounding environment of the photoelectric conversion layer. Shows stability.

酸化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、金属錯体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属錯体が好ましい。   The oxidizing agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate, silver hexafluoroantimonate, nitrosonium tetrafluoroborate, silver nitrate, A metal complex etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, a metal complex is preferable.

金属錯体としては、例えば、金属カチオン、配位子、アニオンから構成される構成などが挙げられる。
金属カチオンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、クロム、マンガン、亜鉛、鉄、コバルト、ニッケル、銅、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、バナジウム、金、白金などのカチオンなどが挙げられる。この中でも、マンガン、亜鉛、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、銀、バナジウムのカチオンが好ましく、コバルト錯体がより好ましい。
As a metal complex, the structure comprised from a metal cation, a ligand, and an anion etc. are mentioned, for example.
There is no restriction | limiting in particular as a metal cation, According to the objective, it can select suitably, For example, chromium, manganese, zinc, iron, cobalt, nickel, copper, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver, tungsten, rhenium And cations such as osmium, iridium, vanadium, gold, and platinum. Among these, the cation of manganese, zinc, iron, cobalt, nickel, copper, ruthenium, silver, and vanadium is preferable, and a cobalt complex is more preferable.

配位子としては、少なくとも一つの窒素を含有する5及び/又は6員複素環を含むものが好ましく、置換基を有していてもよい。具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   The ligand preferably contains a 5- and / or 6-membered heterocycle containing at least one nitrogen, and may have a substituent. Specific examples include, but are not limited to, the following.

アニオンとしては、例えば、水素化物イオン(H)、フッ化物イオン(F)、塩化物イオン(Cl)、臭化物イオン(Br)、ヨウ化物イオン(I)、水酸化物イオン(OH)、シアン化物イオン(CN)、硝酸イオン(NO )、亜硝酸イオン(NO )、次亜塩素酸イオン(ClO)、亜塩素酸イオン(ClO )、塩素酸イオン(ClO )、過塩素酸イオン(ClO )、過マンガン酸イオン(MnO )、酢酸イオン(CHCOO)、炭酸水素イオン(HCO )、リン酸二水素イオン(HPO )、硫酸水素イオン(HSO )、硫化水素イオン(HS)、チオシアン酸イオン(SCN)、テトラフロオロホウ素酸イオン(BF )、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF )、テトラシアノホウ素酸イオン(B(CN) )、ジシアノアミンイオン(N(CN) )、p−トルエンスルホン酸イオン(TsO)、トリフルオロメチルスルホン酸イオン(CFSO )、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)アミンイオン(N(SOCF2−)テトラヒドロキソアルミン酸イオン([Al(OH)、あるいは[Al(OH)(HO))、ジシアノ銀(I)酸イオン([Ag(CN))、テトラヒドロキソクロム(III)酸イオン([Cr(OH))、テトラクロロ金(III)酸イオン([AuCl)、酸化物イオン(O2−)、硫化物イオン(S2−)、過酸化物イオン(O 2−)、硫酸イオン(SO 2−)、亜硫酸イオン(SO 2−)、チオ硫酸イオン(S 2−)、炭酸イオン(CO 2−)、クロム酸イオン(CrO 2−)、二クロム酸イオン(Cr 2−)、リン酸一水素イオン(HPO 2−)、テトラヒドロキソ亜鉛(II)酸イオン([Zn(OH)2−)、テトラシアノ亜鉛(II)酸イオン([Zn(CN)2−)、テトラクロロ銅(II)酸イオン([CuCl2−)、リン酸イオン(PO 3−)、ヘキサシアノ鉄(III)酸イオン([Fe(CN)3−)、ビス(チオスルファト)銀(I)酸イオン([Ag(S3−)、ヘキサシアノ鉄(II)酸イオン([Fe(CN)4−)などが挙げられる。これらの中でも、テトラフロオロホウ素酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、テトラシアノホウ素酸イオン、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)アミンイオン、過塩素酸イオンが好ましい。 Examples of the anion include hydride ion (H ), fluoride ion (F ), chloride ion (Cl ), bromide ion (Br ), iodide ion (I ), hydroxide ion ( OH ), cyanide ion (CN ), nitrate ion (NO 3 ), nitrite ion (NO 2 ), hypochlorite ion (ClO ), chlorite ion (ClO 2 ), chlorine Acid ion (ClO 3 ), perchlorate ion (ClO 4 ), permanganate ion (MnO 4 ), acetate ion (CH 3 COO ), hydrogen carbonate ion (HCO 3 ), dihydrogen phosphate ion (H 2 PO 4 -), hydrogen sulfate ion (HSO 4 -), hydrogen sulphide ions (HS -), thiocyanate ion (SCN -), tetra fluoroalkyl boronic acid ion (BF 4 -), Kisa fluorophosphate ion (PF 6 -), tetracyanoquinodimethane boronic acid ions (B (CN) 4 -) , dicyano amine ion (N (CN) 2 -) , p- toluenesulfonate ion (TsO -), trifluoro Methyl sulfonate ion (CF 3 SO 2 ), bis (trifluoromethylsulfonyl) amine ion (N (SO 2 CF 3 ) 2− ) tetrahydroxoaluminate ion ([Al (OH) 4 ] , or [Al (OH) 4 (H 2 O) 2 ] ), dicyano silver (I) acid ion ([Ag (CN) 2 ] ), tetrahydroxochromium (III) acid ion ([Cr (OH) 4 ] ) , Tetrachloroauric (III) ion ([AuCl 4 ] ), oxide ion (O 2− ), sulfide ion (S 2− ), peroxide ion (O 2) 2- ), sulfate ion (SO 4 2− ), sulfite ion (SO 3 2− ), thiosulfate ion (S 2 O 3 2− ), carbonate ion (CO 3 2− ), chromate ion (CrO 4 2) − ), Dichromate ion (Cr 2 O 7 2− ), monohydrogen phosphate ion (HPO 4 2− ), tetrahydroxozinc (II) ion ([Zn (OH) 4 ] 2− ), tetracyanozinc (II) acid ion ([Zn (CN) 4 ] 2− ), tetrachlorocopper (II) acid ion ([CuCl 4 ] 2− ), phosphate ion (PO 4 3− ), hexacyanoiron (III) acid Ions ([Fe (CN) 6 ] 3− ), bis (thiosulfato) silver (I) acid ions ([Ag (S 2 O 3 ) 2 ] 3− ), hexacyanoiron (II) acid ions ([Fe (CN ) 6 ] 4- ) It is. Among these, tetrafluoroboronate ion, hexafluorophosphate ion, tetracyanoboronate ion, bis (trifluoromethylsulfonyl) amine ion, and perchlorate ion are preferable.

前記金属錯体としては、下記一般式(5)で示される3価のコバルト錯体が特に好ましい。金属錯体が3価のコバルト錯体であると、酸化剤としての機能が優れる点で有利である。   As the metal complex, a trivalent cobalt complex represented by the following general formula (5) is particularly preferable. When the metal complex is a trivalent cobalt complex, it is advantageous in that the function as an oxidizing agent is excellent.

ただし、前記一般式(5)中、R〜R10は、水素原子、メチル基、エチル基、ターシャルブチル基、又はトリフルオロメチル基を示す。Xは、上記アニオンから選択されるいずれかを示す。 However, the general formula (5), R 8 ~R 10 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, tert-butyl group, or a trifluoromethyl group. X represents any one selected from the above anions.

以下に、前記一般式(5)で表されるコバルト錯体の具体例を記載する。ただし、これらに限定されるものではない。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Below, the specific example of the cobalt complex represented by the said General formula (5) is described. However, it is not limited to these. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

また、前記金属錯体としては、下記一般式(6)で示される3価のコバルト錯体も有効に用いられる。   Further, as the metal complex, a trivalent cobalt complex represented by the following general formula (6) is also effectively used.

ただし、前記一般式(6)中、R11〜R12は、水素原子、メチル基、エチル基、ターシャルブチル基、又はトリフルオロメチル基を示す。Xは、上記アニオンから選択されるいずれかを示す。 However, in the general formula (6), R 11 ~R 12 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, tert-butyl group, or a trifluoromethyl group. X represents any one selected from the above anions.

以下に前記一般式(6)で表されるコバルト錯体の具体例を記載する。ただし、これらに限定されるものではない。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Specific examples of the cobalt complex represented by the general formula (6) are described below. However, it is not limited to these. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

酸化剤の含有量としては、ホール輸送材料100質量部に対して、0.5質量部以上50質量部以下であることが好ましく、5質量部以上30質量部以下であることがより好ましい。酸化剤の添加によって、すべての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有効である。   As content of an oxidizing agent, it is preferable that it is 0.5 mass part or more and 50 mass parts or less with respect to 100 mass parts of hole transport materials, and it is more preferable that it is 5 mass parts or more and 30 mass parts or less. It is not necessary for all hole transport materials to be oxidized by the addition of the oxidizing agent, and it is effective if only a part is oxidized.

<<アルカリ金属塩>>
ホール輸送層は、添加剤として、アルカリ金属塩を有することが好ましい。これにより、電荷の移動がスムーズになり、良好な光電変換特性を得られる点で有利である。
<< Alkali metal salt >>
The hole transport layer preferably has an alkali metal salt as an additive. This is advantageous in that the movement of charges becomes smooth and good photoelectric conversion characteristics can be obtained.

アルカリ金属塩のカチオンは、電子輸送層近傍の界面に存在すると考えられ、アルカリ金属塩のアニオンは、ホール輸送層中にドープされると考えられる。   The cation of the alkali metal salt is considered to exist at the interface in the vicinity of the electron transport layer, and the anion of the alkali metal salt is considered to be doped in the hole transport layer.

アルカリ金属塩としては、例えば、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、過塩素酸リチウム、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)ジイミド、リチウムジイソプロピルイミド、酢酸リチウム、テトラフルオロホウ素酸リチウム、ペンタフルオロリン酸リチウム、テトラシアノホウ素酸リチウム等のリチウム塩、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、ナトリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)ジイミド、酢酸ナトリウム、テトラフルオロホウ素酸ナトリウム、ペンタフルオロリン酸ナトリウム、テトラシアノホウ素酸ナトリウム等のナトリウム塩、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、過塩素酸カリウム等のカリウム塩などが挙げられる。これらの中でも、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)ジイミド、リチウムジイソプロピルイミドが好ましい。   Examples of the alkali metal salt include lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium perchlorate, lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) diimide, lithium diisopropylimide, lithium acetate, lithium tetrafluoroborate, and pentafluorophosphoric acid. Lithium salts such as lithium and lithium tetracyanoborate, sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, sodium perchlorate, sodium bis (trifluoromethanesulfonyl) diimide, sodium acetate, sodium tetrafluoroborate, pentafluorophosphoric acid Examples thereof include sodium salts such as sodium and sodium tetracyanoborate, and potassium salts such as potassium chloride, potassium bromide, potassium iodide and potassium perchlorate. Among these, lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) diimide and lithium diisopropylimide are preferable.

アルカリ金属塩の含有量としては、ホール輸送材料100質量部に対して、1質量部以上50質量部以下であることが好ましく、5質量部以上30質量部以下であることがより好ましい。   The content of the alkali metal salt is preferably 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the hole transport material.

ホール輸送層は、単一材料からなる単層構造でもよく、複数の化合物を含む積層構造であってもよい。ホール輸送層が積層構造の場合には、第2の電極に近いホール輸送層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と、多孔質状の電子輸送層の表面をより平滑化することができ、光電変換特性を向上することができる点で有利である。また、高分子材料は、多孔質状の電子輸送層内部へ浸透しにくいことから、多孔質状の電子輸送層表面の被覆性に優れ、電極を設ける際の短絡防止にも効果が得られる場合がある。   The hole transport layer may have a single layer structure made of a single material, or may have a laminated structure including a plurality of compounds. When the hole transport layer has a laminated structure, it is preferable to use a polymer material for the hole transport layer close to the second electrode. The use of a polymer material having excellent film forming properties is advantageous in that the surface of the porous electron transport layer can be smoothed and the photoelectric conversion characteristics can be improved. In addition, since the polymer material does not easily penetrate into the porous electron transport layer, it has excellent coverage on the surface of the porous electron transport layer, and is effective in preventing short circuit when an electrode is provided. There is.

ホール輸送層に用いられる高分子材料としては、公知のホール輸送性高分子材料が挙げられる。
ホール輸送性高分子材料としては、例えば、ポリチオフェン化合物、ポリフェニレンビニレン化合物、ポリフルオレン化合物、ポリフェニレン化合物、ポリアリールアミン化合物、ポリチアジアゾール化合物などが挙げられる。
ポリチオフェン化合物としては、例えば、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)などが挙げられる。
ポリフェニレンビニレン化合物としては、例えば、ポリ[2−メトキシ−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−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−ビニレン)]などが挙げられる。
ポリフルオレン化合物としては、例えば、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)]などが挙げられる。
ポリフェニレン化合物としては、例えば、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]などが挙げられる。
ポリアリールアミン化合物としては、例えば、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]などが挙げられる。
ポリチアジアゾール化合物としては、例えば、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)などが挙げられる。
これらの中でも、キャリア移動度やイオン化ポテンシャルの観点から、ポリチオフェン化合物及びポリアリールアミン化合物が好ましい。
Examples of the polymer material used for the hole transport layer include known hole transport polymer materials.
Examples of the hole transporting polymer material include polythiophene compounds, polyphenylene vinylene compounds, polyfluorene compounds, polyphenylene compounds, polyarylamine compounds, and polythiadiazole compounds.
Examples of the polythiophene compound 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) and the like.
Examples of the polyphenylene vinylene compound include poly [2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene], poly [2-methoxy-5- (3,7-dimethyloctyloxy) -1 , 4-phenylene vinylene], poly [(2-methoxy-5- (2-ethylphenyloxy) -1,4-phenylene vinylene) -co- (4,4′-biphenylene-vinylene)] and the like. .
Examples of the polyfluorene compound include poly (9,9′-didodecylfluorenyl-2,7-diyl) and poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -alt-co-. (9,10-anthracene)], poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -alt-co- (4,4′-biphenylene)], poly [(9,9-dioctyl- 2,7-Divinylenefluorene) -alt-co- (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene)], poly [(9,9-dioctyl-2,7-diyl) -Co- (1,4- (2,5-dihexyloxy) benzene)] and the like.
Examples of the polyphenylene compound include poly [2,5-dioctyloxy-1,4-phenylene], poly [2,5-di (2-ethylhexyloxy-1,4-phenylene], and the like.
Examples of the polyarylamine compound include 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-dioctyl Oxy-1,4-fe Lembinylene-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 the like.
Examples of the polythiadiazole compound include poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (1,4-benzo (2,1 ′, 3) thiadiazole], poly ( 3,4-didecylthiophene-co- (1,4-benzo (2,1 ′, 3) thiadiazole) and the like.
Among these, a polythiophene compound and a polyarylamine compound are preferable from the viewpoint of carrier mobility and ionization potential.

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、またこれらの誘導体等の塩基性化合物、アルカリ金属塩を挙げることができる。
Various additives may be added to the hole transport material.
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 ion, 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, benzimidazole, and derivatives thereof, and alkali metal salts.

ホール輸送層の平均厚みとしては、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20μm以下が好ましく、0.1μm以上10μm以下がより好ましく、0.2μm以上2μm以下が更に好ましい。   The average thickness of the hole transport layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but preferably has a structure that enters the pores of the porous electron transport layer. Is preferably from 0.01 μm to 20 μm, more preferably from 0.1 μm to 10 μm, and still more preferably from 0.2 μm to 2 μm.

