JP2020104084A - Supporting method of dye, and manufacturing method of electronic device or electronic component - Google Patents

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Takuto Igawa
拓人 井川
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Abstract

To provide a new deposition method which can uniformly and suitably support dye on a substrate while significantly improving a support speed.SOLUTION: In a method of supporting dye on a substrate by contacting the dye with the substrate 14, the substrate includes a porous layer with an average pore diameter 100 nm or less on an entire or a part of a surface. The dye is smaller than the average pore diameter and is contacted by supporting the dye in pores of the porous layer by immersing the substrate with a raw material solution 18 containing the dye and a solvent under a reduced pressure to make the substrate support the dye.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、色素を含む原料溶液に基体を含浸させることにより基体に色素を担持させる方法に関する。 The present invention relates to a method for supporting a dye on a substrate by impregnating the substrate with a raw material solution containing the dye.

近年、光エネルギーを電力に変換する光電変換素子として、太陽電池が注目されている。なかでも
色素増感太陽電池は、シリコン型太陽電池等に比べて軽量化が期待でき、また、広い照度範囲で安定して発電できることや、大掛かりな設備を必要とすることなく、比較的安価な材料を用いて製造し得ることなどから、注目されている。
In recent years, a solar cell has been attracting attention as a photoelectric conversion element that converts light energy into electric power. Among them, dye-sensitized solar cells can be expected to be lighter than silicon-type solar cells, can generate power stably over a wide illuminance range, and do not require large-scale equipment, and are relatively inexpensive. It has attracted attention because it can be manufactured using materials.

ここで、色素増感太陽電池は、通常、増感色素を吸着させた多孔質半導体層を備える光電極と、電解質層と、触媒層を備える対向電極とがこの順に並んでなる構造を有するセルを複数接続してなる。 Here, the dye-sensitized solar cell is usually a cell having a structure in which a photoelectrode including a porous semiconductor layer having a sensitizing dye adsorbed, an electrolyte layer, and a counter electrode including a catalyst layer are arranged in this order. It consists of multiple connections.

従来、色素増感型太陽電池の光電変換効率を高めるために、多孔質半導体層に吸着させる増感色素(以下、単に「色素」とも称する)の量を増やす製造方法が提案されてきた。具体的には、基材上に形成された多孔質材料からなる半導体層上に、かかる多孔質半導体層との接触角が6°以下であると共に、沸点が80℃以上である半導体層上に、かかる多孔質半導体層との接触角が6°以下であると共に、沸点が80℃以上である溶媒に対して、色素を5mM以上溶解させてなる色素溶液を塗布し、色素を半導体層に担持させる、色素増感型太陽電池の製造方法が提案されてきた(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、特許文献1に記載の方法は、担持効率や担持量において、まだまだ十分に満足できるものではなかった。 Conventionally, in order to increase the photoelectric conversion efficiency of a dye-sensitized solar cell, a manufacturing method has been proposed in which the amount of a sensitizing dye (hereinafter, also simply referred to as “dye”) to be adsorbed on a porous semiconductor layer is increased. Specifically, on a semiconductor layer formed on a base material and made of a porous material, on a semiconductor layer having a contact angle with the porous semiconductor layer of 6° or less and a boiling point of 80° C. or more. , A dye solution in which a dye is dissolved in 5 mM or more is applied to a solvent having a contact angle with the porous semiconductor layer of 6° or less and a boiling point of 80° C. or more, and the dye is supported on the semiconductor layer. A method for producing a dye-sensitized solar cell has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, the method described in Patent Document 1 is still not sufficiently satisfactory in terms of loading efficiency and loading amount.

このような状況下、近年、ミストCVD法が検討されている。非特許文献1には、ミストCVD法を用いたZnO透明導電膜の成膜について記載されている。そして、特許文献1に、ZnO系単結晶性薄膜の成膜について、再成長工程をミストCVD法により行うことが記載されている。 Under such circumstances, the mist CVD method has been studied in recent years. Non-Patent Document 1 describes film formation of a ZnO transparent conductive film using a mist CVD method. Then, Patent Document 1 describes that a regrowth step is performed by a mist CVD method for forming a ZnO-based single crystal thin film.

また、最近では、ミストCVDを用いて、基体上にフラーレンを成膜することが検討されている(特許文献2)。フラーレンは通常の炭素膜に比べて好適な熱保護膜としての利用が期待されている。また、電気伝導率が非常に低いため、絶縁膜としての利用や、カラーフィルターの高抵抗ブラックマトリックスとしての用途も期待されている。一方で、例えば、フラーレンを酸化チタン等の多孔質体上に成膜する場合等には、基板上に十分にフラーレンを担持させることが困難であるなど、ミストCVD法によれば、基板形状等の制限を受けてしまう問題があった。担持量もまだまだ不十分であり、担持層の厚さも薄く、また、担持速度も産業応用上満足できるようなものではなかった。 Further, recently, it has been studied to form a fullerene on a substrate by using mist CVD (Patent Document 2). Fullerene is expected to be used as a suitable heat protection film as compared with a normal carbon film. Further, since it has a very low electric conductivity, it is expected to be used as an insulating film and as a high resistance black matrix of a color filter. On the other hand, for example, when forming a film of a fullerene on a porous body such as titanium oxide, it is difficult to sufficiently support the fullerene on the substrate. There was a problem of being restricted by. The loading amount was still insufficient, the thickness of the loading layer was thin, and the loading rate was not satisfactory for industrial application.

以上のとおり、ミストCVD法は、近年において、新たな機能性材料を製造できる手法として特に注目を集めているが、担持処理等においてまだまだ満足のいくものではなかった。また、従来から用いられているような含浸法についても同様の課題があった。そのため、色素をより容易に且つより効率的に担持し得る手法が待ち望まれていた。 As described above, in recent years, the mist CVD method has attracted particular attention as a method capable of producing a new functional material, but it has not been satisfactory in the supporting process. Further, the impregnation method which has been conventionally used has the same problem. Therefore, there has been a long-felt need for a method capable of supporting a dye more easily and more efficiently.

特開2012−3955号公報JP2012-3955A 特開2018−111875号公報JP, 2018-118175, A

川原村敏幸、「ミストCVD法とその酸化亜鉛薄膜成長への応用に関する研究」、京都大学博士論文、2008年3月Toshiyuki Kawahara, “Study on Mist CVD Method and Its Application to Zinc Oxide Thin Film Growth”, Kyoto University Doctoral Thesis, March 2008

本発明は、基体に対して色素を工業的有利に担持させることのできる新規な色素の担持方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a novel dye-supporting method capable of industrially supporting a dye on a substrate.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、色素を基体に接触させることにより前記基体に前記色素を担持させる方法であって、前記基体が、表面の一部または全部に平均孔径が100nm以下の多孔質層を含み、前記色素が前記平均孔径よりも小さく、前記接触を、減圧下で前記色素と溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させて前記多孔質層の孔内に前記色素を担持させることにより行うと、驚くべきことに、従来のミストCVDや含浸法を用いた場合と比較して、担持速度等が格段に向上しただけでなく、微細孔を有する多孔質層の孔内に対しても均一且つ良好に色素を担持できることを知見し、このような色素の担持方法が上記した従来の問題を一挙に解決できるものであることを見出した。
また、本発明者らは、上記知見を得た後、さらに検討を重ねて、本発明を完成させるに至った。
The present inventors have conducted extensive studies to achieve the above object, and as a result, a method of supporting the dye on the substrate by bringing the dye into contact with the substrate, wherein the substrate has an average on a part or all of the surface. A porous layer having a pore size of 100 nm or less, the dye is smaller than the average pore size, and the contact is performed by impregnating the substrate with a raw material solution containing the dye and a solvent under reduced pressure to form pores in the porous layer. Surprisingly, when the above-mentioned dye is carried inside, compared with the case where the conventional mist CVD or the impregnation method is used, not only the carrying speed is significantly improved, but also the porosity having fine pores is increased. It has been found that the dye can be uniformly and satisfactorily carried in the pores of the texture layer, and it has been found that such a dye carrying method can solve the above-mentioned conventional problems all at once.
In addition, the present inventors have completed the present invention after further studying after obtaining the above-mentioned findings.

すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
[1] 色素を基体に接触させることにより前記基体に前記色素を担持させる方法であって、前記基体が、表面の一部または全部に平均孔径が100nm以下の多孔質層を含み、前記色素が前記平均孔径よりも小さく、前記接触を、減圧下で前記色素と溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させて前記多孔質層の孔内に前記色素を担持させることにより行うことを特徴とする方法。
[2] 前記含浸を、前記原料溶液に前記基体を浸漬させた後、減圧することにより行う前記[1]記載の方法。
[3] 前記色素が有機色素または金属錯体色素である前記[1]または[2]に記載の方法。
[4] 前記色素が金属錯体色素である前記[1]〜[3]のいずれかに記載の方法。
[5] 前記色素が、周期律表の第8族金属を含む金属錯体色素である前記[1]〜[4]のいずれかに記載の方法。
[6] 前記溶媒が、非プロトン性極性溶媒である前記[1]〜[5]のいずれかに記載の方法。
[7] 前記溶媒の沸点が160℃以下である前記[1]〜[6]のいずれかに記載の方法。
[8] 前記多孔質層が、多孔質半導体層である前記[1]〜[7]のいずれかに記載の方法。
[9] 前記多孔質半導体層が、半導体微粒子により構成されている前記[8]記載の方法。
[10]前記基体が基板である前記[1]〜[9]のいずれかに記載の方法。
[11] 前記含浸を、100Pa〜90000Paの減圧下で行う前記[1]〜[10]のいずれかに記載の方法。
[12] 基体に色素を担持させる工程を含む電子装置または電子部品の製造方法であって、前記工程に、前記[1]〜[11]のいずれかに記載の方法を用いることを特徴とする製造方法。
[13] 色素が担持された基体からなる光電極、電解質層および対向電極を少なくとも用いて色素増感太陽電池を製造する方法であって、前記光電極を、前記[1]〜[11]のいずれかに記載の方法を用いて、基体に色素を担持させることにより形成して用いることを特徴とする製造方法。
[14] 色素を基体に接触させることにより前記基体に前記色素を吸着させる方法であって、前記基体が、表面の一部または全部に平均孔径が100nm以下の多孔質層を含み、前記色素が前記平均孔径よりも小さく、前記接触を、減圧下で前記色素と溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させて前記多孔質層の孔内に前記色素を吸着させることにより行うことを特徴とする方法。
That is, the present invention relates to the following inventions.
[1] A method of supporting the dye on the substrate by bringing the dye into contact with the substrate, wherein the substrate includes a porous layer having an average pore diameter of 100 nm or less on a part or all of the surface, and the dye is It is smaller than the average pore diameter, and the contact is performed by impregnating the substrate with a raw material solution containing the dye and a solvent under reduced pressure to carry the dye in the pores of the porous layer. how to.
[2] The method according to [1], wherein the impregnation is performed by immersing the substrate in the raw material solution and then reducing the pressure.
[3] The method according to [1] or [2], wherein the dye is an organic dye or a metal complex dye.
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the dye is a metal complex dye.
[5] The method according to any one of [1] to [4] above, wherein the dye is a metal complex dye containing a Group 8 metal of the periodic table.
[6] The method according to any one of [1] to [5] above, wherein the solvent is an aprotic polar solvent.
[7] The method according to any one of [1] to [6], wherein the boiling point of the solvent is 160° C. or lower.
[8] The method according to any one of [1] to [7], wherein the porous layer is a porous semiconductor layer.
[9] The method according to [8], wherein the porous semiconductor layer is composed of semiconductor fine particles.
[10] The method according to any one of [1] to [9], wherein the base is a substrate.
[11] The method according to any one of [1] to [10] above, wherein the impregnation is performed under a reduced pressure of 100 Pa to 90000 Pa.
[12] A method of manufacturing an electronic device or an electronic component including a step of supporting a dye on a substrate, characterized in that the method according to any one of [1] to [11] is used in the step. Production method.
[13] A method for producing a dye-sensitized solar cell using at least a photoelectrode composed of a dye-supported substrate, an electrolyte layer and a counter electrode, wherein A method for producing a dye, which is formed by supporting a dye on a substrate using the method according to any one of the above.
[14] A method of adsorbing the dye on the substrate by bringing the dye into contact with the substrate, wherein the substrate contains a porous layer having an average pore diameter of 100 nm or less on a part or all of the surface thereof. It is smaller than the average pore diameter, and the contact is performed by impregnating the substrate with a raw material solution containing the dye and a solvent under reduced pressure to adsorb the dye in the pores of the porous layer. how to.

本発明の色素の担持方法によれば、工業的有利に、基体に対して色素を担持させることができる。 According to the method for supporting a dye of the present invention, the dye can be supported on the substrate industrially advantageously.

実施例において用いた含浸装置の概略構成図の一例を示す。An example of the schematic block diagram of the impregnation apparatus used in the Example is shown. 比較例において用いた成膜装置(ミストCVD)の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the film-forming apparatus (mist CVD) used in the comparative example. 実施例において用いた含浸装置の概略構成図の一例を示す。An example of the schematic block diagram of the impregnation apparatus used in the Example is shown. 実施例および比較例における含浸時間ごとの基板表裏両面の外観写真である。(a)が実施例1、(b)が比較例1の結果を示している。3 is a photograph of the appearance of both front and back surfaces of a substrate for each impregnation time in Examples and Comparative Examples. (A) shows the results of Example 1 and (b) shows the results of Comparative Example 1. 実施例および比較例における含浸時間ごとの基板表裏両面の外観写真である。(a)が実施例1、(b)が比較例2の結果を示している。3 is a photograph of the appearance of both front and back surfaces of a substrate for each impregnation time in Examples and Comparative Examples. (A) shows the results of Example 1 and (b) shows the results of Comparative Example 2. 実施例および比較例における含浸時間ごとの基板裏面の外観写真である。3 is a photograph of the appearance of the back surface of the substrate for each impregnation time in Examples and Comparative Examples.