ホール輸送層は、光増感化合物が吸着された電子輸送層の上に直接形成することができる。ホール輸送層の作製方法としては、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が、真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法、湿式製膜法などが挙げられる。これらの中でも、製造コストなどの点で、特に湿式製膜法が好ましく、電子輸送層上に塗布する方法が好ましい。
湿式製膜法を用いた場合、塗布方法としては、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、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、ダイコート法、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 hole transport layer can be directly formed on the electron transport layer on which the photosensitizing compound is adsorbed. There is no restriction | limiting in particular as a preparation method of a hole transport layer, Although it can select suitably according to the objective, The method of forming a thin film in vacuum, such as vacuum evaporation, the wet film forming method, etc. are mentioned. Among these, the wet film-forming method is particularly preferable in terms of production cost, and the method of coating on the electron transport layer is preferable.
When the wet film forming method is used, the coating method is not particularly limited and can be performed according to a known method, for example, a dip method, a spray method, a wire bar method, a spin coating method, a roller coating method, a blade. As a coating method, a gravure coating method, a die coating method, and a wet printing method, various methods such as letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, and screen printing can be used.

また、超臨界流体又は臨界点より低い温度及び圧力の亜臨界流体中で製膜してもよい。超臨界流体は、気体と液体が共存できる限界(臨界点)を超えた温度及び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。   Alternatively, the film may be formed in a supercritical fluid or a subcritical fluid having a temperature and pressure lower than the critical point. A supercritical fluid exists as a non-aggregating high-density fluid in a temperature and pressure range that exceeds the limit (critical point) at which gas and liquid can coexist, and does not aggregate even when compressed, above the critical temperature and above the critical pressure As long as the fluid is in the above state, there is no particular limitation, and it can be appropriately selected according to the purpose.

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、アルコール溶媒、炭化水素溶媒、ハロゲン溶媒、エーテル溶媒などが挙げられる。
アルコール溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−ブタノールなどが挙げられる。
炭化水素溶媒としては、例えば、エタン、プロパン、2,3−ジメチルブタン、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。ハロゲン溶媒としては、例えば、塩化メチレン、クロロトリフロロメタンなどが挙げられる。
エーテル溶媒としては、例えば、ジメチルエーテルなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、二酸化炭素が、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る点で好ましい。
Examples of the supercritical fluid include carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, nitrogen, water, alcohol solvent, hydrocarbon solvent, halogen solvent, ether solvent, and the like.
Examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, n-butanol and the like.
Examples of the hydrocarbon solvent include ethane, propane, 2,3-dimethylbutane, benzene, toluene, and the like. Examples of the halogen solvent include methylene chloride and chlorotrifluoromethane.
Examples of the ether solvent include dimethyl ether.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
Among these, carbon dioxide is preferable in that 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.

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。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 subcritical fluid is not particularly limited as long as it exists as a high-pressure liquid in the temperature and pressure regions near the critical point, and can be appropriately selected according to the purpose. The compound mentioned as a supercritical fluid can be used suitably 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℃以下がより好ましい。   The critical temperature and critical pressure of the supercritical fluid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, as the critical temperature, is preferably -273 ° C. or higher 300 ° C. or less, 0 ° C. or higher 200 ° C. or less More preferred.

更に、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。
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、例えば、ケトン溶媒、エステル溶媒、エーテル溶媒、アミド溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、炭化水素溶媒などが挙げられる。
ケトン溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
エステル溶媒としては、例えば、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチルなどが挙げられる。
エーテル溶媒としては、例えば、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、ジオキサンなどが挙げられる。
アミド溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。
ハロゲン化炭化水素溶媒としては、例えば、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、1−クロロナフタレンなどが挙げられる。
炭化水素溶媒としては、例えば、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、クメンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Furthermore, in addition to a supercritical fluid and a 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 an organic solvent, According to the objective, it can select suitably, For example, a ketone solvent, an ester solvent, an ether solvent, an amide solvent, a halogenated hydrocarbon solvent, a hydrocarbon solvent etc. are mentioned.
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
Examples of the ester solvent include ethyl formate, ethyl acetate, and n-butyl acetate.
Examples of the ether solvent include diisopropyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, dioxane and the like.
Examples of the amide solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like.
Examples of the halogenated hydrocarbon solvent include dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene and the like. .
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, Examples include ethylbenzene and cumene.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

また、光増感化合物を吸着させた電子輸送層上に、ホール輸送材料を積層した後、プレス処理工程を施してもよい。プレス処理を施すことによって、ホール輸送材料がより多孔質電極である電子輸送層と密着するため、効率が改善できる場合がある。
プレス処理の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、IR錠剤成形器に代表されるような平板を用いたプレス成形法、ローラー等を用いたロールプレス法などを挙げることができる。
圧力としては、10kgf/cm以上が好ましく、30kgf/cm以上がより好ましい。
プレス処理する時間は、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、1時間以下が好ましい。また、プレス処理時に熱を加えてもよい。プレス処理の際、プレス機と電極との間に離型剤を挟んでもよい。
Further, after the hole transport material is laminated on the electron transport layer on which the photosensitizing compound is adsorbed, a press treatment step may be performed. By performing the press treatment, the hole transport material is more closely attached to the electron transport layer which is a porous electrode, and thus the efficiency may be improved.
There is no restriction | limiting in particular as a method of press processing, According to the objective, it can select suitably, The press molding method using the flat plate represented by IR tablet molding machine, the roll press method using a roller etc. Can be mentioned.
The pressure is preferably 10 kgf / cm 2 or more, more preferably 30 kgf / cm 2 or more.
There is no restriction | limiting in particular in the time to press-process, Although it can select suitably according to the objective, 1 hour or less is preferable. Further, heat may be applied during the pressing process. During the press treatment, a release agent may be sandwiched between the press and the electrode.

離型剤としては、例えば、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、ポリフッ化ビニル等のフッ素樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of the release agent include polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoride ethylene, tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer, perfluoroalkoxy fluoride resin, polyvinylidene fluoride, and ethylene tetrafluoride ethylene copolymer. And fluororesins such as ethylene chlorotrifluoride ethylene copolymer and polyvinyl fluoride. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

プレス処理工程を行った後、第2の電極を設ける前に、ホール輸送材料と第2の電極との間に金属酸化物を設けてもよい。
金属酸化物としては、例えば、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化ニッケルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、酸化モリブデンが好ましい。
金属酸化物をホール輸送層上に設ける方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、スパッタリング、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などが挙げられる。
After performing the press treatment step, a metal oxide may be provided between the hole transport material and the second electrode before providing the second electrode.
Examples of the metal oxide include molybdenum oxide, tungsten oxide, vanadium oxide, nickel oxide, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, molybdenum oxide is preferable.
The method for providing the metal oxide on the hole transport layer is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. Examples include a method for forming a thin film in a vacuum such as sputtering and vacuum deposition, a wet film forming method, and the like. Is mentioned.

湿式製膜法としては、金属酸化物の粉末又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。湿式製膜法を用いた場合の塗布方法としては、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、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、ダイコート法、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。
塗布された金属酸化物の平均厚みとしては、0.1nm以上50nm以下が好ましく、1nm以上10nm以下がより好ましい。
As the wet film forming method, a method of preparing a paste in which a metal oxide powder or sol is dispersed and applying the paste on the hole transport layer is preferable. There is no restriction | limiting in particular as an application | coating method at the time of using a wet film forming method, It can carry out according to a well-known method, for example, a dip method, a spray method, a wire bar method, a spin coat method, a roller coat method, a blade As a coating method, a gravure coating method, a die coating method, and a wet printing method, various methods such as letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, and screen printing can be used.
The average thickness of the applied metal oxide is preferably 0.1 nm to 50 nm, and more preferably 1 nm to 10 nm.

<第2の電極>
光電変換素子は、第2の電極を有する。
第2の電極は、ホール輸送層上に、又はホール輸送層における金属酸化物上に形成することができる。また、第2の電極は、第1の電極と同様のものを用いることができ、強度が十分に保たれる場合には支持体は必ずしも必要ではない。
第2の電極の材質としては、例えば、金属、炭素化合物、導電性金属酸化物、導電性高分子などが挙げられる。
金属としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウムなどが挙げられる。
炭素化合物としては、例えば、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンなどが挙げられる。
導電性金属酸化物としては、例えば、ITO、FTO、ATOなどが挙げられる。
導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Second electrode>
The photoelectric conversion element has a second electrode.
The second electrode can be formed on the hole transport layer or on the metal oxide in the hole transport layer. The second electrode can be the same as the first electrode, and the support is not necessarily required when the strength is sufficiently maintained.
Examples of the material of the second electrode include metals, carbon compounds, conductive metal oxides, and conductive polymers.
Examples of the metal include platinum, gold, silver, copper, and aluminum.
Examples of the carbon compound include graphite, fullerene, carbon nanotube, and graphene.
Examples of the conductive metal oxide include ITO, FTO, and ATO.
Examples of the conductive polymer include polythiophene and polyaniline.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

これら金属酸化物をホール輸送材料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、ダイコート法、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0.1nm以上50nm以下が好ましく、1nm以上10nm以下がより好ましい。
第2の電極は、ホール輸送層形成後あるいは上述の金属酸化物上に新たに付与する。
また第2の電極は、通常前述の第一の電極と同様のものを用いることができ、強度や密封性が充分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要ではない。
The method for providing these metal oxides on the hole transport material is not particularly limited, and examples thereof include a method for forming a thin film in a vacuum such as sputtering and vacuum deposition, and a wet film formation method. In the wet film forming method, it is preferable to prepare a paste in which a metal oxide powder or sol is dispersed and apply the paste on 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, die coating method, and wet printing methods such as letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, screen Various methods such as printing can be used. The film thickness is preferably from 0.1 nm to 50 nm, more preferably from 1 nm to 10 nm.
The second electrode is newly applied after the hole transport layer is formed or on the metal oxide.
The second electrode can be usually the same as the first electrode described above, and the support is not necessarily required in a configuration in which the strength and sealability are sufficiently maintained.

第2の電極の形成については、用いられる材料の種類やホール輸送層の種類により、適宜ホール輸送層上に塗布法、ラミネート法、蒸着法、CVD法、貼り合わせ法などの手法により形成可能である。
光電変換素子においては、第1の電極と第2の電極の少なくともいずれかは実質的に透明であることが好ましい。第1の電極側が透明であり、入射光を第1の電極側から入射させる方法が好ましい。この場合、第2の電極側には光を反射させる材料を使用することが好ましく、金属、導電性酸化物を蒸着したガラス、プラスチック、あるいは金属薄膜が好ましく用いられる。また、入射光側に反射防止層を設けることも有効な手段である。
Regarding the formation of the second electrode, depending on the type of material used and the type of hole transport layer, it can be appropriately formed on the hole transport layer by techniques such as coating, laminating, vapor deposition, CVD, and bonding. is there.
In the photoelectric conversion element, it is preferable that at least one of the first electrode and the second electrode is substantially transparent. A method in which the first electrode side is transparent and incident light is incident from the first electrode side is preferable. In this case, a material that reflects light is preferably used on the second electrode side, and glass, plastic, or metal thin film on which metal, conductive oxide is deposited is preferably used. It is also effective to provide an antireflection layer on the incident light side.

<封止部材>
前記電子輸送層及び前記ホール輸送層を、前記光電変換素子の外部環境から遮蔽する封止部材を有することが好ましい。
前記封止部材が一対の基板に挟持されてなり、少なくとも前記電子輸送層及び前記ホール輸送層が、外部環境から遮蔽された前記光電変換素子の封止内部に空隙部を有することが好ましい。
<Sealing member>
It is preferable to have a sealing member that shields the electron transport layer and the hole transport layer from the external environment of the photoelectric conversion element.
It is preferable that the sealing member is sandwiched between a pair of substrates, and at least the electron transporting layer and the hole transporting layer have a void inside the sealed photoelectric conversion element shielded from the external environment.

前記電子輸送層、前記ホール輸送層、及び前記第2の電極を、前記光電変換素子の外部環境から遮蔽する封止部材を有することが好ましい。
前記封止部材が一対の基板に挟持されてなり、少なくとも前記電子輸送層、前記ホール輸送層及び前記第2の電極が、外部環境から遮蔽された前記光電変換素子の封止内部に、空隙部を有することが好ましい。
It is preferable to have a sealing member that shields the electron transport layer, the hole transport layer, and the second electrode from the external environment of the photoelectric conversion element.
The sealing member is sandwiched between a pair of substrates, and at least the electron transport layer, the hole transport layer, and the second electrode are sealed in the sealed portion of the photoelectric conversion element shielded from the external environment. It is preferable to have.

封止部材としてエポキシ樹脂を用い、更にホール輸送層が一般式(1)、及び一般式(2)で示される3級アミン化合物の少なくともいずれかを有することにより、光電変換素子を高温高湿環境下に保存した場合においても、保存前の高い出力を維持することができる。また、低照度の光を連続照射した場合においても、高い出力を維持することができる。   An epoxy resin is used as the sealing member, and the hole transport layer has at least one of the tertiary amine compounds represented by the general formula (1) and the general formula (2), whereby the photoelectric conversion element can be used in a high-temperature and high-humidity environment. Even when stored below, high output before storage can be maintained. Further, even when light with low illuminance is continuously irradiated, high output can be maintained.

エポキシ樹脂としては、分子内にエポキシ基を有するモノマ−あるいはオリゴマ−が硬化した樹脂であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水分散型、無溶剤型、固体型、熱硬化型、硬化剤混合型、紫外線硬化型などが挙げられる。これらの中でも、熱硬化型、紫外線硬化型が好ましく、紫外線硬化型がより好ましい。なお、紫外線硬化型であっても加熱されてもよい。
また、エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ノボラック型、環状脂肪族型、長鎖脂肪族型、グリシジルアミン型、グリシジルエ−テル型、グリシジルエステル型などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The epoxy resin is not particularly limited as long as it is a resin in which a monomer or oligomer having an epoxy group in the molecule is cured, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a water dispersion type, a solventless type , Solid type, thermosetting type, curing agent mixed type, ultraviolet curable type and the like. Among these, a thermosetting type and an ultraviolet curable type are preferable, and an ultraviolet curable type is more preferable. In addition, even if it is an ultraviolet curable type, you may heat.
Examples of the epoxy resin include bisphenol A type, bisphenol F type, novolac type, cyclic aliphatic type, long chain aliphatic type, glycidylamine type, glycidyl ether type, and glycidyl ester type. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

エポキシ樹脂は、必要に応じて、硬化剤、各種添加剤を含んでもよい。
硬化剤としては、例えば、アミン系、酸無水物系、ポリアミド系、その他の硬化剤などが挙げられる。
アミン系硬化剤は、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどの脂肪族ポリアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族ポリアミンなどが挙げられる。
酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、テトラ及びヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ピロメリット酸、無水ヘット酸、ドデセニル無水コハク酸などが挙げられる。
その他の硬化剤としては、例えば、イミダゾール類、ポリメルカプタンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The epoxy resin may contain a curing agent and various additives as necessary.
Examples of the curing agent include amine-based, acid anhydride-based, polyamide-based, and other curing agents.
Examples of the amine curing agent include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine and triethylenetetramine, and aromatic polyamines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone.
Examples of the acid anhydride curing agent include phthalic anhydride, tetra- and hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methyl nadic anhydride, pyromellitic anhydride, het acid anhydride, dodecenyl succinic anhydride, and the like. .
Examples of other curing agents include imidazoles and polymercaptan. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

添加剤としては、例えば、充填材(フィラー)、ギャップ剤、重合開始剤、乾燥剤(吸湿剤)、硬化促進剤、カップリング剤、可とう化剤、着色剤、難燃助剤、酸化防止剤、有機溶剤等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、充填材、ギャップ剤、硬化促進剤、重合開始剤、乾燥剤(吸湿剤)が好ましく、充填材、重合開始剤が特に好ましい。   Examples of the additives include fillers (filler), a gap material, a polymerization initiator, drying agents (hygroscopic agent), curing accelerator, coupling agent, flexibilizer agents, coloring agents, flame retardant agents, antioxidants Agents, organic solvents, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, a filler, a gap agent, a curing accelerator, a polymerization initiator, and a drying agent (hygroscopic agent) are preferable, and a filler and a polymerization initiator are particularly preferable.

充填材としては、外部環境下の水分や酸素の浸入を抑制する上で有効であるほか、硬化時の体積収縮の低減、硬化時あるいは加熱時のガスの発生量の低減、機械的強度の向上、熱伝導性や流動性の制御等の効果を得ることができ、本発明においても様々な環境でも安定した出力を維持する上で非常に有効である。
光電変換素子の出力特性や耐久性は、外部環境から光電変換素子内部に侵入する水分や酸素の影響だけでなく、封止部材の硬化時、及び加熱時に発生するガスによる影響を無視することができない。特に、加熱時に発生するガスの影響は、高温環境下で保存する場合における出力特性に大きな影響を及ぼす。
この場合、封止部材に充填材やギャップ剤、乾燥剤を含有させることにより、これら自身が水分や酸素の浸入を抑制できるほか、封止部材の使用量を低減できることにより、ガスの発生を低減させる効果を得ることができる。これは、硬化時だけでなく、前記光電変換素子を高温環境に保存した際にも有効である。
As a filler, it is effective in suppressing the ingress of moisture and oxygen in the external environment, reducing volume shrinkage during curing, reducing gas generation during curing or heating, and improving mechanical strength Thus, effects such as control of thermal conductivity and fluidity can be obtained, and the present invention is very effective in maintaining a stable output in various environments.
The output characteristics and durability of the photoelectric conversion element may ignore not only the influence of moisture and oxygen entering the photoelectric conversion element from the external environment, but also the influence of the gas generated when the sealing member is cured and heated. Can not. In particular, the effect of gas generated during heating has a great effect on output characteristics when stored in a high temperature environment.
In this case, by containing a filler, a gap agent, and a desiccant in the sealing member, they themselves can suppress the intrusion of moisture and oxygen, and the amount of sealing member used can be reduced, thereby reducing gas generation. Effect can be obtained. This is effective not only at the time of curing but also when the photoelectric conversion element is stored in a high temperature environment.

充填材としては、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、例えば、結晶性あるいは不定形のシリカ、タルク、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム等の無機充填材が好ましく用いられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   The filler is not particularly limited, and a known material can be used. For example, crystalline or amorphous silica, talc, alumina, aluminum nitride, silicon nitride, calcium silicate, calcium carbonate and the like are inorganic. A filler is preferably used. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

充填材の平均一次粒径としては、0.1μm以上10μm以下が好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましい。充填材の平均一次粒径が0.1μm以上10μm以下であることにより、水分や酸素の侵入を抑制する効果を十分に得ることができ、粘度が適正となり、基板との密着性や脱泡性の向上、あるいは封止部の幅の制御や作業性に対しても有効である。   The average primary particle size of the filler is preferably from 0.1 μm to 10 μm, and more preferably from 1 μm to 5 μm. The average primary particle size of the filler is 0.1μm or more 10μm or less, it is possible to obtain a sufficient effect of suppressing the entry of moisture or oxygen, the viscosity becomes appropriate, adhesion and degassing of the substrate This is also effective for improving the width, controlling the width of the sealing portion, and workability.

充填材の含有量としては、封止部材全量に対して、10質量部以上90質量部以下が好ましく、20質量部以上70質量部以下がより好ましい。充填材の含有量が10質量部以上90質量部以下であると、水分や酸素の浸入抑制効果が十分に得られ、粘度も適正となり、密着性や作業性も良好となる。   As content of a filler, 10 mass parts or more and 90 mass parts or less are preferable with respect to sealing member whole quantity, and 20 mass parts or more and 70 mass parts or less are more preferable. When the content of the filler is 10 parts by mass or more and 90 parts by mass or less, the effect of suppressing the intrusion of moisture and oxygen is sufficiently obtained, the viscosity is appropriate, and the adhesion and workability are also improved.

ギャップ剤とは、ギャップ制御剤、スペーサー剤とも称され、封止部のギャップを制御することができる。例えば、第1の基板、又は第1の電極の上に、封止部材を付与し、その上に第2の基板を載せて封止を行う場合、エポキシ樹脂にギャップ剤を混合していることにより、封止部のギャップがギャップ剤のサイズに揃うため、容易に封止部のギャップを制御することができる。   The gap agent is also called a gap control agent or a spacer agent, and can control the gap of the sealing portion. For example, when a sealing member is provided on the first substrate or the first electrode and sealing is performed by placing the second substrate thereon, a gap agent is mixed with the epoxy resin. Thus, since the gap of the sealing part is equal to the size of the gap agent, the gap of the sealing part can be easily controlled.

ギャップ剤としては、粒状でかつ粒径が均一であり、耐溶剤性や耐熱性が高いものであれば、公知の材料を使用できる。前記エポキシ樹脂と親和性が高く、粒子形状が球形であるものが好ましい。具体的には、ガラスビーズ、シリカ微粒子、有機樹脂微粒子等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   As the gap agent, a known material can be used as long as it is granular and has a uniform particle diameter and high solvent resistance and heat resistance. Those having high affinity with the epoxy resin and having a spherical particle shape are preferred. Specific examples include glass beads, silica fine particles, and organic resin fine particles. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

ギャップ剤の粒径としては、設定する封止部のギャップに合わせて選択可能であるが、1μm以上100μm以下が好ましく、5μm以上50μm以下がより好ましい。   The particle size of the gap agent can be selected according to the gap of the sealing portion to be set, but is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 50 μm or less.

重合開始剤は、熱や光を用いて重合を開始させることを目的として添加される材料である。
熱重合開始剤は、加熱によってラジカルやカチオンなどの活性種を発生する化合物で、具体的には2,2'−アゾビスブチロニトリル(AIBN)のようなアゾ化合物や、過酸化ベンゾイル(BPO)などの過酸化物等が用いられる。
熱カチオン重合開始剤としてはベンゼンスルホン酸エステルやアルキルスルホニウム塩等が用いられる。
A polymerization initiator is a material added for the purpose of initiating polymerization using heat or light.
Thermal polymerization initiators are compounds that generate active species such as radicals and cations by heating. Specifically, azo compounds such as 2,2′-azobisbutyronitrile (AIBN), benzoyl peroxide (BPO), and the like. ) And the like.
As the thermal cationic polymerization initiator, benzenesulfonic acid ester, alkylsulfonium salt or the like is used.

一方、光重合開始剤は、エポキシ樹脂の場合、光カチオン重合開始剤が好ましく用いられる。エポキシ樹脂に光カチオン重合開始剤を混合し、光照射を行うと光カチオン重合開始剤が分解して、強酸を発生し、酸がエポキシ樹脂の重合を引き起こし、硬化反応が進行する。前記光カチオン重合開始剤は、硬化時の体積収縮が少なく、酸素阻害を受けず、貯蔵安定性が高いといった効果を有する。   On the other hand, the photopolymerization initiator is preferably a photocationic polymerization initiator in the case of an epoxy resin. When a cationic photopolymerization initiator is mixed with an epoxy resin and light irradiation is performed, the cationic photopolymerization initiator is decomposed to generate a strong acid, and the acid causes polymerization of the epoxy resin, and the curing reaction proceeds. The cationic photopolymerization initiator has effects such as little volume shrinkage during curing, no oxygen inhibition, and high storage stability.

光カチオン重合開始剤としては、例えば、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、メタセロン化合物、シラノール・アルミニウム錯体などが挙げられる。また、光を照射することにより酸を発生する機能を有する光酸発生剤も使用できる。
光酸発生剤は、カチオン重合を開始する酸として作用し、例えば、カチオン部とアニオン部からなるイオン性のスルホニウム塩系やヨードニウム塩系などのオニウム塩が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Examples of the photocationic polymerization initiator include aromatic diazonium salts, aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts, metatheron compounds, silanol / aluminum complexes, and the like. Moreover, the photo-acid generator which has a function which generate | occur | produces an acid by irradiating light can also be used.
The photoacid generator acts as an acid that initiates cationic polymerization, and examples thereof include ionic salts of an ionic sulfonium salt and an iodonium salt composed of a cation portion and an anion portion. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

重合開始剤の含有量としては、封止部材の全量に対し、0.5質量部以上10質量部以下が好ましく、1質量部以上5質量部以下がより好ましい。重合開始剤の含有量が0.5質量部以上10質量部以下であると、硬化が適正に進み、未硬化物の残存を低減することができ、ガスの発生量が過剰になるのを防止でき、有効である。   As content of a polymerization initiator, 0.5 mass part or more and 10 mass parts or less are preferable with respect to the whole quantity of a sealing member, and 1 mass part or more and 5 mass parts or less are more preferable. When the content of the polymerization initiator is 0.5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, the curing proceeds appropriately, the remaining of the uncured product can be reduced, and the generation amount of gas is prevented from being excessive. It is possible and effective.

乾燥剤は、吸湿剤とも称され、水分を物理的あるいは化学的に吸着、吸湿する機能を有する材料であり、前記封止部材に含有させることにより、耐湿性を更に高めたり、前記アウトガスの影響を低減できたりする場合もあることから有効である。
乾燥剤としては、粒子状であるものが好ましく、例えば、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、シリカゲル、モレキュラーシーブ、ゼオライトなどの無機吸水材料が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、吸湿量が多いゼオライトが好ましい。
The desiccant is also referred to as a hygroscopic agent, and is a material having a function of physically or chemically adsorbing and absorbing moisture. By including the desiccant in the sealing member, the desiccant can be further enhanced, or the influence of the outgas This is effective because it can be reduced.
The desiccant is preferably in the form of particles, and examples thereof include inorganic water-absorbing materials such as calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, magnesium sulfate, sodium sulfate, calcium chloride, silica gel, molecular sieve, and zeolite. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, zeolite with a large amount of moisture absorption is preferable.

硬化促進剤は、硬化触媒とも称され、硬化速度を速めることを目的として用いられ、主に熱硬化型のエポキシ樹脂に用いられる。
硬化促進剤としては、例えば、DBU(1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセン−7)、DBN(1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)−ノネン−5)等の三級アミンあるいは三級アミン塩、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾールや2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール系、トリフェニルホスフィンやテトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ−ト等のホスフィンあるいはホスホニウム塩などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The curing accelerator is also referred to as a curing catalyst, and is used for the purpose of increasing the curing speed, and is mainly used for a thermosetting epoxy resin.
Examples of the curing accelerator include three compounds such as DBU (1,8-diazabicyclo (5,4,0) -undecene-7) and DBN (1,5-diazabicyclo (4,3,0) -nonene-5). Primary amines or tertiary amine salts, imidazoles such as 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole, phosphines such as triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium and tetraphenylborate Or a phosphonium salt etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

カップリング剤は、分子結合力を高める効果を有し、シランカップリング剤が挙げられ、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、N−(2−(ビニルベンジルアミノ)エチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Coupling agents has the effect of increasing the molecular bonding force, a silane coupling agent can be mentioned, for example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyl methyl dimethoxysilane, 3-glycidoxy propyl methyl dimethoxy silane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, N- phenyl--γ- aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl methyl dimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyl methyl trimethoxy silane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, N-(2- (vinyl benzylamino) ethyl) 3- Aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride , 3-methacryloxypropyl trimethoxy silane Silane coupling agents and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

封止部材は、封止材、シール材あるいは接着剤として市販されているエポキシ樹脂組成物が知られており、本発明においても有効に使用することができる。中でも、太陽電池や有機EL素子用途向けに開発、市販されているエポキシ樹脂組成物もあり、本発明において特に有効に使用できる。
前記市販品としては、例えば、商品名:TB3118、TB3114、TB3124、TB3125F(以上、スリーボンド社製)、WorldRock5910、WorldRock5920、WorldRock8723(以上、協立化学産業株式会社製)、WB90US(P)(以上、モレスコ社製)などが挙げられる。
また、エポキシ樹脂組成物は、例えば、特許第4918975号公報、特許第5812275号公報、特許第5835664号公報、特許第5930248号公報、特開2012−136614号公報に開示されており、これらも使用することができる。
また、本発明においては、シート状封止材も有効に使用できる。
シート状封止材とは、シート上に予めエポキシ樹脂層を形成したもので、シートはガラスやガスバリア性の高いフィルム等が用いられ、本発明における基板に該当する。シート状封止材を、光電変換素子、又は光電変換素子モジュールの第2の電極の上に貼り付け、その後硬化させることにより、封止部材及び基板を一度に形成することができる。シート上に形成するエポキシ樹脂層の形成パターンにより、光電変換素子の内部に空隙部を設けた構造にすることもでき、有効である。
As the sealing member, an epoxy resin composition marketed as a sealing material, a sealing material or an adhesive is known, and can be used effectively in the present invention. Among them, there are epoxy resin compositions developed and marketed for solar cells and organic EL device applications, and can be used particularly effectively in the present invention.
Examples of the commercial products include trade names: TB3118, TB3114, TB3124, TB3125F (manufactured by ThreeBond Co., Ltd.), WorldRock5910, WorldRock5920, WorldRock8723 (manufactured by Kyoritsu Chemical Industry Co., Ltd.), WB90US (P) (and above) Moresco).
In addition, the epoxy resin composition is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 4918975, Japanese Patent No. 5812275, Japanese Patent No. 5835664, Japanese Patent No. 5930248, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-136614, and these are also used. can do.
Moreover, in this invention, a sheet-like sealing material can also be used effectively.
The sheet-like sealing material is a sheet in which an epoxy resin layer is formed in advance, and the sheet is made of glass or a film having a high gas barrier property, and corresponds to the substrate in the present invention. A sealing member and a board | substrate can be formed at once by sticking a sheet-like sealing material on the 2nd electrode of a photoelectric conversion element or a photoelectric conversion element module, and making it harden | cure after that. A structure in which a void portion is provided inside the photoelectric conversion element is effective because of the formation pattern of the epoxy resin layer formed on the sheet.

封止部材の位置としては、少なくとも前記電子輸送層、ホール輸送層、及び第2の電極を光電変換素子の外部環境から遮蔽する位置に配されれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記電子輸送層、ホール輸送層、及び第2の電極を覆うように、全面に設けてもよいし、第2の電極の上方に基板を配し、封止部材を前記基板の外縁に設け、第1の基板、第1の電極及びホールブロッキング層の少なくともいずれかと接着させてもよい。
後者のように、基板を配し、その外縁に封止部材を設ける構成は、光電変換素子、又は光電変換素子モジュールの内部に空隙部を設けることができる。空隙部は、酸素や湿度を制御することが可能であり、出力の向上や耐久性の向上に有効である。
The position of the sealing member is not particularly limited as long as it is arranged at a position that shields at least the electron transport layer, the hole transport layer, and the second electrode from the external environment of the photoelectric conversion element. For example, it may be provided on the entire surface so as to cover the electron transport layer, the hole transport layer, and the second electrode, or a substrate is disposed above the second electrode, and a sealing member is provided. May be provided on the outer edge of the substrate and adhered to at least one of the first substrate, the first electrode, and the hole blocking layer.
A configuration in which a substrate is provided and a sealing member is provided on the outer edge thereof as in the latter can provide a gap in the photoelectric conversion element or the photoelectric conversion element module. The air gap can control oxygen and humidity, and is effective in improving output and durability.

本発明においては、前記空隙部に特に酸素を含有させることが好ましい。酸素を含有させることによって、ホール輸送層のホール輸送機能を長期にわたって安定に維持することが可能になり、光電変換素子あるいは光電変換素子モジュールの耐久性を向上させることができる。本発明において、封止することによって設けられた光電変換素子内部の空隙部の酸素濃度は、酸素が含有していれば効果が得られるが、1.0体積%以上21.0体積%以下が好ましく、3.0体積%以上15.0体積%以下がより好ましい。   In the present invention, it is particularly preferable that oxygen be contained in the gap. By containing oxygen, the hole transport function of the hole transport layer can be stably maintained over a long period of time, and the durability of the photoelectric conversion element or the photoelectric conversion element module can be improved. In the present invention, the oxygen concentration in the gap inside the photoelectric conversion element provided by sealing is effective as long as it contains oxygen, but it is 1.0 vol% or more and 21.0 vol% or less. Preferably, 3.0 volume% or more and 15.0 volume% or less are more preferable.