本発明の色素の担持方法は、色素を基体に接触させることにより前記基体に前記色素を担持させる方法であって、前記基体が、表面の一部または全部に平均孔径が100nm以下の多孔質層を含み、前記色素が前記平均孔径よりも小さく、前記接触を、減圧下で前記色素と溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させて前記多孔質層の孔内に前記色素を担持させることにより行うことを特徴とする。なお、本発明において、「担持」は、吸着も含み、一時的な担持であってもよい。 The method for supporting a dye according to the present invention is a method for supporting the dye on the substrate by bringing the dye into contact with a substrate, wherein the substrate has a porous layer having an average pore diameter of 100 nm or less on a part or all of the surface. And the dye is smaller than the average pore size, and the contact is carried out by impregnating the substrate with a raw material solution containing the dye and a solvent under reduced pressure to carry the dye in the pores of the porous layer. It is characterized by performing by. In addition, in the present invention, “support” includes adsorption and may be temporary support.

(原料溶液)
原料溶液は、色素および溶媒を含んでいる溶液状のものであり、前記色素を前記基体に担持できさえすれば、特に限定されず、無機材料を含んでいてもよいし、有機材料を含んでいてもよい。また、前記原料溶液は、無機材料および有機材料の両方の材料を含んでいてもよい。
(Raw material solution)
The raw material solution is in the form of a solution containing a dye and a solvent, and is not particularly limited as long as the dye can be supported on the substrate, and may contain an inorganic material or an organic material. You may stay. Further, the raw material solution may contain both an inorganic material and an organic material.

前記色素は、前記平均孔径より小さいものであれば、特に限定されない。前記色素の大きさは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されないが、好ましくは、100nm以下であり、より好ましくは、10nm以下である。本発明においては、前記色素が、光によって励起されて電子を放出し得る化合物(増感色素)であるのが好ましい。前記色素としては、例えば、シアニン色素、メロシアニン色素、オキソノール色素、キサンテン色素、スクワリリウム色素、ポリメチン色素、クマリン色素、リボフラビン色素、ペリレン色素等の有機色素または鉄、銅、ルテニウム等の金属のフタロシアニン錯体やポルフィリン錯体等の金属錯体色素等が挙げられる。本発明においては、前記色素が、金属錯体色素であるのが好ましく、周期律表の第8族金属(例えば、鉄、ルテニウムまたはオスミウム等)を含む金属錯体色素であるのがより好ましく、ルテニウム錯体色素であるのが最も好ましい。前記ルテニウム錯体としては、好適には、例えば、ルテニウムポリピリジン系錯体等が挙げられ、より好適には、式:Ru(L)(L’)(X)で表されるルテニウム錯体等が挙げられる、ここで、Lは、4、4’−ジカルボキシ−2、2’−ビピリジン、その4級アンモニウム塩、又はカルボキシル基が導入されたポリピリジン系配位子であり、L’はLと同一、または4、4’−置換2、2’−ビピリジンである。L’の4、4’位の置換基としては、例えば、長鎖アルキル基(炭素数6〜20のアルキル基)、アルキル置換ビニルチエニル基、アルキル又はアルコキシ置換スチリル基、チエニル基誘導体等が挙げられる。また、Xは、SCN、Cl、又はCNである。より具体的には、ビス(4、4’−ジカルボキシ−2、2’−ビピリジン)ジイソチオシアネートルテニウム錯体等が挙げられる。前記色素の具体例としては、例えば、Z907、Z907Na、CYC−B1、CYC−B3、CYC−B5、CYC−B6S、CYC−B7、CYC−B11、C106、C101、K−19またはSK−1等が挙げられる。これらの色素は、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。 The dye is not particularly limited as long as it is smaller than the average pore size. The size of the dye is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, but it is preferably 100 nm or less, more preferably 10 nm or less. In the present invention, the dye is preferably a compound (sensitizing dye) that can be excited by light to emit an electron. Examples of the dyes include cyanine dyes, merocyanine dyes, oxonol dyes, xanthene dyes, squarylium dyes, polymethine dyes, coumarin dyes, riboflavin dyes, organic dyes such as perylene dyes, or iron, copper, phthalocyanine complexes of metals such as ruthenium, and the like. Examples thereof include metal complex dyes such as porphyrin complexes. In the present invention, the dye is preferably a metal complex dye, more preferably a metal complex dye containing a Group 8 metal of the periodic table (for example, iron, ruthenium, osmium, etc.), and a ruthenium complex. Most preferably it is a dye. The ruthenium complex is preferably, for example, a ruthenium polypyridine-based complex or the like, and more preferably, a ruthenium complex or the like represented by the formula: Ru(L)(L′)(X) 2. Where L is 4,4′-dicarboxy-2,2′-bipyridine, a quaternary ammonium salt thereof, or a polypyridine-based ligand having a carboxyl group introduced, and L′ is the same as L. , Or 4,4′-substituted 2,2′-bipyridine. Examples of the substituents at the 4'and 4'positions of L'include long-chain alkyl groups (alkyl groups having 6 to 20 carbon atoms), alkyl-substituted vinyl thienyl groups, alkyl- or alkoxy-substituted styryl groups, thienyl group derivatives and the like. To be Further, X is SCN, Cl, or CN. More specifically, bis(4,4′-dicarboxy-2,2′-bipyridine)diisothiocyanate ruthenium complex and the like can be mentioned. Specific examples of the dye include, for example, Z907, Z907Na, CYC-B1, CYC-B3, CYC-B5, CYC-B6S, CYC-B7, CYC-B11, C106, C101, K-19 or SK-1. Are listed. These dyes can be used alone or in combination of two or more.

前記溶媒は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、水等の無機溶媒であってもよいし、アルコール等の有機溶媒であってもよいし、無機溶媒と有機溶媒との混合溶媒であってもよい。前記水としては、より具体的には、例えば、純水、超純水、水道水、井戸水、鉱泉水、鉱水、温泉水、湧水、淡水、海水などが挙げられる。本発明においては、前記溶媒が、有機溶媒であるのが好ましく、非プロトン性極性溶媒であるのが、色素をより好適に担持させることができるので、より好ましい。また、前記溶媒の沸点も、特に限定されないが、本発明においては、210℃以下であるのが好ましく、160℃以下であるのがより好ましい。 The solvent is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, may be an inorganic solvent such as water, may be an organic solvent such as alcohol, or a mixture of an inorganic solvent and an organic solvent. It may be a solvent. More specifically, examples of the water include pure water, ultrapure water, tap water, well water, mineral water, mineral water, hot spring water, spring water, fresh water, and sea water. In the present invention, the solvent is preferably an organic solvent, and an aprotic polar solvent is more preferable because the dye can be more favorably supported on the solvent. Also, the boiling point of the solvent is not particularly limited, but in the present invention, it is preferably 210°C or lower, and more preferably 160°C or lower.