前記空隙部の酸素濃度は、酸素濃度を設定したグローブボックス内で封止を行うことにより制御することができる。酸素濃度の設定は、特定の酸素濃度を有するガスボンベを使用する方法や、窒素ガス発生装置を用いる方法によって行うことができる。グローブボックス内の酸素濃度は、市販されている酸素濃度計あるいは酸素モニターを用いて測定される。   The oxygen concentration in the void can be controlled by sealing in a glove box in which the oxygen concentration is set. The oxygen concentration can be set by a method using a gas cylinder having a specific oxygen concentration or a method using a nitrogen gas generator. The oxygen concentration in the glove box is measured using a commercially available oxygen concentration meter or oxygen monitor.

封止によって形成された前記空隙部内の酸素濃度の測定は、例えば、大気圧イオン化質量分析計(API−MS)によって行うことができる。具体的には、光電変換素子、又は光電変換素子モジュールを不活性ガスで満たしたチャンバー内に設置し、チャンバー内で封止を開封し、チャンバー内の気体をAPI−MSで定量分析することにより、空隙部内に含まれる気体中のすべての成分を定量し、その総和に対する酸素の割合を算出することにより、酸素濃度を求めることができる。
酸素以外のガスとしては、不活性ガスが好ましく、窒素やアルゴンなどが挙げられる。
The measurement of the oxygen concentration in the void formed by sealing can be performed by, for example, an atmospheric pressure ionization mass spectrometer (API-MS). Specifically, by installing a photoelectric conversion element or photoelectric conversion element module in a chamber filled with an inert gas, opening the seal in the chamber, and quantitatively analyzing the gas in the chamber with API-MS The oxygen concentration can be obtained by quantifying all the components in the gas contained in the void and calculating the ratio of oxygen to the sum.
As the gas other than oxygen, an inert gas is preferable, and nitrogen, argon, and the like can be given.

封止を行う際、グローブボックス内は酸素濃度とともに、露点を制御することが好ましく、出力やその耐久性向上に有効である。
露点とは、水蒸気を含む気体を冷却した時、凝結が開始される温度として定義される。 露点としては、0℃以下が好ましく、−20℃以下がより好ましい。下限としては、−50℃以上が好ましい。
When sealing, it is preferable to control the dew point as well as the oxygen concentration in the glove box, which is effective for improving the output and its durability.
The dew point is defined as the temperature at which condensation starts when a gas containing water vapor is cooled. As a dew point, 0 degrees C or less is preferable and -20 degrees C or less is more preferable. As a minimum, -50 ° C or more is preferred.

また、第2の電極と封止部材との間にパッシベーション層を設けてもよい。パッシベーション層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸化シリコンなどが好ましい。   Further, a passivation layer may be provided between the second electrode and the sealing member. There is no restriction | limiting in particular as a passivation layer, According to the objective, it can select suitably, For example, aluminum oxide, silicon nitride, silicon oxide etc. are preferable.

封止部材の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンス法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、凸版、オフセット、凹版、ゴム版、スクリーン印刷などが挙げられる。   As a method for forming the sealing member is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, a dispensing method, a wire bar method, spin coating, roller coating, blade coating, gravure coating, Letterpress, offset, intaglio, rubber plate, screen printing and the like can be mentioned.

<第1の基板>
光電変換素子は、第1の基板を有してもよい。
第1の基板としては、その形状、構造、大きさについては、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。
第1の基板の材質としては、透光性及び絶縁性を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス、プラスチック板、プラスチックフィルム、プラスチック膜、セラミック、無機物透明結晶体等の基板が挙げられる。これらの中でも、後述するように電子輸送層を形成する際に焼成する工程を含む場合は、焼成温度に対して耐熱性を有する基板が好ましい。また、第1の基板としては、可とう性を有するものが好ましい。
<First substrate>
The photoelectric conversion element may have a first substrate.
There is no restriction | limiting in particular about the shape, structure, and magnitude | size as a 1st board | substrate, According to the objective, it can select suitably.
The material of the first substrate is not particularly limited as long as it has translucency and insulation, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, glass, plastic plate, plastic film, plastic film, Examples of the substrate include ceramics and inorganic transparent crystals. Among these, a substrate having heat resistance with respect to the firing temperature is preferable when a step of firing when forming the electron transport layer as described later is included. In addition, the first substrate is preferably a flexible substrate.

<第2の基板>
光電変換素子は、第2の基板を有してもよい。
第2の基板としては、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、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、プラスチックフィルム、セラミック等の基板が挙げられる。第2の基板と封止部材との接合部は密着性を上げるため、凹凸部を形成してもよい。
凹凸部の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、サンドブラスト法、ウオーターブラスト法、研磨紙、化学エッチング法、レーザー加工法などが挙げられる。
第2の基板と封止部材との密着性を上げる手段としては、例えば、表面の有機物を除去してもよく、親水性を向上させてもよい。第2の基板の表面の有機物を除去する手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、UVオゾン洗浄、酸素プラズマ処理などが挙げられる。
<Second substrate>
The photoelectric conversion element may have a second substrate.
The second substrate is not particularly limited, and a known substrate can be used. Examples thereof include substrates such as glass, a transparent plastic plate, a transparent plastic film, an inorganic transparent crystal, a plastic film, and a ceramic. It is done. An uneven portion may be formed in the joint portion between the second substrate and the sealing member in order to improve adhesion.
There is no restriction | limiting in particular as a formation method of an uneven | corrugated | grooved part, According to the objective, it can select suitably, For example, a sand blast method, a water blast method, abrasive paper, a chemical etching method, a laser processing method etc. are mentioned.
As a means for increasing the adhesion between the second substrate and the sealing member, for example, organic substances on the surface may be removed or hydrophilicity may be improved. The means for removing the organic substance on the surface of the second substrate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include UV ozone cleaning and oxygen plasma treatment.

<ホールブロッキング層>
光電変換素子は、ホールブロッキング層を有してもよい。
ホールブロッキング層は、第1の電極と電子輸送層との間に形成されることが好ましい。
ホールブロッキング層は、光増感化合物で生成され、電子輸送層に輸送された電子を第1の電極に輸送し、かつホール輸送層との接触を防ぐ。これにより、ホールブロッキング層は、第1の電極へホールを流入しにくくし、電子とホールの再結合による出力低下を抑制することができる。ホール輸送層を設けた固体型の光電変換素子は、電解液を用いた湿式型に比べて、ホール輸送材料中のホールと電極表面の電子の再結合速度が速いことから、ホールブロッキング層の形成による効果は非常に大きい。
<Hole blocking layer>
The photoelectric conversion element may have a hole blocking layer.
The hole blocking layer is preferably formed between the first electrode and the electron transport layer.
The hole blocking layer transports electrons generated by the photosensitizing compound and transported to the electron transport layer to the first electrode and prevents contact with the hole transport layer. As a result, the hole blocking layer makes it difficult for holes to flow into the first electrode, and can suppress a decrease in output due to recombination of electrons and holes. The solid-type photoelectric conversion element provided with a hole transport layer has a faster hole recombination rate between the holes in the hole transport material and the electrons on the electrode surface than the wet type using an electrolyte solution. The effect of is very large.

ホールブロッキング層の材質としては、可視光に対して透明であり、かつ電子輸送性を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の単体半導体、金属のカルコゲニドに代表される化合物半導体、ペロブスカイト構造を有する化合物などが挙げられる。
金属のカルコゲニドとしては、例えば、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、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などが挙げられる。他の化合物半導体としては、例えば、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−硫化物などが挙げられる。
ペロブスカイト構造を有する化合物としては、例えば、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、ニオブ酸カリウムなどが挙げられる。
これらの中でも、酸化物半導体が好ましく、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、酸化スズがより好ましく、酸化チタンが更に好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、単層としても積層してもよい。また、これらの半導体の結晶型は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単結晶でもよいし、多結晶でもよいし、あるいは非晶質でもよい。
The material of the hole blocking layer is not particularly limited as long as it is transparent to visible light and has an electron transporting property, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, silicon, germanium, etc. Examples thereof include a single semiconductor, a compound semiconductor typified by a metal chalcogenide, and a compound having a perovskite structure.
Examples of metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, and tantalum oxides; cadmium, zinc, lead, silver, antimony Bismuth sulfide; cadmium, lead selenide; cadmium telluride. Examples of other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium, and cadmium; gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide, and the like.
Examples of the compound having a perovskite structure include strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, and potassium niobate.
Among these, an oxide semiconductor is preferable, titanium oxide, niobium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, tungsten oxide, and tin oxide are more preferable, and titanium oxide is still more preferable.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Moreover, you may laminate | stack as a single layer. Further, the crystal form of these semiconductors is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be single crystal, polycrystal, or amorphous.

ホールブロッキング層の製膜方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、湿式製膜のゾルゲル法、四塩化チタンからの加水分解法、乾式製膜のスパッタリング法などが挙げられるが、これらの中でもスパッタリング法が好ましい。ホールブロッキング層の製膜方法がスパッタリング法であると、膜密度を十分に高くでき、損失電流を抑制することができる。   The method for forming the hole blocking layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, the sol-gel method for wet film formation, the hydrolysis method from titanium tetrachloride, the sputtering method for dry film formation Among them, the sputtering method is preferable among these. When the film forming method of the hole blocking layer is the sputtering method, the film density can be sufficiently increased, and the loss current can be suppressed.

ホールブロッキング層の膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択可能であるが、5nm以上1μm以下が好ましく、湿式製膜では500nm以上700nm以下がより好ましく、乾式製膜では5nm以上30nm以下がより好ましい。   The thickness of the hole blocking layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 5 nm or more and 1 μm or less, more preferably 500 nm or more and 700 nm or less for wet film formation, and 5 nm or more for dry film formation. 30 nm or less is more preferable.

[実施形態]
以下に、本発明の光電変換素子の一例について、図面を用いて説明する。ただし、本発明は、これらに限定されるものではなく、例えば、下記構成部材の数、位置、形状等について、本実施の形態に記載されていないものについても、本発明の範疇に含まれる。
[Embodiment]
Below, an example of the photoelectric conversion element of this invention is demonstrated using drawing. However, the present invention is not limited to these, and for example, the number, position, shape, and the like of the following constituent members that are not described in the present embodiment are also included in the category of the present invention.

図1は、本発明の光電変換素子の一例を示す概略図である。
図1に示すように、光電変換素子101には、第1の基板1上に第1の電極2が形成され、第1の電極2上にはホールブロッキング層3が形成される。ホールブロッキング層3上には電子輸送層4が形成され、電子輸送層4を構成する電子輸送性材料の表面に光増感化合物5が吸着される。電子輸送層4の上部及び内部にはホール輸送層6が形成され、ホール輸送層6の上に第2の電極7が形成される。前記第2の電極7の上方には第2の基板9が配置され、第2の基板9はホールブロッキング層3との間で封止部材8によって固定される。ホールブロッキング層3を形成することにより、電子とホールの再結合を防止することができるため、発電性能を向上させることができる。
図1に示される光電変換素子は、第2の電極7及び第2の基板9の間に空隙部10を有することができる。前記空隙部を有することにより、空隙部内の酸素濃度を制御することができるため、発電性能、及び耐久性を向上させることができる。また、第2の電極7と第2の基板9が直接接触しないため、第2の電極7が剥離したり破壊したりすることを防ぐことができる。
空隙部内の酸素濃度としては、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が、1.0体積%以上21.0体積%以下が好ましく、3.0体積%以上15.0体積%以下がより好ましい。
なお、図示しないが、第1の電極2及び第2の電極7は、各々電極取出し端子まで導通する経路を有することができる。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the photoelectric conversion element of the present invention.
As shown in FIG. 1, in the photoelectric conversion element 101, the first electrode 2 is formed on the first substrate 1, and the hole blocking layer 3 is formed on the first electrode 2. An electron transport layer 4 is formed on the hole blocking layer 3, and the photosensitizing compound 5 is adsorbed on the surface of the electron transport material constituting the electron transport layer 4. A hole transport layer 6 is formed on and inside the electron transport layer 4, and a second electrode 7 is formed on the hole transport layer 6. A second substrate 9 is disposed above the second electrode 7, and the second substrate 9 is fixed between the hole blocking layer 3 and the sealing member 8. By forming the hole blocking layer 3, recombination of electrons and holes can be prevented, so that power generation performance can be improved.
The photoelectric conversion element shown in FIG. 1 can have a gap 10 between the second electrode 7 and the second substrate 9. By having the void portion, the oxygen concentration in the void portion can be controlled, so that power generation performance and durability can be improved. Further, since the second electrode 7 and the second substrate 9 are not in direct contact, it is possible to prevent the second electrode 7 from being peeled off or broken.
There is no restriction | limiting in particular as oxygen concentration in a space | gap part, Although it can select suitably according to the objective, 1.0 volume% or more and 21.0 volume% or less are preferable, 3.0 volume% or more and 15.0 volume% % Or less is more preferable.
Although not shown, each of the first electrode 2 and the second electrode 7 can have a path that conducts to the electrode extraction terminal.

図2は、本発明の光電変換素子の他の一例を示す概略図であり、空隙部を設けず、図2の空隙部を封止部材8で覆った場合を示す。
空隙部を設けない光電変換素子の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、封止部材8を第2の電極7上の全面に塗布し、その上に第2の基板9を設ける方法や、前述のシート状封止材を用いる方法などが挙げられる。
封止内部の空隙部としては、完全に無くしてもよいし、図3のように空隙部を一部残してもよい。ほぼ全面を封止部材で覆うことにより、光電変換素子に捻りや落下等により応力が加わった場合、第2の基板9が剥離したり、破壊したりすることを低減でき、光電変換素子の機械的強度を高めることができる。また、図2の変更例として、図4に示すように第2の基板を設けない構成にしてもよい。
FIG. 2 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention, and shows a case where a gap portion is not provided and the gap portion of FIG.
There is no restriction | limiting in particular as a preparation method of the photoelectric conversion element which does not provide a space | gap part, According to the objective, it can select suitably, For example, the sealing member 8 is apply | coated to the whole surface on the 2nd electrode 7, Examples thereof include a method of providing the second substrate 9 thereon, a method of using the above-described sheet-shaped sealing material, and the like.
The gap inside the seal may be completely eliminated, or a part of the gap may be left as shown in FIG. By covering almost the entire surface with a sealing member, when stress is applied to the photoelectric conversion element by twisting or dropping, the second substrate 9 can be reduced from being peeled off or destroyed, and the photoelectric conversion element machine Strength can be increased. Further, as a modification of FIG. 2, a configuration in which the second substrate is not provided as shown in FIG.

図5は、本発明の光電変換素子の他の一例を示す概略図であり、封止部材8が第1の基板1及び第2の基板9に接着される場合を示す。このような構成にすることにより、封止部材8の基板との接着性が高くなり、光電変換素子の機械的強度が高まる効果が得られる。また、密着性が高まることにより、水分や酸素の過剰な浸入を防ぐ封止効果をより一層高める効果を得ることができる。   FIG. 5 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention, and shows a case where the sealing member 8 is bonded to the first substrate 1 and the second substrate 9. By adopting such a configuration, the adhesiveness between the sealing member 8 and the substrate is increased, and the effect of increasing the mechanical strength of the photoelectric conversion element is obtained. Moreover, the effect which raises the sealing effect which prevents the excessive penetration | invasion of a water | moisture content or oxygen can be acquired by improving adhesiveness.

(光電変換素子モジュール)
本発明の光電変換素子モジュールは、複数の光電変換素子が隣接して配置された光電変換素子配置領域を有し、前記複数の光電変換素子が、第1の電極と、光増感化合物を有する電子輸送層と、ホール輸送層と、第2の電極とを有し、前記光電変換素子配置領域の外縁に配置され、かつ前記電子輸送層を前記光電変換素子の外部環境から遮蔽する、エポキシ樹脂による封止部材を有し、前記ホール輸送層が、p型半導体材料、及び塩基性化合物を有し、前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルが、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満であり、前記光増感化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超え、前記塩基性化合物の酸解離定数(pKa)が、6以上10以下であり、必要に応じて、その他の層を有する。各層は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
(Photoelectric conversion element module)
The photoelectric conversion element module of the present invention has a photoelectric conversion element arrangement region in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged adjacent to each other, and the plurality of photoelectric conversion elements have a first electrode and a photosensitizing compound. An epoxy resin having an electron transport layer, a hole transport layer, and a second electrode, disposed at an outer edge of the photoelectric conversion element placement region, and shielding the electron transport layer from an external environment of the photoelectric conversion element The hole transport layer has a p-type semiconductor material and a basic compound, and the ionization potential of the hole transport layer exceeds the ionization potential of the p-type semiconductor material, and The ionization potential of the p-type semiconductor material is less than 1.07 times, the ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer, and the basification Acid dissociation constant of the object (pKa) is, and at 6 to 10, if necessary, includes other layers. Each layer may have a single layer structure or a laminated structure.

また、本発明の光電変換素子モジュールは、前記光電変換素子を、複数有する構成とすることができる。
光電変換素子モジュールの各層の構成としては、前記光電変換素子と同様の構成とすることができる。
Moreover, the photoelectric conversion element module of this invention can be set as the structure which has multiple said photoelectric conversion elements.
As a structure of each layer of a photoelectric conversion element module, it can be set as the structure similar to the said photoelectric conversion element.

光電変換素子モジュールとしては、複数の光電変換素子が、直列又は並列に接続される構成などが挙げられる。   Examples of the photoelectric conversion element module include a configuration in which a plurality of photoelectric conversion elements are connected in series or in parallel.

光電変換素子モジュールは、互いに隣接する少なくとも2つの前記光電変換素子において、少なくとも前記ホール輸送層どうしが互いに延設された連続層の形態であってもよい。   The photoelectric conversion element module may be in the form of a continuous layer in which at least the hole transport layers extend from each other in at least two of the photoelectric conversion elements adjacent to each other.

光電変換素子モジュールは、一対の基板を有し、前記一対の基板の間に前記光電変換素子配置領域を有し、前記封止部材が前記一対の基板に挟持された構成とすることができる。   The photoelectric conversion element module may include a pair of substrates, the photoelectric conversion element arrangement region between the pair of substrates, and the sealing member sandwiched between the pair of substrates.

[実施形態]
以下に、本発明の光電変換素子モジュールの一例について、図面を用いて説明する。ただし、本発明は、これらに限定されるものではなく、例えば、下記構成部材の数、位置、形状等について、本実施の形態に記載されていないものについても、本発明の範疇に含まれる。
[Embodiment]
Below, an example of the photoelectric conversion element module of this invention is demonstrated using drawing. However, the present invention is not limited to these, and for example, the number, position, shape, and the like of the following constituent members that are not described in the present embodiment are also included in the category of the present invention.

図6は、本発明の光電変換素子モジュールの一例を示す概略図であり、複数の光電変換素子を含み、それらが直列に接続された光電変換素子モジュールのある一部の断面を示す一例である。
図6は、ホール輸送層6を形成した後、貫通部11を形成し、その後、第2の電極7を形成することによって、貫通部11の内部に第2の電極材料が導入され、隣接するセルの第1の電極2bと導通させることができる。なお、図6には図示しないが、第1の電極2a及び第2の電極7bは、更に隣接するセルの電極、あるいは出力取出し端子まで導通する経路を有する。
貫通部11は、第1の電極2を貫通し、第1の基板1まで達していてもよいし、第1の電極2の内部で加工をやめ、第1の基板1にまで達していなくてもよい。
貫通部11の形状を第1の電極2を貫通し、第1の基板1まで到達する微細孔とする場合、貫通部11の面積に対して微細孔の開口面積合計が大きくなりすぎると、第1の電極2の膜断面積が減少することで抵抗値が増大してしまい、光電変換効率の低下を引き起こす場合がある。そのため、前記貫通部11の面積に対する微細孔の開口面積合計の比率としては、5/100以上60/100以下が好ましい。
貫通部11の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、サンドブラスト法、ウオーターブラスト法、研磨紙、化学エッチング法、レーザー加工法などが挙げられる。これらの中でも、レーザー加工法が好ましい。これにより、微細な孔をサンドやエッチング、レジスト等を使うことなく形成でき、また、清浄に再現性よく加工することが可能となる。また、貫通部11を形成する場合に、ホールブロッキング層3、電子輸送層4、ホール輸送層6、第2の電極7のうち少なくとも一つをレーザー加工法による衝撃剥離によって除去することが可能になる。これにより、積層時にマスクを設ける必要がなく、また、除去と微細な貫通部11の形成を一度に簡易的に行うことができる。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a photoelectric conversion element module according to the present invention, which is an example illustrating a cross section of a part of a photoelectric conversion element module including a plurality of photoelectric conversion elements and connected in series. .
In FIG. 6, after the hole transport layer 6 is formed, the penetrating part 11 is formed, and then the second electrode 7 is formed, whereby the second electrode material is introduced into the penetrating part 11 and adjacent to each other. It is possible to conduct with the first electrode 2b of the cell. Although not shown in FIG. 6, the first electrode 2a and the second electrode 7b further have a path that conducts to the electrode of the adjacent cell or the output extraction terminal.
The penetrating part 11 may penetrate the first electrode 2 and reach the first substrate 1, or may stop processing inside the first electrode 2 and not reach the first substrate 1. Also good.
When the shape of the penetrating part 11 is a fine hole penetrating the first electrode 2 and reaching the first substrate 1, if the total opening area of the fine holes is too large with respect to the area of the penetrating part 11, When the film cross-sectional area of one electrode 2 decreases, the resistance value increases, which may cause a decrease in photoelectric conversion efficiency. Therefore, the ratio of the total opening area of the micropores to the area of the through-hole 11 is preferably 5/100 or more and 60/100 or less.
There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the penetration part 11, According to the objective, it can select suitably, For example, a sand blast method, a water blast method, polishing paper, a chemical etching method, a laser processing method etc. are mentioned. Among these, the laser processing method is preferable. As a result, fine holes can be formed without using sand, etching, resist, or the like, and can be processed cleanly with high reproducibility. Further, when forming the penetrating portion 11, at least one of the hole blocking layer 3, the electron transport layer 4, the hole transport layer 6, and the second electrode 7 can be removed by impact peeling by a laser processing method. Become. Thereby, it is not necessary to provide a mask at the time of lamination, and removal and formation of the fine through portion 11 can be easily performed at a time.

図7は、本発明の光電変換素子モジュールの一例を示す概略図であり、複数の光電変換素子を含み、それらが直列に接続され、セル間の空隙部に梁のように封止部材12を設けた光電変換素子モジュールのある一部の断面を示す一例である。
図2のように、第2の電極7と第2の基板9との間に空隙部を設けた場合、第2の電極7の剥離や破壊を防止できる反面、封止の機械的強度が低下する場合がある。一方、図3のように、第2の電極7と第2の基板9との間を封止部材で満たした場合、封止の機械的強度は高まるが、第2の電極7の剥離が生じる懸念がある。ここで、発電力を高めるためには、光電変換素子モジュールの面積を増加することが有効であるが、空隙部を有する場合には機械的強度の低下が避けられない。
そこで、図7に示すように梁のように封止部材12を設けることにより、第2の電極7の剥離や破壊を防止し、かつ封止の機械的強度を高めることが可能となり、有効である。
FIG. 7 is a schematic view showing an example of the photoelectric conversion element module of the present invention, which includes a plurality of photoelectric conversion elements, which are connected in series, and the sealing member 12 is formed like a beam in a gap between cells. It is an example which shows a partial cross section with a provided photoelectric conversion element module.
As shown in FIG. 2, when a gap is provided between the second electrode 7 and the second substrate 9, the second electrode 7 can be prevented from peeling and breaking, but the mechanical strength of sealing is reduced. There is a case. On the other hand, as shown in FIG. 3, when the space between the second electrode 7 and the second substrate 9 is filled with a sealing member, the mechanical strength of the sealing is increased, but the second electrode 7 is peeled off. There are concerns. Here, in order to increase the generated power, it is effective to increase the area of the photoelectric conversion element module. However, in the case where the gap portion is included, a decrease in mechanical strength is inevitable.
Therefore, by providing the sealing member 12 like a beam as shown in FIG. 7, it is possible to prevent the second electrode 7 from being peeled or broken, and to increase the mechanical strength of the sealing. is there.

(電子機器)
本発明の電子機器は、本発明の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、前記光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールが光電変換することによって発生した電力によって動作する装置と、を有し、更に必要に応じてその他の装置を有する。
(Electronics)
The electronic device of the present invention includes the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module of the present invention, and a device that operates with electric power generated by the photoelectric conversion of the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module. In addition, other devices are provided as necessary.

(電源モジュール)
本発明の電源モジュールは、本発明の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、電源ICと、を有し、更に必要に応じてその他の装置を有する。
(Power module)
The power supply module of the present invention includes the photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module of the present invention and a power supply IC, and further includes other devices as necessary.

本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールと、これらが発電することによって得られた電力により動作する装置を有する電子機器の具体的な実施形態について説明する。
図8には、前記電子機器として、マウスを用いた一例を示す。
図8に示すように、光電変換素子、及び光電変換素子モジュールと電源IC、更に蓄電デバイスとを組み合わせ、供給される電力をマウスの制御回路の電源に接続する。これにより、マウスを使用していない時に蓄電デバイスに充電し、その電力でマウスを動作させることができ、配線や電池交換が不要なマウスを得ることができる。また、電池が不要になることで軽量化も可能となり、有効である。
図9には、マウスに光電変換素子を実装させた概略図を示した。光電変換素子及び電源IC、蓄電デバイスはマウス内部に実装されるが、光電変換素子に光が当たるように光電変換素子の上部は透明の筐体で覆われている。また、マウスの筐体すべてを透明な樹脂で成形することも可能である。光電変換素子の配置はこれに限られるものではなく、例えばマウスを手で覆っていても光が照射される位置に配置することも可能であり、好ましい場合がある。
A specific embodiment of an electronic apparatus having the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention and a device that operates with electric power obtained by generating electricity will be described.
FIG. 8 shows an example in which a mouse is used as the electronic device.
As shown in FIG. 8, a photoelectric conversion element, a photoelectric conversion element module, a power supply IC, and a power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power supply of a mouse control circuit. Thereby, when the mouse is not used, the power storage device can be charged and the mouse can be operated with the electric power, and a mouse that does not require wiring or battery replacement can be obtained. Further, since the battery is not necessary, the weight can be reduced, which is effective.
FIG. 9 shows a schematic diagram in which a photoelectric conversion element is mounted on a mouse. The photoelectric conversion element, the power supply IC, and the power storage device are mounted inside the mouse, but the upper portion of the photoelectric conversion element is covered with a transparent casing so that light strikes the photoelectric conversion element. It is also possible to mold the entire case of the mouse with a transparent resin. The arrangement of the photoelectric conversion element is not limited to this. For example, even if the mouse is covered with a hand, it can be arranged at a position where light is irradiated, which may be preferable.

本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールと、これらが発電することによって得られた電力により動作する装置を有する電子機器の他の実施形態について説明する。
図10には、前記電子機器として、パソコンに用いられるキーボードを用いた一例を示す。
図10に示すように、光電変換素子と電源IC、蓄電デバイスを組み合わせ、供給される電力をキーボードの制御回路の電源に接続する。これにより、キーボードを使用していない時に蓄電デバイスに充電し、その電力でキーボードを動作させることができ、配線や電池交換が不要なキーボードを得ることができる。また、電池が不要になることで軽量化も可能となり、有効である。
図11には、キーボードに光電変換素子を実装させた概略図を示した。光電変換素子及び電源IC、蓄電デバイスはキーボード内部に実装されるが、光電変換素子に光が当たるように光電変換素子の上部は透明の筐体で覆われている。キーボードの筐体すべてを透明な樹脂で成形することも可能である。光電変換素子の配置はこれに限られるものではない。
光電変換素子を組み込むスペースが小さい小型のキーボードの場合には、図12に示すように、キーの一部に小型の光電変換素子を埋め込むことも可能であり、有効である。
Another embodiment of the electronic device having the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention and a device that operates with the electric power obtained by generating power will be described.
FIG. 10 shows an example in which a keyboard used in a personal computer is used as the electronic device.
As shown in FIG. 10, a photoelectric conversion element, a power supply IC, and a power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power supply of the keyboard control circuit. Thereby, when the keyboard is not used, the power storage device can be charged, and the keyboard can be operated with the power, and a keyboard that does not require wiring or battery replacement can be obtained. Further, since the battery is not necessary, the weight can be reduced, which is effective.
FIG. 11 shows a schematic diagram in which a photoelectric conversion element is mounted on a keyboard. The photoelectric conversion element, the power supply IC, and the power storage device are mounted inside the keyboard, but the upper portion of the photoelectric conversion element is covered with a transparent casing so that light strikes the photoelectric conversion element. It is also possible to mold the entire keyboard casing with a transparent resin. The arrangement of the photoelectric conversion elements is not limited to this.
In the case of a small keyboard with a small space for incorporating a photoelectric conversion element, as shown in FIG. 12, it is possible to embed a small photoelectric conversion element in a part of the key, which is effective.

本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールと、これらが発電することによって得られた電力により動作する装置を有する電子機器の他の実施形態について説明する。
図13には、前記電子機器として、センサを用いた一例を示す。
図13に示すように、光電変換素子と電源IC、蓄電デバイスを組み合わせ、供給される電力をセンサ回路の電源に接続する。これにより、外部電源に接続する必要がなく、また電池交換を行う必要もなく、センサモジュールを構成することが可能となる。センシング対象としては、温湿度、照度、人感、CO、加速度、UV、騒音、地磁気、気圧など、様々なセンサに応用でき、有効である。センサモジュールは、図13中Aに示すように、定期的に測定対象をセンシングし、読み取ったデータをPCやスマートフォンなどに無線通信で送信する構成になっている。
IoT社会の到来により、センサは急増することが予想されている。この無数のセンサの電池を一つ一つ交換するには大きな手間がかかり、現実的ではない。またセンサは、天井や壁など、電池交換しにくい場所にあることも作業性を悪くしている。光電変換素子により電力供給できることもメリットは非常に大きい。また、本発明の光電変換素子は、低照度でも高い出力を得ることができ、かつ出力の光入射角依存性が小さいことから、設置自由度が高いといったメリットも得られる。
Another embodiment of the electronic device having the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention and a device that operates with the electric power obtained by generating power will be described.
FIG. 13 shows an example in which a sensor is used as the electronic device.
As shown in FIG. 13, a photoelectric conversion element, a power supply IC, and a power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power supply of the sensor circuit. Thereby, it is not necessary to connect to an external power source, and it is not necessary to replace the battery, so that the sensor module can be configured. The sensing object is effective because it can be applied to various sensors such as temperature and humidity, illuminance, human feeling, CO 2 , acceleration, UV, noise, geomagnetism, and atmospheric pressure. The sensor module is configured to periodically sense a measurement target and transmit the read data to a PC, a smartphone, or the like by wireless communication, as indicated by A in FIG.
With the arrival of the IoT society, the number of sensors is expected to increase rapidly. Replacing the countless sensor batteries one by one takes a lot of time and is not practical. In addition, the sensor is in a place where it is difficult to replace the battery, such as a ceiling or a wall, which makes workability worse. The merit of being able to supply power by the photoelectric conversion element is also very large. In addition, the photoelectric conversion element of the present invention can obtain a high output even at low illuminance, and has a merit that the degree of freedom in installation is high because the output has a small dependence on the light incident angle.

本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールと、これらが発電することによって得られた電力により動作する装置を有する電子機器の他の実施形態について説明する。
図14には、前記電子機器として、ターンテーブルを用いた一例を示す。
図14に示すように、光電変換素子と電源IC、蓄電デバイスを組み合わせ、供給される電力をターンテーブル回路の電源に接続する。これにより、外部電源に接続する必要がなく、また電池交換を行う必要もなく、ターンテーブルを構成することが可能となる。
ターンテーブルは、例えば、商品を陳列するショーケースなどに用いられるが、電源の配線は見栄えが悪く、また電池交換の際には陳列物を撤去しなければならず、大きな手間がかかっていた。本発明の光電変換素子を用いることで、そのような不具合を解消でき、有効である。
Another embodiment of the electronic device having the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention and a device that operates with the electric power obtained by generating power will be described.
FIG. 14 shows an example in which a turntable is used as the electronic device.
As shown in FIG. 14, a photoelectric conversion element, a power supply IC, and a power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power supply of the turntable circuit. Thereby, it is not necessary to connect to an external power source, and it is not necessary to replace the battery, so that a turntable can be configured.
The turntable is used for, for example, a showcase for displaying products, but the power supply wiring is not good-looking, and the battery must be removed when replacing the battery. By using the photoelectric conversion element of the present invention, such a problem can be solved and it is effective.