前記非プロトン性極性溶媒は、プロトンを供与するのが困難であり、極性を有するものであれば、特に限定されない。アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、アセトフェノン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、乳酸エチル、ギ酸メチル、炭酸プロピレン等のエステル系溶媒、ピリジン、N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N、N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、アセトニトリル、ニトロメタン、2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジエチルホルムアミド、N、N−ジエチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、メチルイミダゾリジノン、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ベンゾニトリル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、アジポニトリル等の含窒素化合物や、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン等のエーテル系溶媒(環状エーテル類、鎖状エーテル類)、前記スルホキシド系溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、メチルフェニルスルホキシドまたはテトラメチレンスルホキシド等の含硫黄化合物等が挙げられる。中でも、本発明においては、前記非プロトン性極性溶媒が、ヘテロ原子含有有機溶媒であるのが好ましく、酸素原子含有有機溶媒(ケトン系溶媒、エステル系溶媒またはエーテル系溶媒)または窒素原子含有有機溶媒(含窒素化合物)であるのがより好ましく、酸素原子含有有機溶媒であるのが最も好ましい。このような好ましい溶媒の存在下且つ減圧下で基体の含浸を行うことにより、基体の形状等の制限なく、例えば、微細孔(平均孔径100nm)を有する多孔質層を有する基体を用いた場合であっても、より均一且つ良好に色素を多孔質層の孔内に担持させることができる。 The aprotic polar solvent is difficult to donate a proton and is not particularly limited as long as it has polarity. Acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, isophorone, acetophenone, methyl isobutyl ketone, ketone solvents such as diethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ -Valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, ethyl lactate, methyl formate, ester solvents such as propylene carbonate, pyridine, N,N-dimethylformamide (DMF), N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, Acetonitrile, nitromethane, 2-pyrrolidone, N-methylcaprolactam, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, N,N-diethylacetamide, N-methylpropionamide, methylimidazolidinone, 1,3-dimethyl -2-Imidazolidinone, benzonitrile, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, adiponitrile, and other nitrogen-containing compounds, tetrahydrofuran, dioxane, dioxolane, and other ether solvents (cyclic ethers, chain ethers), the sulfoxide compounds Examples of the solvent include sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, methylphenyl sulfoxide and tetramethylene sulfoxide. Among them, in the present invention, the aprotic polar solvent is preferably a hetero atom-containing organic solvent, an oxygen atom-containing organic solvent (ketone solvent, ester solvent or ether solvent) or nitrogen atom-containing organic solvent A (nitrogen-containing compound) is more preferable, and an oxygen atom-containing organic solvent is most preferable. By impregnating the substrate in the presence of such a preferable solvent and under reduced pressure, there is no limitation on the shape of the substrate, for example, when a substrate having a porous layer having fine pores (average pore diameter 100 nm) is used. Even if it exists, the dye can be more uniformly and favorably carried in the pores of the porous layer.

なお、本発明においては、前記溶媒が、2種以上の溶媒を含む混合溶媒であってもよい。前記溶媒が混合溶媒である場合、例えば、前記非プロトン性極性溶媒として例示した溶媒から選ばれる2種以上の溶媒を含んでいてもよいし、前記非プロトン性極性溶媒として例示した溶媒と、水等の無機溶媒またはアルコール等の有機溶媒を含んでいてもよい。 In the present invention, the solvent may be a mixed solvent containing two or more kinds of solvents. When the solvent is a mixed solvent, for example, it may contain two or more solvents selected from the solvents exemplified as the aprotic polar solvent, and the solvent exemplified as the aprotic polar solvent, and water. Inorganic solvent such as or an organic solvent such as alcohol may be included.

また、前記原料溶液には、ハロゲン化水素酸や酸化剤、吸着剤等の添加剤を混合してもよい。前記添加剤の大きさは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されないが、好ましくは、100nm以下であり、より好ましくは、10nm以下である。前記ハロゲン化水素酸としては、例えば、臭化水素酸、塩酸、ヨウ化水素酸などが挙げられるが、中でも、臭化水素酸またはヨウ化水素酸が好ましい。前記酸化剤としては、例えば、過酸化水素(H)、過酸化ナトリウム(Na)、過酸化バリウム(BaO)、過酸化ベンゾイル(CCO)等の過酸化物、次亜塩素酸(HClO)、過塩素酸、硝酸、オゾン水、過酢酸やニトロベンゼン等の有機過酸化物などが挙げられる。前記吸着剤としては、例えば、酸性基(好ましくは、カルボキシルまたはその塩の基)を1つ以上有する共吸着剤等が挙げられ、より具体的には、脂肪酸やステロイド骨格を有する化合物が挙げられる。脂肪酸は、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよく、例えばブタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ヘキサデカン酸、ドデカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等が挙げられる。 ステロイド骨格を有する化合物としては、例えば、コール酸、グリココール酸、ケノデオキシコール酸、ヒオコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸、ウルソデオキシコール酸等が挙げられる。 Further, the raw material solution may be mixed with an additive such as hydrohalic acid, an oxidizing agent, or an adsorbent. The size of the additive is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, but it is preferably 100 nm or less, more preferably 10 nm or less. Examples of the hydrohalic acid include hydrobromic acid, hydrochloric acid, hydroiodic acid, and the like. Among them, hydrobromic acid or hydroiodic acid is preferable. Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), sodium peroxide (Na 2 O 2 ), barium peroxide (BaO 2 ), benzoyl peroxide (C 6 H 5 CO) 2 O 2 and the like. Examples thereof include perchloric acid, hypochlorous acid (HClO), perchloric acid, nitric acid, ozone water, organic peroxide such as peracetic acid and nitrobenzene. Examples of the adsorbent include coadsorbents having one or more acidic groups (preferably carboxyl or a salt thereof), and more specifically, compounds having a fatty acid or a steroid skeleton. .. The fatty acid may be a saturated fatty acid or an unsaturated fatty acid, and examples thereof include butanoic acid, hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, hexadecanoic acid, dodecanoic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid. Examples of the compound having a steroid skeleton include cholic acid, glycocholic acid, chenodeoxycholic acid, hyocholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, and ursodeoxycholic acid.

(基体)
前記基体は、表面の一部または全部に平均孔径が100nm以下の多孔質層を含むものであれば、特に限定されない。前記基体の材料も、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の基体であってよく、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。なお、「平均孔径」は、JIS K1150に従い、水銀圧入法または窒素吸着等温線を用いて求められる平均孔半径rを2倍して求められる値である。本発明においては、例えば、便宜上、SEM観察により測定して上記平均孔径を算出してもよい。また、前記多孔質層の空孔率も、特に限定されないが、本発明においては、20%〜90%であるのが好ましく、40%〜90%であるのがより好ましい。前記基体の形状としては、どのような形状であってもよく、あらゆる形状に対して有効であり、例えば、平板や円板等の板状、繊維状、棒状、円柱状、角柱状、筒状、螺旋状、球状、リング状などが挙げられるが、本発明においては、基板が好ましい。基板の厚さは、本発明においては、特に限定されないが、0.5μm〜100mmが好ましく、1μm〜10mmがより好ましい。
(Base)
The substrate is not particularly limited as long as it includes a porous layer having an average pore size of 100 nm or less on a part or all of the surface. The material of the substrate is not particularly limited as long as it does not hinder the object of the present invention, and may be a known substrate, an organic compound or an inorganic compound. The "average pore diameter" is a value obtained by doubling the average pore radius r obtained according to JIS K1150, which is obtained using the mercury penetration method or the nitrogen adsorption isotherm. In the present invention, for example, the average pore size may be calculated by SEM observation for convenience. The porosity of the porous layer is also not particularly limited, but in the present invention, it is preferably 20% to 90%, more preferably 40% to 90%. The shape of the base body may be any shape, and is effective for all shapes, for example, plate shape such as flat plate or disk, fibrous shape, rod shape, cylindrical shape, prismatic shape, tubular shape. , Spiral shape, spherical shape, ring shape, etc., but a substrate is preferable in the present invention. The thickness of the substrate is not particularly limited in the present invention, but is preferably 0.5 μm to 100 mm, more preferably 1 μm to 10 mm.

前記多孔質層の材料も、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。また、金属であってもよいし、半導体であってもよいし、絶縁体であってもよい。前記多孔質層を構成する多孔質材料としては、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タングステン等の金属酸化物半導体、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等の複合金属酸化物半導体、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化マンガン等の遷移金属酸化物、酸化セリウム、酸化ガドリニウム、酸化サマリウム、酸化イッテルビウム等のランタノイド酸化物、及びシリカに代表される天然または合成の珪酸化合物等を挙げることができる。これらの材料は単独で用いられてもよく、複数組み合わせて使用されてもよい。さらに、前記多孔質層は、半導体微粒子により構成されているのも好ましい。半導体微粒子としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物の粒子等が挙げられる。半導体微粒子の粒子径(一次粒子の平均粒径)は、特に限定されないが、好ましくは2〜80nmであり、より好ましくは2〜60nmである。粒子径が小さいことで、抵抗を低下させることができる。さらに、前記多孔質層の厚みは、特に限定されないが、通常、1μm〜1000μmであり、好ましくは、1μm〜200μmである。前期多孔質層の形成手段は、特に限定されず、公知の手段であってよい。前記多孔質層の形成手段としては、例えば、プレス法、水熱分解法、泳動電着法、コーティング法、またはバインダーフリーコーティング法等が挙げられる。 The material of the porous layer is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and may be an inorganic material or an organic material. Further, it may be a metal, a semiconductor, or an insulator. The porous material forming the porous layer, for example, titanium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, metal oxide semiconductors such as tungsten oxide, strontium titanate, calcium titanate, Complex metal oxide semiconductors such as magnesium titanate, barium titanate and potassium niobate, transition metal oxides such as magnesium oxide, strontium oxide, aluminum oxide, cobalt oxide, nickel oxide and manganese oxide, cerium oxide, gadolinium oxide and oxidation Examples thereof include lanthanoid oxides such as samarium and ytterbium oxide, and natural or synthetic silicic acid compounds represented by silica. These materials may be used alone or in combination of two or more. Further, the porous layer is preferably composed of semiconductor fine particles. Examples of the semiconductor fine particles include particles of metal oxides such as titanium oxide, zinc oxide and tin oxide. The particle size of the semiconductor fine particles (average particle size of primary particles) is not particularly limited, but is preferably 2 to 80 nm, more preferably 2 to 60 nm. Since the particle size is small, the resistance can be reduced. Furthermore, the thickness of the porous layer is not particularly limited, but is usually 1 μm to 1000 μm, and preferably 1 μm to 200 μm. The means for forming the former porous layer is not particularly limited and may be a known means. Examples of means for forming the porous layer include a pressing method, a hydrothermal decomposition method, an electrophoretic electrodeposition method, a coating method, and a binder-free coating method.

前記基板は、板状のものであれば、特に限定されない。絶縁体基板であってもよいし、半導体基板であってもよいし、金属基板や導電性基板であってもよいし、剛性基板や可撓性基板等の透明基板であってもよい。また、これらの表面の一部または全部の上に、金属膜、半導体膜、導電性膜および絶縁性膜の少なくとも1種の膜が形成されているものも、前記基板として好適に用いることができる。前記金属膜の構成金属としては、例えば、ガリウム、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、ニッケル、コバルト、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、シリコン、イットリウム、ストロンチウムおよびバリウムから選ばれる1種または2種以上の金属などが挙げられる。半導体膜の構成材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムのような元素単体、周期表の第3族〜第5族、第13族〜第15族の元素を有する化合物、金属酸化物、金属硫化物、金属セレン化物、または金属窒化物等が挙げられる。また、前記導電性膜の構成材料としては、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化インジウム(FTO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(In)、酸化タングステン(WO)などが挙げられるが、本発明においては、導電性酸化物からなる導電性膜であるのが好ましく、スズドープ酸化インジウム(ITO)膜であるのがより好ましい。前記絶縁性膜の構成材料としては、例えば、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(Si)、酸窒化シリコン(Si)などが挙げられる。 The substrate is not particularly limited as long as it has a plate shape. It may be an insulator substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate or a conductive substrate, or a transparent substrate such as a rigid substrate or a flexible substrate. Further, a substrate in which at least one kind of film of a metal film, a semiconductor film, a conductive film and an insulating film is formed on part or all of these surfaces can also be suitably used as the substrate. .. As the constituent metal of the metal film, for example, one selected from gallium, iron, indium, aluminum, vanadium, titanium, chromium, rhodium, nickel, cobalt, zinc, magnesium, calcium, silicon, yttrium, strontium and barium, or Examples include two or more metals. Examples of the constituent material of the semiconductor film include elemental elements such as silicon and germanium, compounds containing elements of Groups 3 to 5 and Groups 13 to 15 of the periodic table, metal oxides, and metal sulfides. , Metal selenides, metal nitrides, and the like. Examples of the constituent material of the conductive film include tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped indium oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), and gallium-doped zinc oxide (GZO). , Tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), and the like. In the present invention, a conductive film made of a conductive oxide is preferable, and tin-doped More preferably, it is an indium oxide (ITO) film. Examples of the constituent material of the insulating film include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and silicon oxynitride (Si 4 ). O 5 N 3 ) and the like.

なお、金属膜、半導体膜、導電性膜および絶縁性膜の形成手段は、特に限定されず、公知の手段であってよい。このような形成手段としては、例えば、ミストCVD法、スパッタ法、CVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法、ALD(原子層堆積)法、塗布法(例えばディッピング、滴下、ドクターブレード、インクジェット、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター、エアーナイフコート、カーテンコート、ワイヤーバーコート、グラビアコート、インクジェット塗布等)などが挙げられる。 The means for forming the metal film, the semiconductor film, the conductive film and the insulating film is not particularly limited and may be a known means. Examples of such forming means include mist CVD method, sputtering method, CVD method (vapor phase growth method), SPD method (spray pyrolysis deposition method), vapor deposition method, ALD (atomic layer deposition) method, coating method ( For example, dipping, dripping, doctor blade, inkjet, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, inkjet coating, etc.) can be mentioned.