<用途>
以上、本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールと、これらが発電することによって得られた電力により動作する装置を有する電子機器、及び電源モジュールについて説明したが、これらはごく一部であり、本発明の光電変換素子、あるいは光電変換素子モジュールが、これらの用途に限定されるものではない。
<Application>
As described above, the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module according to the present invention, the electronic device including the device that operates with the electric power obtained by generating the power, and the power supply module have been described, but these are only a part. The photoelectric conversion element or the photoelectric conversion element module of the present invention is not limited to these applications.

光電変換素子、及び光電変換素子モジュールは、発生した電流を制御する回路基盤等と組み合わせることにより、例えば、電源装置に応用できる。
電源装置を利用している機器類としては、例えば、電子卓上計算機、腕時計、携帯電話、電子手帳、電子ペーパーなどが挙げられる。
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、光電変換素子を有する電源装置を用いることができる。
The photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module can be applied to, for example, a power supply device by combining with a circuit board that controls the generated current.
Examples of the devices using the power supply device include an electronic desk calculator, a wristwatch, a mobile phone, an electronic notebook, and electronic paper.
In addition, a power supply device having a photoelectric conversion element can be used as an auxiliary power source for extending the continuous use time of a rechargeable or dry battery type electric appliance.

本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールは、自立型電源として機能させることができ、光電変換によって発生した電力を用いて、装置を動作させることが可能である。本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールは、光が照射されることにより発電することが可能であるため、電子機器を電源に接続したり、あるいは電池交換したりする必要がない。そのため、電源設備がない場所でも電子機器を動作させたり、身に着けて持ち歩いたり、電池交換が困難な場所でも電池を交換することなく、電子機器を動作させたりすることが可能である。また、乾電池を用いる場合は、その分、電子機器が重くなったり、サイズが大きくなったりするため、壁や天井への設置、あるいは持ち運びに支障を来すことがあるが、本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールは、軽量で薄いため、設置自由度が高く、身に着けたり、持ち歩く上でもメリットが大きい。
このように、本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールは、自立型電源として使用でき、様々な電子機器に組み合わせることができる。例えば、電子卓上計算機、腕時計、携帯電話、電子手帳、電子ペーパーなどの表示機器、マウスやキーボードなどのパソコンの付属機器、温湿度センサや人感センサなどの各種センサ機器、ビーコンやGPSなどの発信機、補助灯、リモコン等数多くの電子機器と組み合わせて使用することができる。
The photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention can function as a self-supporting power source, and can operate the apparatus using power generated by photoelectric conversion. Since the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention can generate electric power when irradiated with light, it is not necessary to connect an electronic device to a power source or replace a battery. Therefore, it is possible to operate the electronic device even in a place where there is no power supply facility, to carry it around, or to operate the electronic device in a place where it is difficult to replace the battery without replacing the battery. In addition, when using a dry cell, the electronic equipment becomes heavier or larger in size, which may hinder installation on the wall or ceiling or carrying, but the photoelectric conversion of the present invention. Since the element and the photoelectric conversion element module are lightweight and thin, the degree of freedom of installation is high, and there are great merits in wearing and carrying.
As described above, the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention can be used as a self-supporting power source and can be combined with various electronic devices. For example, display devices such as electronic desk calculators, watches, mobile phones, electronic notebooks, electronic papers, personal computer accessories such as mice and keyboards, various sensor devices such as temperature and humidity sensors and human sensors, beacon and GPS transmissions It can be used in combination with many electronic devices such as a machine, auxiliary light, and remote control.

本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールは、特に低照度の光でも発電できるため、室内でも、更に薄暗い影のところでも発電することが可能であるため、適用範囲が広い。また、乾電池のように液漏れがなく、ボタン電池のように誤飲することもなく安全性が高い。更に、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用いることができる。このように、本発明の光電変換素子、及び光電変換素子モジュールと、それが光電変換することによって発生した電力によって動作する装置とを組み合わせることで、軽量で使い勝手がよく、設置自由度が高く、交換が不要で、安全性に優れ、かつ環境負荷低減にも有効な電子機器に生まれ変わることができる。   Photoelectric conversion elements, and photoelectric conversion element module of the present invention is capable of power generation at particularly low illuminance of the light, for indoors, it is possible to generate power even at the further dim shadow, Flexible. Moreover, there is no liquid leakage like a dry battery, and it is safe without accidental ingestion like a button battery. Furthermore, it can be used as an auxiliary power source for extending the continuous use time of rechargeable or dry battery type electric appliances. Thus, the photoelectric conversion element of the present invention, and a photoelectric conversion element module, it is possible to combine a device that operates by electric power generated by photoelectric conversion, lightweight good usability, high degree of freedom of installation, It can be reborn as an electronic device that does not require replacement, has excellent safety, and is effective in reducing environmental impact.

本発明の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、それが光電変換することによって発生した電力によって動作する装置とを組み合わせた電子機器の基本構成図を図15に示す。これは、光電変換素子に光が照射されると発電し、電力を取り出すことができる。機器の回路は、その電力によって動作することが可能になる。   FIG. 15 shows a basic configuration diagram of an electronic apparatus in which the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module of the present invention is combined with a device that operates with electric power generated by photoelectric conversion. This generates electricity when the photoelectric conversion element is irradiated with light, and can extract electric power. The circuit of the device can be operated by its power.

しかし、光電変換素子は周囲の照度によって出力が変化するため、図15に示す電子機器は安定に動作することができない場合がある。この場合、図16に示すように、回路側に安定した電圧を供給するために、光電変換素子と機器の回路の間に光電変換素子用の電源ICを組み込むことが可能であり、有効である。
しかし、光電変換素子は十分な照度の光が照射されていれば発電できるが、発電するだけの照度が足りなくなると、所望の電力が得られなくなり、これが光電変換素子の欠点でもある。この場合には、図17に示すように、キャパシタ等の蓄電デバイスを電源ICと機器回路の間に搭載することによって、光電変換素子からの余剰電力を蓄電デバイスに充電することが可能となり、照度が低すぎる場合や、光電変換素子に光が当たらない場合でも、蓄電デバイスに蓄えられた電力を機器回路に供給することが可能になり、安定に動作させることが可能となる。
このように、本発明の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、機器回路とを組み合わせた電子機器において、電源ICや蓄電デバイスを組み合わせることで、電源のない環境でも動作可能であり、また電池交換が不要で、安定に駆動させることが可能になり、光電変換素子のメリットを最大限に活かすことができる。
However, since the output of the photoelectric conversion element varies depending on ambient illuminance, the electronic device illustrated in FIG. 15 may not be able to operate stably. In this case, as shown in FIG. 16, in order to supply a stable voltage to the circuit side, it is possible to incorporate a power supply IC for the photoelectric conversion element between the photoelectric conversion element and the circuit of the device, which is effective. .
However, the photoelectric conversion element can generate power if it is irradiated with light with sufficient illuminance, but if the illuminance sufficient to generate power is insufficient, desired power cannot be obtained, which is also a drawback of the photoelectric conversion element. In this case, as shown in FIG. 17, by mounting a power storage device such as a capacitor between the power supply IC and the equipment circuit, surplus power from the photoelectric conversion element can be charged to the power storage device. Even when the power is too low or the photoelectric conversion element is not exposed to light, the electric power stored in the power storage device can be supplied to the device circuit and can be operated stably.
As described above, in an electronic device in which the photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module of the present invention is combined with a device circuit, it can be operated in an environment without a power source by combining a power supply IC and a power storage device. It is not necessary to replace the battery and can be driven stably, so that the merit of the photoelectric conversion element can be fully utilized.

一方、本発明の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールは、電源モジュールとしても使用することが可能であり、有用である。例えば、図18に示すように、本発明の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、光電変換素子用の電源ICを接続すると、光電変換素子が光電変換することによって発生した電力を電源ICにて一定の電圧レベルで供給することが可能な直流電源モジュールを構成することができる。
更に、図19に示すように、電源ICに蓄電デバイスを追加することにより、光電変換素子が発生させた電力を蓄電デバイスに充電することが可能になり、照度が低すぎる場合や、光電変換素子に光が当たらない状態になっても、電力を供給することが可能な電源モジュールを構成することができる。
図18及び図19に示した本発明の電源モジュールは、従来の一次電池のように電池交換をすることなく、電源モジュールとして使用することが可能である。
On the other hand, the photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module of the present invention can be used as a power supply module and is useful. For example, as shown in FIG. 18, when the photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module of the present invention is connected to a power supply IC for the photoelectric conversion element, the power generated by the photoelectric conversion of the photoelectric conversion element is converted into the power supply IC. A DC power supply module that can be supplied at a constant voltage level can be configured.
Furthermore, as shown in FIG. 19, by adding an electricity storage device to the power supply IC, it becomes possible to charge the electricity generated by the photoelectric conversion element to the electricity storage device, and when the illuminance is too low, A power supply module capable of supplying electric power even when light is not exposed to can be configured.
The power supply module of the present invention shown in FIGS. 18 and 19 can be used as a power supply module without replacing the battery as in a conventional primary battery.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
<光電変換素子の作製>
まず、第1の基板としてのガラス基板上に、第1の電極としてのインジウムドープ酸化錫(ITO)とニオブドープ酸化錫(NTO)を順次スパッタ製膜したITOコ−トガラス上に、酸素ガスによる反応性スパッタにより、ホールブロッキング層として酸化チタンからなる緻密な層を形成した。
次に、酸化チタン(商品名:P90、日本アエロジル株式会社製)3g、アセチルアセトン0.2g、及び界面活性剤としてのポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル(和光純薬工業株式会社製)0.3gを、水5.5g、エタノール1.0gとともに12時間ビ−ズミル処理を施し、酸化チタン分散液を作製した。作製した酸化チタン分散液にポリエチレングリコール(商品名:ポリエチレングリコール20,000、和光純薬工業株式会社製)1.2gを加えてペーストを作製した。作製したペーストを、前記ホールブロッキング層上に塗布し(平均厚み:1.5μm)、50℃で乾燥した後、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。
前記電子輸送層を形成したガラス基板を、下記構造式(A)で表される光増感化合物(商品名:DN455、株式会社ケミクレア製)0.2mM及びケノデオキシコール酸(CDCA、東京化成工業株式会社製)0.4mMのアセトニトリル/t−ブタノール(体積比1:1)溶液に浸漬し、1時間暗所で静置して、電子輸送層の表面に光増感化合物を吸着させた。次に、前記D−7で表されるホール輸送材料(メルク株式会社製)186.5mgのクロロベンゼン溶液1mLに、添加剤としての1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(商品名:EMIMIm、東京化成工業株式会社製)25.5mg、塩基性化合物であるN,N−ジメチル−4−アミノピリジン(商品名:DMAP、東京化成工業株式会社製)14.8mgを加えて溶解し、ホール輸送層塗布液を調製した。
Example 1
<Production of photoelectric conversion element>
First, a reaction by oxygen gas is performed on an ITO coat glass in which indium doped tin oxide (ITO) and niobium doped tin oxide (NTO) as a first electrode are sequentially sputtered on a glass substrate as a first substrate. A dense layer made of titanium oxide was formed as a hole blocking layer by reactive sputtering.
Next, 3 g of titanium oxide (trade name: P90, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 0.2 g of acetylacetone, and 0.3 g of polyoxyethylene octylphenyl ether (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a surfactant, A bead mill treatment was performed for 12 hours with 5.5 g of water and 1.0 g of ethanol to prepare a titanium oxide dispersion. 1.2 g of polyethylene glycol (trade name: polyethylene glycol 20,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the produced titanium oxide dispersion to prepare a paste. The prepared paste was applied on the hole blocking layer (average thickness: 1.5 μm), dried at 50 ° C., and then baked in air at 500 ° C. for 30 minutes to form a porous electron transport layer. .
The glass substrate on which the electron transport layer was formed was subjected to photosensitizing compound (trade name: DN455, manufactured by Chemicrea Co., Ltd.) 0.2 mM represented by the following structural formula (A) and chenodeoxycholic acid (CDCA, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). (Manufactured) It was immersed in a 0.4 mM acetonitrile / t-butanol (volume ratio 1: 1) solution and allowed to stand in the dark for 1 hour to adsorb the photosensitizing compound on the surface of the electron transport layer. Next, to 1 mL of a chlorobenzene solution of 186.5 mg of the hole transport material (Merck Co., Ltd.) represented by D-7, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide as an additive ( Product name: EMIMIm, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 25.5 mg, N, N-dimethyl-4-aminopyridine (trade name: DMAP, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 14.8 mg which is a basic compound It melt | dissolved and the hole transport layer coating liquid was prepared.

ただし、Phはフェニル基を表す。 However, Ph represents a phenyl group.

次に、前記光増感化合物を吸着させた電子輸送層上に、前記ホール輸送層塗布液を用いたスピンコートにより、ホール輸送層を形成した(平均厚み:600nm)。その上に銀を真空蒸着し、第2の電極(平均厚み:100nm)を形成し、実施例1の光電変換素子を作製した。   Next, a hole transport layer was formed on the electron transport layer on which the photosensitizing compound was adsorbed by spin coating using the hole transport layer coating solution (average thickness: 600 nm). Silver was vacuum-deposited thereon to form a second electrode (average thickness: 100 nm), and the photoelectric conversion element of Example 1 was produced.

(実施例2)
実施例1において、ホール輸送材料を下記構造式(FDT)で表されるホール輸送材料に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2の光電変換素子を作製した。
(Example 2)
A photoelectric conversion element of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the hole transport material was changed to the hole transport material represented by the following structural formula (FDT) in Example 1.

ただし、Meはメチル基を表す。 However, Me represents a methyl group.

(実施例3)
実施例1において、ホール輸送材料を前記D−10で表されるホール輸送材料に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例3の光電変換素子を作製した。
(Example 3)
In Example 1, the photoelectric conversion element of Example 3 was produced like Example 1 except having changed the hole transport material into the hole transport material represented by said D-10.

(実施例4〜6)
実施例3において、塩基性化合物であるN,N−ジメチル−4−アミノピリジンの含有量をそれぞれ16.3mg、11.8mg、及び8.9mgに変更した以外は、実施例3と同様にして、実施例4〜6の光電変換素子を作製した。
(Examples 4 to 6)
In Example 3, except that the content of N, N-dimethyl-4-aminopyridine, which is a basic compound, was changed to 16.3 mg, 11.8 mg, and 8.9 mg, respectively, in the same manner as in Example 3. The photoelectric conversion elements of Examples 4 to 6 were produced.

(実施例7)
実施例6において、光増感化合物を、商品名:D358(三菱製紙株式会社製)に変更した以外は、実施例6と同様にして、実施例7の光電変換素子を作製した。
(Example 7)
In Example 6, the photoelectric conversion element of Example 7 was produced in the same manner as in Example 6 except that the photosensitizing compound was changed to trade name: D358 (manufactured by Mitsubishi Paper Industries Co., Ltd.).

(実施例8〜14)
実施例1において、塩基性化合物をそれぞれ下記P−1からP−7で表される塩基性化合物に変更し、含有量をそれぞれ41.1mg、37.1mg、24.7mg、24.5mg、27.8mg、16.6mg、及び19.5mgとした以外は、実施例1と同様にして、実施例8〜14の光電変換素子を作製した。
(Examples 8 to 14)
In Example 1, the basic compound was changed to a basic compound represented by each of the following P-1 to P-7, and the contents were 41.1 mg, 37.1 mg, 24.7 mg, 24.5 mg, 27, respectively. Photoelectric conversion elements of Examples 8 to 14 were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount was 0.8 mg, 16.6 mg, and 19.5 mg.