本発明においては、前記基板が、透明基板(剛性基板または可撓性基板)であるのが好ましい。前記剛性基板としては、例えば、ガラス基板またはアクリル基板などが挙げられる。また、前記可撓性基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ビニルアルコール系樹脂フィルム、ポリビニルアセタール系樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリビニルブチラール(PVB)等のポリビニルアセタール系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)系樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)系樹脂フィルム、ポリフェニレンスルフィド系樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)系樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)系樹脂フィルム、ポリアミド系樹脂フィルム、ポリイミド系樹脂フィルム、ポリエーテルスルホン系樹脂フィルム、ポリエーテルイミド系樹脂フィルム、ポリアリレート系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、セルロース系樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)系樹脂フィルム等を挙げることができる。これらの樹脂フィルムの他に無機ガラスフィルムを基板として用いてもよい。また、可撓性基板として、例えばカーボンナノファイバー、セルロースナノファイバー、シクロデキストリンナノファイバーなどのナノファイバーを用いてもよい。 In the present invention, the substrate is preferably a transparent substrate (rigid substrate or flexible substrate). Examples of the rigid substrate include a glass substrate and an acrylic substrate. Examples of the flexible substrate include polyester resin films such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) and modified polyester, polyethylene (PE) resin film, polypropylene (PP) resin film, polystyrene resin. Film, polyolefin resin film such as cyclic olefin resin, vinyl alcohol resin film, polyvinyl acetal resin film, vinyl resin film such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride, polyvinyl acetal resin such as polyvinyl butyral (PVB) Film, polyetheretherketone (PEEK) resin film, polysulfone (PSF) resin film, polyphenylene sulfide resin film, polyethersulfone (PES) resin film, polycarbonate (PC) resin film, polyamide resin film , Polyimide resin film, polyether sulfone resin film, polyetherimide resin film, polyarylate resin film, acrylic resin film, cellulose resin film, triacetyl cellulose (TAC) resin film, etc. it can. In addition to these resin films, an inorganic glass film may be used as the substrate. Further, as the flexible substrate, for example, nanofibers such as carbon nanofibers, cellulose nanofibers, and cyclodextrin nanofibers may be used.

(含浸)
本発明においては、減圧下で、前記原料溶液に前記基体を含浸させることにより、前記基体に前記色素を担持させる。なお、減圧下で、前記原料溶液をミストの形態で前記基体に含浸させることにより前記基体に前記色素を担持させてもよい。減圧手段は、特に限定されず、真空ポンプ等の公知の手段であってよい。また、減圧条件も本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、低真空、中真空、高真空のいずれであってもよい。本発明においては、前記減圧条件が、低真空であるのが好ましく、より具体的には、100Pa〜90000Paであるのが好ましい。また、含浸手段も、特に限定されず、公知の含浸手段を用いてよい。含浸手段としては、例えば、塗布法、浸漬法、スプレー法、ミスト法、刷毛塗り、印刷法、ポッティング法、キャスティング法またはスピンコート法等が挙げられる。本発明においては、減圧下および上記した好ましい溶媒の存在下における担持速度の向上効果等をより好適に発現させることができるので、浸漬法またはキャリアガスを用いるミストデポジション法が好ましく、浸漬法がより好ましい。本発明においては、上記した減圧手段による減圧処理を行いながら前記含浸を行ってもよいし、減圧処理を行った後、特定の減圧条件を維持しながら前記含浸を行ってもよい。また、本発明においては、前記含浸を、前記原料溶液に前記基体を浸漬させた後、減圧することにより行うのが好ましい。前記含浸の処理温度は、特に限定されないが、好ましくは、約10℃〜約120℃である。また、前記含浸の処理時間は、特に限定されないが、好ましくは、約10秒間〜約10分間である。
(Impregnation)
In the present invention, the dye is loaded on the substrate by impregnating the substrate with the raw material solution under reduced pressure. The dye may be carried on the substrate by impregnating the substrate with the raw material solution in the form of mist under reduced pressure. The depressurizing means is not particularly limited and may be a known means such as a vacuum pump. Further, the depressurization condition is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and may be any of low vacuum, medium vacuum and high vacuum. In the present invention, the depressurization condition is preferably low vacuum, and more specifically 100 Pa to 90000 Pa. The impregnating means is not particularly limited, and a known impregnating means may be used. Examples of the impregnating means include a coating method, a dipping method, a spray method, a mist method, a brush coating method, a printing method, a potting method, a casting method and a spin coating method. In the present invention, since it is possible to more suitably express the effect of improving the loading rate in the presence of the above-mentioned preferred solvent under reduced pressure, the immersion method or the mist deposition method using a carrier gas is preferable, and the immersion method is More preferable. In the present invention, the impregnation may be performed while performing the decompression treatment by the decompression unit described above, or the impregnation may be performed after the decompression treatment is performed while maintaining a specific decompression condition. Further, in the present invention, it is preferable that the impregnation is performed by immersing the substrate in the raw material solution and then reducing the pressure. The treatment temperature of the impregnation is not particularly limited, but is preferably about 10°C to about 120°C. The impregnation time is not particularly limited, but is preferably about 10 seconds to about 10 minutes.

また、本発明においては、前記基体に、直接、担持を行ってもよいし、バッファ層(緩衝層)や応力緩和層等の他の層を介して担持をしてもよい。バッファ層(緩衝層)や応力緩和層等の他の層の形成手段は、特に限定されず、公知の手段であってよいが、本発明においては、減圧下で形成するのが好ましい。また、本発明においては、前記含浸後、所望により、乾燥処理を行ってもよい。前記乾燥処理の温度は、本発明においては、特に限定されないが、200℃以下であるのが好ましく、100℃以下であるのがより好ましい。 Further, in the present invention, the substrate may be directly supported, or may be supported through another layer such as a buffer layer (buffer layer) or a stress relaxation layer. The means for forming other layers such as the buffer layer (buffer layer) and the stress relaxation layer is not particularly limited and may be a known means, but in the present invention, it is preferably formed under reduced pressure. Further, in the present invention, a drying treatment may be carried out after the impregnation, if desired. The temperature of the drying treatment is not particularly limited in the present invention, but is preferably 200° C. or lower, and more preferably 100° C. or lower.

本発明においては、基体に色素を担持させる工程を含む電子装置または電子部品を製造する方法において、前記工程に、上記した本発明の色素の担持方法を用いるのも、より光変換特性等の電気特性に優れた電子装置または電子部品を得ることができるので、好ましく、このような製造方法も本発明の一つとして包含される。 In the present invention, in a method for manufacturing an electronic device or an electronic component including a step of supporting a dye on a substrate, using the above-described method of supporting a dye of the present invention in the above step also makes it possible to obtain an electric property such as light conversion characteristics. This is preferable because an electronic device or electronic component having excellent characteristics can be obtained, and such a manufacturing method is also included in the present invention.

本発明は、金属または有機物を含む機能性膜の作製に好適に適用することが可能であり、例えば、色素増感太陽電池用光電極を作製する場合には、前記色素(増感色素)として、例えば、SK−1を用いて、前記吸着剤として、ケノデオキシコール酸(CDCA)を用いることにより、担持速度を格段に向上させつつ、好適に、光変換特性等に優れた良質な色素増感太陽電池用光電極を得ることができる。なお、本発明では、色素増感太陽電池用光電極に限らず、種々の金属または有機物を含む機能性材料を得ることができ、例えば、半導体材料、電荷輸送材料、導電材料、光導電材料、発光材料、着色材料、絶縁材料、半絶縁材料などを好適に得ることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably applied to the production of a functional film containing a metal or an organic substance. For example, in the case of producing a photoelectrode for a dye-sensitized solar cell, the dye (sensitizing dye) is used as the dye. For example, by using SK-1 and using chenodeoxycholic acid (CDCA) as the adsorbent, the dye-sensitized solar cell of good quality, which is excellent in light conversion characteristics and the like, can be preferably used while significantly improving the loading rate. A photoelectrode for a battery can be obtained. In addition, in the present invention, not only the photoelectrode for dye-sensitized solar cell, it is possible to obtain a functional material containing various metals or organic materials, for example, semiconductor materials, charge transport materials, conductive materials, photoconductive materials, A light emitting material, a coloring material, an insulating material, a semi-insulating material, etc. can be suitably obtained.

本発明の方法により得られた材料は、電子装置または電子部品に好適に用いられる。前記電子装置としては、色素増感太陽電池等の太陽電池、トランジスタ、ダイオード、光電変換素子、受光素子などが挙げられる。また、前記電子装置または電子部品としては、例えば、テレビ、カメラ、パソコン、携帯電話機、スマートフォン、ディスプレイ、車載機器、家庭電気製品、工業製品またはこれらの部品等が挙げられる。なお、前記色素増感太陽電池用光電極は、色素増感太陽電池に有用である。本発明においては、例えば前記色素増感太陽電池用光電極を色素増感太陽電池等に用いる場合、前記色素増感太陽電池用光電極を、前記基体等から剥離する等の公知の手段を用いた後に、色素増感太陽電池等に用いてもよいし、そのまま、色素増感太陽電池等に用いてもよい。 The material obtained by the method of the present invention is suitably used for electronic devices or electronic parts. Examples of the electronic device include a solar cell such as a dye-sensitized solar cell, a transistor, a diode, a photoelectric conversion element, and a light receiving element. Further, examples of the electronic device or electronic component include a television, a camera, a personal computer, a mobile phone, a smartphone, a display, an in-vehicle device, a household electric appliance, an industrial product, or a component thereof. The photoelectrode for a dye-sensitized solar cell is useful for a dye-sensitized solar cell. In the present invention, for example, when the photoelectrode for a dye-sensitized solar cell is used in a dye-sensitized solar cell or the like, a known means such as peeling the photoelectrode for the dye-sensitized solar cell from the substrate or the like is used. After that, it may be used for a dye-sensitized solar cell or the like, or may be used as it is for a dye-sensitized solar cell or the like.

以下、本発明の方法により前記色素を担持させた基体を色素増感太陽電池に用いた場合の好適な例を説明する。 Hereinafter, a suitable example in the case where the substrate supporting the dye by the method of the present invention is used in a dye-sensitized solar cell will be described.

前記の色素を担持させた基体を色素増感太陽電池用光電極として色素増感太陽電池に用いる場合には、前記の色素の担持方法において、前記基体が、透明基板であるのが好ましく、表面に多孔質半導体層が形成された透明導電性基板であるのがより好ましい。前記透明基板は、JIS K 7361−1:1997に従い測定される光透過率が、10%以上であるのが好ましく、50%以上であるのがより好ましく、80〜100%であるのが最も好ましい。 When the substrate supporting the dye is used as a photoelectrode for a dye-sensitized solar cell in a dye-sensitized solar cell, in the method for supporting the dye, the substrate is preferably a transparent substrate, and has a surface. A transparent conductive substrate having a porous semiconductor layer formed thereon is more preferable. The transparent substrate has a light transmittance of preferably 10% or more, more preferably 50% or more, and most preferably 80 to 100% as measured according to JIS K 7361-1:1997. ..

前記透明基板は、剛性基板(例えばガラス基板やアクリル基板など)および可撓性基板(例えば、フィルム基板など)のいずれも好適に用いられる。剛性基板は、耐熱性の点でガラス基板が好ましく、ガラスの種類などは特に限定されない。前記可撓性基板としては、上記可撓性基板として例示したものなどが挙げられる。 As the transparent substrate, both a rigid substrate (for example, a glass substrate and an acrylic substrate) and a flexible substrate (for example, a film substrate) are preferably used. The rigid substrate is preferably a glass substrate in terms of heat resistance, and the type of glass is not particularly limited. Examples of the flexible substrate include those exemplified as the flexible substrate.

また、前記の色素を担持させた基体を色素増感太陽電池用光電極として色素増感太陽電池に用いる場合には、前記色素増感太陽電池用光電極(以下、「光電極」とも称する)上に、電解質層、および対向電極を備える対向電極基材を設けることにより、色素増感太陽電池を製造することができる。また、このような色素増感太陽電池を製造する方法において、前記色素増感太陽電池用光電極を、上記した本発明の色素の担持方法を用いて、表面の一部または全部に平均孔径が100nm以下の多孔質層を含む基体に色素を担持させることにより形成して用いるのも、光変換特性に優れた色素増感太陽電池を工業的有利に得ることができるので、好ましい。さらに、前記色素増感太陽電池は、前記基体と前記多孔質半導体層との間、及び、対向電極と対向電極基材との間に導電膜をそれぞれ備えていてもよい。また、導電膜は、配線によって接続され、後述する本発明の色素増感太陽電池の製造方法により多孔質半導体層中に担持された色素が光により励起されて電子を放出すると、光電極側から配線を通じて対向電極側へと到達し、さらに電解質層を通じて光電極へと戻る電子の流れが生じる。このようにして、色素増感太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。 Further, when the substrate carrying the dye is used as a photoelectrode for a dye-sensitized solar cell in a dye-sensitized solar cell, the photoelectrode for the dye-sensitized solar cell (hereinafter, also referred to as "photoelectrode") A dye-sensitized solar cell can be manufactured by providing the counter electrode base material provided with an electrolyte layer and a counter electrode on it. Further, in such a method for producing a dye-sensitized solar cell, the dye-sensitized solar cell photoelectrode, using the method for supporting a dye of the present invention described above, an average pore diameter on a part or all of the surface is It is also preferable to use by forming a dye on a substrate including a porous layer of 100 nm or less, because a dye-sensitized solar cell excellent in light conversion characteristics can be industrially advantageously obtained. Furthermore, the dye-sensitized solar cell may include a conductive film between the substrate and the porous semiconductor layer and between the counter electrode and the counter electrode base material, respectively. Further, the conductive film is connected by a wiring, when the dye carried in the porous semiconductor layer by the method for producing a dye-sensitized solar cell of the present invention described below is excited by light to emit electrons, from the photoelectrode side. An electron flow that reaches the counter electrode side through the wiring and returns to the photoelectrode through the electrolyte layer is generated. In this way, the dye-sensitized solar cell converts light energy into electrical energy.

電解質層は、光電極と対向電極とを分離するとともに、電荷移動を効率よく行わせるための層である。電解質層は、通常、支持電解質、酸化還元対(酸化還元反応において可逆的に酸化体および還元体の形で相互に変換しうる一対の化学種)、溶媒等を含有する。 The electrolyte layer is a layer for separating the photoelectrode and the counter electrode and efficiently performing charge transfer. The electrolyte layer usually contains a supporting electrolyte, a redox couple (a pair of chemical species that can be reversibly converted to each other in the form of an oxidant and a reductant in a redox reaction), a solvent and the like.