(実施例15)
実施例1において、ホール輸送層塗布液に、酸化剤として下記構造式Aで表される酸化剤(商品名:FK269、シグマアルドリッチジャパン株式会社製)12.5mgを加えた以外は、実施例1と同様にして、実施例15の光電変換素子を作製した。
(Example 15)
Example 1 Example 1 except that 12.5 mg of an oxidizing agent (trade name: FK269, manufactured by Sigma-Aldrich Japan Co., Ltd.) represented by the following structural formula A was added as an oxidizing agent to the hole transport layer coating solution. in the same manner as to prepare a photoelectric conversion element of example 15.

[構造式A]
[Structural Formula A]

(実施例16)
実施例15において、酸化剤を下記構造式Bで表される酸化剤(DN−Cu08)に変更し、酸化剤の含有量を9.8mgとした以外は、実施例15と同様にして、実施例16の光電変換素子を作製した。
(Example 16)
Example 15 was carried out in the same manner as in Example 15 except that the oxidizing agent was changed to the oxidizing agent (DN-Cu08) represented by the following structural formula B and the content of the oxidizing agent was 9.8 mg. The photoelectric conversion element of Example 16 was produced.

[構造式B]
[Structural formula B]

(実施例17)
実施例15において、酸化剤を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(T4AH)に変更し、酸化剤の含有量を7.7mgとした以外は、実施例15と同様にして、実施例17の光電変換素子を作製した。
(Example 17)
In Example 15, the example was changed to Example 15 except that the oxidizing agent was changed to tris (4-bromophenyl) aminium hexachlorochloromonate (T4AH) and the content of the oxidizing agent was 7.7 mg. Seventeen photoelectric conversion elements were produced.

(実施例18)
実施例15において、添加剤としての1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを、アルカリ金属塩としてのリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)に変更した以外は、実施例15と同様にして、実施例18の光電変換素子を作製した。
(Example 18)
In Example 15, except that 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide as an additive was changed to lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI) as an alkali metal salt. A photoelectric conversion element of Example 18 was produced in the same manner as Example 15.

(実施例19)
実施例18において、アルカリ金属塩をナトリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(NaTFSI)に変更し、アルカリ金属塩の含有量を19.7mgとした以外は、実施例18と同様にして、実施例19の光電変換素子を作製した。
(Example 19)
In Example 18, Example 19 was carried out in the same manner as Example 18 except that the alkali metal salt was changed to sodium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (NaTFSI) and the content of the alkali metal salt was 19.7 mg. A photoelectric conversion element was prepared.

(実施例20)
実施例18において、アルカリ金属塩をリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)に変更し、アルカリ金属塩の含有量を12.9mgとした以外は、実施例18と同様にして、実施例20の光電変換素子を作製した。
(Example 20)
In Example 18, the alkali metal salt was changed to lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI), and the content of the alkali metal salt was changed to 12.9 mg. A photoelectric conversion element was produced.

(実施例21〜25)
実施例18において、塩基性化合物をそれぞれ前記化合物No.13、下記P−8で表される塩基性化合物、下記P−9で表される塩基性化合物、及び前記化合物No.12、下記P−10で表される塩基性化合物に変更し、含有量をそれぞれ18.0mg、33.2mg、52.7mg、及び37.0mg、55.3mgとした以外は、実施例18と同様にして、実施例21〜24の光電変換素子を作製した。
(Examples 21 to 25)
In Example 18, each basic compound was referred to as Compound No. 13, a basic compound represented by the following P-8, a basic compound represented by the following P-9, and the compound No. 12, Example 18 except that the basic compound represented by P-10 below was changed and the contents were changed to 18.0 mg, 33.2 mg, 52.7 mg, and 37.0 mg, 55.3 mg, respectively. Similarly, the photoelectric conversion elements of Examples 21 to 24 were produced.

(実施例26)
実施例24において、酸化剤を下記構造式Cのコバルト錯体化合物(FK209、シグマアルドリッチジャパン株式会社製)に変更し、酸化剤の含有量を17.8mgとした以外は、実施例24と同様にして、実施例25の光電変換素子を作製した。
(Example 26)
In Example 24, except that the oxidizing agent was changed to a cobalt complex compound of the following structural formula C (FK209, manufactured by Sigma-Aldrich Japan Co., Ltd.) and the content of the oxidizing agent was changed to 17.8 mg, the same as in Example 24. Thus, a photoelectric conversion element of Example 25 was produced.

[構造式C]
[Structural formula C]

(実施例27〜29)
実施例26において、第2の電極を形成後、前記電子輸送層が形成されていない、前記ガラス基板の外周部にあるホール輸送層を除去し、封止部材としてのアクリル樹脂A(紫外線硬化型、商品名:TB3035B、株式会社スリーボンドホールディングス製)、エポキシ樹脂A(紫外線硬化型、商品名:TB3118、株式会社スリーボンドホールディングス製)、エポキシ樹脂B(紫外線硬化型、商品名:WorldRockNo.5910、協立化学産業株式会社製)をディスペンサー(商品名:2300N、株式会社サンエイテック製)を用いて塗布した。次に、グローブボックス内に窒素ガスを導入し、その中に移して、前記封止部材の上に第2の基板としてのカバ−ガラスを載せた後、紫外線照射により前記封止部材を硬化させ、発電領域の封止を行い、実施例26と同様にして、実施例27〜29の光電変換素子を作製した(図2)。
(Examples 27 to 29)
In Example 26, after forming the second electrode, the hole transport layer on the outer periphery of the glass substrate where the electron transport layer is not formed is removed, and acrylic resin A (ultraviolet curable type) as a sealing member is removed. , Trade name: TB3035B, manufactured by Three Bond Holdings Co., Ltd., epoxy resin A (ultraviolet curable, product name: TB3118, manufactured by Three Bond Holdings Co., Ltd.), epoxy resin B (ultraviolet curable, product name: WorldRock No. 5910, Kyoritsu) Chemical Industrial Co., Ltd.) was applied using a dispenser (trade name: 2300N, manufactured by Sunei Tech Co., Ltd.). Next, nitrogen gas is introduced into the glove box, transferred into the glove box, a cover glass as a second substrate is placed on the sealing member, and then the sealing member is cured by ultraviolet irradiation. Then, the power generation region was sealed, and photoelectric conversion elements of Examples 27 to 29 were produced in the same manner as in Example 26 (FIG. 2).

(実施例30〜35)
実施例29において、発電領域が取り囲まれるように、エポキシ樹脂B(紫外線硬化型、商品名:WorldRockNo.5910、協立化学産業株式会社製)をディスペンサー(商品名:2300N、株式会社サンエイテック製)を用いて塗布した。その後、グローブボックス内に窒素と酸素の混合ガス(酸素濃度:0.6体積%、3.0体積%、5.0体積%、10.0体積%、15.0体積%、20.0体積%)を導入し、その中に移して、前記エポキシ樹脂Bの上に第2の基板としてのカバ−ガラスを載せた後、紫外線照射により前記エポキシ樹脂Bを硬化させ、発電領域の封止を行い、実施例30の光電変換素子を作製した(図1)。
(Examples 30 to 35)
In Example 29, an epoxy resin B (ultraviolet curable type, trade name: WorldRock No. 5910, manufactured by Kyoritsu Chemical Industry Co., Ltd.) was dispensed (trade name: 2300N, manufactured by Sanei Tech Co., Ltd.) so that the power generation region was surrounded. It applied using. Thereafter, a mixed gas of nitrogen and oxygen (oxygen concentration: 0.6 vol%, 3.0 vol%, 5.0 vol%, 10.0 vol%, 15.0 vol%, 20.0 vol) in the glove box %) Is introduced, and the cover glass as the second substrate is placed on the epoxy resin B, and then the epoxy resin B is cured by ultraviolet irradiation to seal the power generation region. Then, a photoelectric conversion element of Example 30 was produced (FIG. 1).

(実施例36)
実施例32において、レーザー装置により、第1の電極であるITO導電膜をレーザーエッチングし、6セル直列基板となるように加工した。ホール輸送層形成後、レーザー加工により、光電変換素子を直列に接続するための貫通孔を形成した。その後、ホール輸送層上に6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、銀を真空蒸着して第2の電極(平均厚み:100nm)を形成した以外は、実施例32と同様にして、実施例36の光電変換素子モジュールを作製した(図6、及び図7)。なお、図6及び図7は、観察する方向が互いに異なる模式図である。
(Example 36)
In Example 32, the ITO conductive film, which is the first electrode, was laser-etched by a laser device and processed into a 6-cell series substrate. After the hole transport layer was formed, through holes for connecting the photoelectric conversion elements in series were formed by laser processing. Thereafter, the same procedure as in Example 32 was performed, except that a second electrode (average thickness: 100 nm) was formed by vacuum deposition of silver using a mask patterned so as to be in series with 6 cells on the hole transport layer. A photoelectric conversion element module of Example 36 was produced (FIGS. 6 and 7). 6 and 7 are schematic views in which the directions to be observed are different from each other.

(比較例1)
実施例6において、光増感化合物を前記構造式(2)で表される光増感化合物(商品名:D102、三菱製紙株式会社製)に変更し、ケノデオキシコール酸(CDCA)を加えず、塩基性化合物を4−tert−ブチルピリジン(tBP)に変更した以外は、実施例6と同様にして、比較例1の光電変換素子を作製した。
(Comparative Example 1)
In Example 6, the photosensitizing compound was changed to the photosensitizing compound represented by the structural formula (2) (trade name: D102, manufactured by Mitsubishi Paper Industries Co., Ltd.), and chenodeoxycholic acid (CDCA) was not added. The photoelectric conversion element of the comparative example 1 was produced like Example 6 except having changed the property compound into 4-tert- butylpyridine (tBP).

(比較例2)
実施例6において、塩基性化合物を4−tert−ブチルピリジン(tBP)に変更した以外は、実施例6と同様にして、比較例2の光電変換素子を作製した。
(Comparative Example 2)
A photoelectric conversion device of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 6 except that the basic compound was changed to 4-tert-butylpyridine (tBP) in Example 6.

(比較例3〜4)
実施例6において、塩基性化合物をそれぞれ下記P−11で表される塩基性化合物、及び下記P−12で表される塩基性化合物に変更した以外は、実施例6と同様にして、比較例3〜4の光電変換素子を作製した。
(Comparative Examples 3-4)
In Example 6, the basic compound was changed to a basic compound represented by the following P-11 and a basic compound represented by the following P-12, respectively. Three to four photoelectric conversion elements were produced.

(比較例5)
実施例7において、塩基性化合物を4−tert−ブチルピリジン(tBP)に変更し、塩基性化合物の含有量を7.4mgとし、ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを表1に示す値に調整した以外は、実施例7と同様にして、比較例5の光電変換素子を作製した。
(Comparative Example 5)
In Example 7, the basic compound was changed to 4-tert-butylpyridine (tBP), the basic compound content was 7.4 mg, and the ionization potential of the hole transport layer was adjusted to the values shown in Table 1. Produced a photoelectric conversion element of Comparative Example 5 in the same manner as in Example 7.

(比較例6)
比較例5において、光増感化合物を前記構造式(2)で表される光増感化合物(商品名:D102、三菱製紙株式会社製)に変更した以外は、比較例5と同様にして、比較例6の光電変換素子を作製した。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 5, except that the photosensitizing compound was changed to the photosensitizing compound represented by the structural formula (2) (trade name: D102, manufactured by Mitsubishi Paper Industries Co., Ltd.), in the same manner as in Comparative Example 5, A photoelectric conversion element of Comparative Example 6 was produced.

[イオン化ポテンシャル]
光増感化合物のイオン化ポテンシャル、ホール輸送材料のイオン化ポテンシャル、及びホール輸送層のイオン化ポテンシャルは、大気中光電子分光装置(装置名:AC−2、理研計器株式会社製)を用いて測定した。なお、光増感化合物のイオン化ポテンシャルは、電子輸送層に吸着させた状態で測定した。
また、ホール輸送材料のイオン化ポテンシャルとホール輸送層のイオン化ポテンシャルの比(ホール輸送層のイオン化ポテンシャル/ホール輸送材料のイオン化ポテンシャル)を求めた。
[Ionization potential]
The ionization potential of the photosensitizing compound, the ionization potential of the hole transport material, and the ionization potential of the hole transport layer were measured using an atmospheric photoelectron spectrometer (device name: AC-2, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.). In addition, the ionization potential of the photosensitizing compound was measured in a state of being adsorbed on the electron transport layer.
The ratio of the ionization potential of the hole transport material to the ionization potential of the hole transport layer (the ionization potential of the hole transport layer / the ionization potential of the hole transport material) was obtained.

[pKa、及び分子量]
塩基性化合物のpKa、及び分子量は、ソフトウエア(ACD/Labs Software V11.02)を用いて算出した。
[PKa and molecular weight]
The pKa and molecular weight of the basic compound were calculated using software (ACD / Labs Software V11.02).

次に、作製した各光電変換素子について、以下のようにして「連続照射後の初期値維持率」を評価した。結果を表1に示す。   Next, for each of the produced photoelectric conversion elements, “initial value maintenance rate after continuous irradiation” was evaluated as follows. The results are shown in Table 1.

[連続照射後の初期値維持率]
作製した各光電変換素子について、200 luxに調整した白色LED照射下で、太陽電池評価システム(直流電圧・電流源/モニタ、6241A、株式会社エーディーシ−製)を用いて、IV特性を評価し、初期最大出力電力Pmax1(μW/cm)を求めた。
次に、前記光電変換素子を、窒素ガス雰囲気中で1,000 luxに調整した白色LED照射下に500時間保存し、その後再度IV特性を評価し、1,000 lux連続照射後の最大出力電力Pmax2(μW/cm)を求めた。得られたPmax2を初期値であるPmax1で除することにより、「連続照射後の初期値維持率」(Pmax2/Pmax1)を求めた。
[Initial value maintenance rate after continuous irradiation]
About each produced photoelectric conversion element, IV characteristics were evaluated using the solar cell evaluation system (DC voltage / current source / monitor, 6241A, manufactured by ADC Co., Ltd.) under irradiation of white LED adjusted to 200 lux. The initial maximum output power P max1 (μW / cm 2 ) was determined.
Next, the photoelectric conversion element is stored for 500 hours under irradiation of a white LED adjusted to 1,000 lux in a nitrogen gas atmosphere, and then the IV characteristics are evaluated again, and the maximum output power after 1,000 lux continuous irradiation is obtained. P max2 (μW / cm 2 ) was determined. By dividing the obtained P max2 by the initial value P max1 , an “initial value maintenance ratio after continuous irradiation” (P max2 / P max1 ) was obtained.

表1の結果から、実施例1〜36の光電変換素子は、低照度においても高い光電変換特性を示し、かつ良好な経時安定性を示すことが分かる。これは、低照度において光増感化合物からのホール伝導を良好に保ちつつ、高い内部抵抗が得られるとともに、ホール輸送層の経時での微小な結晶性変化を抑制することができ、界面の接触を良好に保てたためと考えられる。
これに対して、本発明が規定する範囲から外れる比較例1〜6の光電変換素子では、所望の特性が得られなかった。
以上の結果から分かるように、本発明の光電変換素子は、低照度光においても、良好な光電変換性を有し、経時安定性に優れる。
From the results of Table 1, it can be seen that the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 36 exhibit high photoelectric conversion characteristics even at low illuminance, and exhibit good stability over time. This allows high internal resistance to be obtained while maintaining good hole conduction from the photosensitizing compound at low illuminance, and can suppress minute crystallinity changes over time of the hole transport layer, and interface contact This is considered to be because of maintaining good.
On the other hand, in the photoelectric conversion elements of Comparative Examples 1 to 6 that deviate from the range defined by the present invention, desired characteristics were not obtained.
As can be seen from the above results, the photoelectric conversion element of the present invention has a good photoelectric conversion property even in low illuminance light and is excellent in stability over time.

本発明の態様としては、例えば、以下の通りである。
<1> 第1の電極と、光増感化合物を有する電子輸送層と、ホール輸送層と、第2の電極とを有する光電変換素子であって、
前記ホール輸送層が、p型半導体材料、及び塩基性化合物を有し、
前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルが、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満であり、
前記光増感化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超え、
前記塩基性化合物の酸解離定数(pKa)が、6以上10以下であることを特徴とする光電変換素子である。
<2> 前記ホール輸送層が、酸化剤を有する前記<1>に記載の光電変換素子である。
<3> 前記酸化剤が、Fe、Cu、Co、V、Zn、Ag、Mn、及びRuから選択される少なくともいずれかの金属の錯体からなる前記<2>に記載の光電変換素子である。
<4> 前記ホール輸送層が、アルカリ金属塩を有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<5> 前記塩基性化合物の分子量が、140g/mol以上である前記<1>から<4>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<6> 前記塩基性化合物が、下記一般式(1)及び一般式(2)で示される3級アミン化合物の少なくともいずれかである前記<1>から<5>のいずれかに記載の光電変換素子である。
ただし、前記一般式(1)、及び前記一般式(2)中、Ar及びArは、置換基を有していてもよいアリール基を表し、前記Ar及び前記Arは、同一でも異なっていてもよく、互いに結合してもよい。
<7> 前記電子輸送層及び前記ホール輸送層を、前記光電変換素子の外部環境から遮蔽する封止部材を有する前記<1>から<6>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<8> 前記封止部材が一対の基板に挟持されてなり、少なくとも前記電子輸送層及び前記ホール輸送層が、外部環境から遮蔽された前記光電変換素子の封止内部に空隙部を有する前記<7>に記載の光電変換素子である。
<9> 前記電子輸送層、前記ホール輸送層、及び前記第2の電極を、前記光電変換素子の外部環境から遮蔽する封止部材を有する前記<1>から<6>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<10> 前記封止部材が一対の基板に挟持されてなり、少なくとも前記電子輸送層、前記ホール輸送層及び前記第2の電極が、外部環境から遮蔽された前記光電変換素子の封止内部に、空隙部を有する前記<9>に記載の光電変換素子である。
<11> 前記封止部材がエポキシ樹脂を含む前記<7>から<10>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<12> 前記空隙部が少なくとも酸素を含有する前記<8>及び<10>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<13> 前記<1>から<12>のいずれかに記載の光電変換素子を複数有することを特徴とする光電変換素子モジュールである。
<14> 複数の前記光電変換素子が、直列又は並列に接続される前記<13>に記載の光電変換素子モジュールである。
<15> 互いに隣接する少なくとも2つの前記光電変換素子モジュールにおいて、
一の前記光電変換素子における第1の電極と、
他の前記光電変換素子における第2の電極とが、
連続層の形態である少なくともホール輸送層からホールブロッキング層までを貫通した導通部により電気的に接続された前記<13>から<14>のいずれかに記載の光電変換素子モジュールである。
<16> 複数の光電変換素子が隣接して配置された光電変換素子配置領域を有し、
前記複数の光電変換素子が、第1の電極と、光増感化合物を有する電子輸送層と、ホール輸送層と、第2の電極とを有し、
前記光電変換素子配置領域の外縁に配置され、かつ前記電子輸送層を前記光電変換素子の外部環境から遮蔽する、エポキシ樹脂による封止部材を有し、
前記ホール輸送層が、p型半導体材料、及び塩基性化合物を有し、
前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルが、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満であり、
前記光増感化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超え、
前記塩基性化合物の酸解離定数(pKa)が、6以上10以下であることを特徴とする光電変換素子モジュールである。
<17> 前記<1>から<16>のいずれかに記載の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、
前記光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールが光電変換することによって発生した電力によって動作する装置と、
を有することを特徴とする電子機器である。
<18> 前記<1>から<16>のいずれかに記載の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、
電源ICと、
を有することを特徴とする電源モジュールである。
As an aspect of this invention, it is as follows, for example.
<1> A photoelectric conversion element having a first electrode, an electron transport layer having a photosensitizing compound, a hole transport layer, and a second electrode,
The hole transport layer has a p-type semiconductor material and a basic compound;
The ionization potential of the hole transport layer exceeds the ionization potential of the p-type semiconductor material and less than 1.07 times the ionization potential of the p-type semiconductor material;
The ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer;
The photoelectric conversion element, wherein the basic compound has an acid dissociation constant (pKa) of 6 or more and 10 or less.
<2> The photoelectric conversion element according to <1>, wherein the hole transport layer includes an oxidizing agent.
<3> The photoelectric conversion element according to <2>, wherein the oxidizing agent is a complex of at least one metal selected from Fe, Cu, Co, V, Zn, Ag, Mn, and Ru.
<4> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <3>, wherein the hole transport layer includes an alkali metal salt.
<5> The photoelectric conversion device according to any one of <1> to <4>, wherein the basic compound has a molecular weight of 140 g / mol or more.
<6> The photoelectric conversion according to any one of <1> to <5>, wherein the basic compound is at least one of tertiary amine compounds represented by the following general formula (1) and general formula (2): It is an element.
However, in said general formula (1) and said general formula (2), Ar < 1 > and Ar < 2 > represent the aryl group which may have a substituent, and said Ar < 1 > and said Ar < 2 > may be the same. They may be different and may be combined with each other.
<7> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <6>, further including a sealing member that shields the electron transport layer and the hole transport layer from an external environment of the photoelectric conversion element.
<8> The sealing member is sandwiched between a pair of substrates, and at least the electron transport layer and the hole transport layer have a void inside the sealed seal of the photoelectric conversion element shielded from an external environment. 7>.
<9> The device according to any one of <1> to <6>, further including a sealing member that shields the electron transport layer, the hole transport layer, and the second electrode from an external environment of the photoelectric conversion element. It is a photoelectric conversion element.
<10> The sealing member is sandwiched between a pair of substrates, and at least the electron transport layer, the hole transport layer, and the second electrode are sealed inside the photoelectric conversion element shielded from an external environment. And it is a photoelectric conversion element as described in said <9> which has a space | gap part.
<11> The photoelectric conversion element according to any one of <7> to <10>, wherein the sealing member includes an epoxy resin.
<12> The photoelectric conversion element according to any one of <8> and <10>, wherein the void portion contains at least oxygen.
<13> A photoelectric conversion element module comprising a plurality of the photoelectric conversion elements according to any one of <1> to <12>.
<14> The photoelectric conversion element module according to <13>, wherein the plurality of photoelectric conversion elements are connected in series or in parallel.
<15> In at least two photoelectric conversion element modules adjacent to each other,
A first electrode of the one photoelectric conversion element;
The second electrode in the other photoelectric conversion element,
The photoelectric conversion element module according to any one of <13> to <14>, wherein the photoelectric conversion element module is electrically connected by a conductive portion penetrating at least from the hole transport layer to the hole blocking layer in the form of a continuous layer.
<16> A photoelectric conversion element arrangement region in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged adjacent to each other,
The plurality of photoelectric conversion elements have a first electrode, an electron transport layer having a photosensitizing compound, a hole transport layer, and a second electrode,
An epoxy resin sealing member is disposed at the outer edge of the photoelectric conversion element arrangement region and shields the electron transport layer from the external environment of the photoelectric conversion element,
The hole transport layer has a p-type semiconductor material and a basic compound;
The ionization potential of the hole transport layer exceeds the ionization potential of the p-type semiconductor material and less than 1.07 times the ionization potential of the p-type semiconductor material;
The ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer;
The photoelectric conversion element module is characterized in that an acid dissociation constant (pKa) of the basic compound is 6 or more and 10 or less.
<17> The photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module according to any one of <1> to <16>,
A device that operates with electric power generated by photoelectric conversion of the photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module;
It is an electronic device characterized by having.
<18> The photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module according to any one of <1> to <16>,
A power supply IC;
It is a power supply module characterized by having.

前記<1>から<12>のいずれかに記載の光電変換素子、前記<13>から<16>のいずれかに記載の光電変換素子モジュール、前記<17>に記載の電子機器、及び前記<18>に記載の電源モジュールによると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。   The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <12>, the photoelectric conversion element module according to any one of <13> to <16>, the electronic device according to <17>, and the < 18> can solve the conventional problems and achieve the object of the present invention.

1 第1の基板
2、2a、2b 第1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、7a、7b 第2の電極
8 封止部材
9 第2の基板
10 空隙部
11 貫通部
12 封止部材
101 光電変換素子
102 光電変換素子モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st board | substrate 2, 2a, 2b 1st electrode 3 Hole blocking layer 4 Electron transport layer 5 Photosensitizing compound 6 Hole transport layer 7, 7a, 7b 2nd electrode 8 Sealing member 9 2nd board | substrate 10 Cavity 11 Penetration 12 Sealing member 101 Photoelectric conversion element 102 Photoelectric conversion element module

特開2016−178102号公報JP 2016-178102 A

Claims (18)

第1の電極と、光増感化合物を有する電子輸送層と、ホール輸送層と、第2の電極とを有する光電変換素子であって、
前記ホール輸送層が、p型半導体材料、及び塩基性化合物を有し、
前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルが、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満であり、
前記光増感化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超え、
前記塩基性化合物の酸解離定数(pKa)が、6以上10以下であることを特徴とする光電変換素子。
A photoelectric conversion element having a first electrode, an electron transport layer having a photosensitizing compound, a hole transport layer, and a second electrode,
The hole transport layer has a p-type semiconductor material and a basic compound;
The ionization potential of the hole transport layer exceeds the ionization potential of the p-type semiconductor material and less than 1.07 times the ionization potential of the p-type semiconductor material;
The ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer;
The photoelectric conversion element, wherein the basic compound has an acid dissociation constant (pKa) of 6 or more and 10 or less.
前記ホール輸送層が、酸化剤を有する請求項1に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the hole transport layer has an oxidizing agent. 前記酸化剤が、Fe、Cu、Co、V、Zn、Ag、Mn、及びRuから選択される少なくともいずれかの金属の錯体からなる請求項2に記載の光電変換素子。   3. The photoelectric conversion element according to claim 2, wherein the oxidizing agent is a complex of at least one metal selected from Fe, Cu, Co, V, Zn, Ag, Mn, and Ru. 前記ホール輸送層が、アルカリ金属塩を有する請求項1から3のいずれかに記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the hole transport layer has an alkali metal salt. 前記塩基性化合物の分子量が、140g/mol以上である請求項1から4のいずれかに記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 4, wherein the basic compound has a molecular weight of 140 g / mol or more. 前記塩基性化合物が、下記一般式(1)及び一般式(2)で示される3級アミン化合物の少なくともいずれかである請求項1から5のいずれかに記載の光電変換素子。
ただし、前記一般式(1)、及び前記一般式(2)中、Ar及びArは、置換基を有していてもよいアリール基を表し、前記Ar及び前記Arは、同一でも異なっていてもよく、互いに結合してもよい。
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the basic compound is at least one of tertiary amine compounds represented by the following general formula (1) and general formula (2).
However, in said general formula (1) and said general formula (2), Ar < 1 > and Ar < 2 > represent the aryl group which may have a substituent, and said Ar < 1 > and said Ar < 2 > may be the same. They may be different and may be combined with each other.
前記電子輸送層及び前記ホール輸送層を、前記光電変換素子の外部環境から遮蔽する封止部材を有する請求項1から6のいずれかに記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, further comprising a sealing member that shields the electron transport layer and the hole transport layer from an external environment of the photoelectric conversion element. 前記封止部材が一対の基板に挟持されてなり、少なくとも前記電子輸送層及び前記ホール輸送層が、外部環境から遮蔽された前記光電変換素子の封止内部に空隙部を有する請求項7に記載の光電変換素子。   8. The sealing member according to claim 7, wherein the sealing member is sandwiched between a pair of substrates, and at least the electron transport layer and the hole transport layer have a gap inside the sealed photoelectric conversion element shielded from an external environment. Photoelectric conversion element. 前記電子輸送層、前記ホール輸送層、及び前記第2の電極を、前記光電変換素子の外部環境から遮蔽する封止部材を有する請求項1から6のいずれかに記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, further comprising a sealing member that shields the electron transport layer, the hole transport layer, and the second electrode from an external environment of the photoelectric conversion element. 前記封止部材が一対の基板に挟持されてなり、少なくとも前記電子輸送層、前記ホール輸送層及び前記第2の電極が、外部環境から遮蔽された前記光電変換素子の封止内部に、空隙部を有する請求項9に記載の光電変換素子。   The sealing member is held between a pair of substrates, at least the electron-transporting layer, the hole transport layer and the second electrode, the sealing inside the photoelectric conversion element is shielded from the external environment, the gap portion The photoelectric conversion element of Claim 9 which has these. 前記封止部材がエポキシ樹脂を含む請求項7から10のいずれかに記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 7, wherein the sealing member contains an epoxy resin. 前記空隙部が少なくとも酸素を含有する請求項8及び10のいずれかに記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 8, wherein the gap contains at least oxygen. 請求項1から12のいずれかに記載の光電変換素子を複数有することを特徴とする光電変換素子モジュール。   A photoelectric conversion element module comprising a plurality of the photoelectric conversion elements according to claim 1. 複数の前記光電変換素子が、直列又は並列に接続される請求項13に記載の光電変換素子モジュール。   The photoelectric conversion element module according to claim 13, wherein the plurality of photoelectric conversion elements are connected in series or in parallel. 互いに隣接する少なくとも2つの前記光電変換素子モジュールにおいて、
一の前記光電変換素子における第1の電極と、
他の前記光電変換素子における第2の電極とが、
連続層の形態である少なくともホール輸送層からホールブロッキング層までを貫通した導通部により電気的に接続された請求項13から14のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
In at least two photoelectric conversion element modules adjacent to each other,
A first electrode of the one photoelectric conversion element;
The second electrode in the other photoelectric conversion element,
The photoelectric conversion element module according to any one of claims 13 to 14, wherein the photoelectric conversion element module is electrically connected by a conductive portion penetrating at least from the hole transport layer to the hole blocking layer in the form of a continuous layer.
複数の光電変換素子が隣接して配置された光電変換素子配置領域を有し、
前記複数の光電変換素子が、第1の電極と、光増感化合物を有する電子輸送層と、ホール輸送層と、第2の電極とを有し、
前記光電変換素子配置領域の外縁に配置され、かつ前記電子輸送層を前記光電変換素子の外部環境から遮蔽する、エポキシ樹脂による封止部材を有し、
前記ホール輸送層が、p型半導体材料、及び塩基性化合物を有し、
前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルが、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、前記p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満であり、
前記光増感化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超え、
前記塩基性化合物の酸解離定数(pKa)が、6以上10以下であることを特徴とする光電変換素子モジュール。
Having a photoelectric conversion element arrangement region in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged adjacent to each other;
The plurality of photoelectric conversion elements have a first electrode, an electron transport layer having a photosensitizing compound, a hole transport layer, and a second electrode,
An epoxy resin sealing member is disposed at the outer edge of the photoelectric conversion element arrangement region and shields the electron transport layer from the external environment of the photoelectric conversion element,
The hole transport layer has a p-type semiconductor material and a basic compound;
The ionization potential of the hole transport layer exceeds the ionization potential of the p-type semiconductor material and less than 1.07 times the ionization potential of the p-type semiconductor material;
The ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer;
The photoelectric conversion element module, wherein the basic compound has an acid dissociation constant (pKa) of 6 or more and 10 or less.
請求項1から16のいずれかに記載の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、
前記光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールが光電変換することによって発生した電力によって動作する装置と、
を有することを特徴とする電子機器。
The photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module according to any one of claims 1 to 16,
A device that operates with electric power generated by photoelectric conversion of the photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module;
An electronic device comprising:
請求項1から16のいずれかに記載の光電変換素子及び/又は光電変換素子モジュールと、
電源ICと、
を有することを特徴とする電源モジュール。
The photoelectric conversion element and / or photoelectric conversion element module according to any one of claims 1 to 16,
A power supply IC;
A power supply module comprising:
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