支持電解質としては、リチウムイオン、イミダゾリウムイオン、4級アンモニウムイオン等の陽イオンを含む塩等が挙げられる。 Examples of the supporting electrolyte include salts containing cations such as lithium ions, imidazolium ions and quaternary ammonium ions.

酸化還元対としては、酸化された増感色素を還元し得るものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。酸化還元対としては、例えば、塩素化合物−塩素、ヨウ素化合物−ヨウ素、臭素化合物−臭素、タリウムイオン(III)−タリウムイオン(I)、ルテニウムイオン(III)−ルテニウムイオン(II)、銅イオン(II)−銅イオン(I)、鉄イオン(III)−鉄イオン(II)、コバルトイオン(III)−コバルトイオン(II)、バナジウムイオン(III)−バナジウムイオン(II)、マンガン酸イオン−過マンガン酸イオン、フェリシアン化物−フェロシアン化物、キノン−ヒドロキノン、フマル酸−コハク酸等が挙げられる。 The redox couple is not particularly limited as long as it can reduce the oxidized sensitizing dye, and known ones can be used. Examples of the redox couple include chlorine compound-chlorine, iodine compound-iodine, bromine compound-bromine, thallium ion (III)-thallium ion (I), ruthenium ion (III)-ruthenium ion (II), copper ion ( II)-copper ion (I), iron ion (III)-iron ion (II), cobalt ion (III)-cobalt ion (II), vanadium ion (III)-vanadium ion (II), manganate ion-peroxide Examples include manganate ion, ferricyanide-ferrocyanide, quinone-hydroquinone, fumaric acid-succinic acid and the like.

前記電解質層の溶媒としては、太陽電池の電解質層の形成用溶媒として公知のものを用いることができる。前記電解質層の溶媒としては、例えば、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、エチルメ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、炭酸プロピレン等が挙げられる。 As the solvent for the electrolyte layer, those known as a solvent for forming an electrolyte layer of a solar cell can be used. Examples of the solvent for the electrolyte layer include acetonitrile, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, N,N-dimethylformamide, ethylmethylimidazolium bistrifluoromethylsulfonylimide, propylene carbonate and the like.

電解質層は、前記光電極に対して、上述した電解液(支持電解質、酸化還元対および溶媒)を公知の方法を用いて塗布することにより、または光電極と対向電極とを有するセルを作製し、その隙間に電解液を注入することにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、スピンコート法、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、ホッパーを使用するエクストルージョンコート法、多層同時塗布方法等を採用することができる。また、任意で、電解質層の形成時に加熱してもよい。 The electrolyte layer is prepared by applying the above-mentioned electrolytic solution (supporting electrolyte, redox couple and solvent) to the photoelectrode using a known method, or producing a cell having a photoelectrode and a counter electrode. It can be formed by injecting an electrolytic solution into the gap. Examples of the coating method include spin coating method, dip coating method, air knife coating method, curtain coating method, roller coating method, wire bar coating method, gravure coating method, extrusion coating method using a hopper, and multi-layer simultaneous coating. A method etc. can be adopted. In addition, heating may optionally be performed during the formation of the electrolyte layer.

対向電極は、例えば、白金層やカーボン層で形成される。特に、カーボン層は、繊維状炭素ナノ構造体を含みうる。ここで、繊維状炭素ナノ構造体としては、特に限定されないが、例えば、カーボンナノチューブ(CNT)、気相成長炭素繊維等を用いることができる。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。中でも、繊維状炭素ナノ構造体としては、CNTを含む繊維状炭素ナノ構造体を用いることがより好ましい。さらに、繊維状炭素ナノ構造体にナノサイズの微小な白金等を常法に従って担持してもよい。触媒効果をより向上させることができるからである。 The counter electrode is formed of, for example, a platinum layer or a carbon layer. In particular, the carbon layer can include fibrous carbon nanostructures. Here, the fibrous carbon nanostructure is not particularly limited, but, for example, carbon nanotube (CNT), vapor grown carbon fiber, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, as the fibrous carbon nanostructure, it is more preferable to use the fibrous carbon nanostructure containing CNT. Furthermore, nano-sized fine platinum or the like may be supported on the fibrous carbon nanostructure according to a conventional method. This is because the catalytic effect can be further improved.

対向電極基材は、対向電極を支持するためのもので、例えば、前記基板と同様の材料で形成される。なお、対向電極基材は、非透光性の材料で形成されてもよい。 The counter electrode base material is for supporting the counter electrode and is formed of, for example, the same material as that of the substrate. The counter electrode base material may be formed of a non-translucent material.

前記光電極上に前記電解質層を塗布により形成した場合には、形成した電解質層上に、上述した対向電極を設置する。対向電極の設置方法は、接着性樹脂や接着性シートを用いた公知の設置方法を採用することができる。 When the electrolyte layer is formed on the photoelectrode by coating, the counter electrode described above is placed on the formed electrolyte layer. As a method of installing the counter electrode, a known installation method using an adhesive resin or an adhesive sheet can be adopted.

(導電膜)
導電膜は、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、チタン等の金属;酸化スズ、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物;インジウム−スズ酸化物(ITO)、インジウム−亜鉛酸化物(IZO)等の複合金属酸化物;繊維状炭素ナノ構造体、フラーレン等の炭素材料;及びこれら2種以上の組み合わせ;等からなるものが挙げられる。なお、導電膜は配線に接続されうる。
(Conductive film)
The conductive film includes a metal such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, indium, and titanium; a conductive metal oxide such as tin oxide and zinc oxide; indium-tin oxide (ITO) and indium-zinc oxide (IZO). ) Or the like; a fibrous carbon nanostructure, a carbon material such as fullerene; and a combination of two or more thereof; and the like. Note that the conductive film can be connected to a wiring.

導電膜の表面抵抗値は、好ましくは、500Ω/sq.以下、より好ましくは150Ω/sq.以下、さらに好ましくは50Ω/sq.以下である。導電膜は、スパッタリング法、コーティング法等の公知の方法により形成することができる。 The surface resistance value of the conductive film is preferably 500 Ω/sq. Or less, more preferably 150Ω/sq. Or less, more preferably 50Ω/sq. It is as follows. The conductive film can be formed by a known method such as a sputtering method or a coating method.

以上のようにして得られた光電変換素子(色素増感太陽電池)は、発電手段として有用であり、様々な用途に適用可能である。具体的には、光電変換素子を備えており、さらに、光電変換素子から出力された直流電流を交流電流に変換するインバータ装置、電気モーター、照明器具等を有する構成の光電変換装置等に有用であり、好適な用途としては、太陽電池等が挙げられる。 The photoelectric conversion element (dye-sensitized solar cell) obtained as described above is useful as a power generation means and can be applied to various uses. Specifically, it is provided with a photoelectric conversion element, and is further useful for a photoelectric conversion apparatus having a configuration including an inverter device for converting a direct current output from the photoelectric conversion device into an alternating current, an electric motor, a lighting fixture, and the like. There are solar cells and the like as suitable applications.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらに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 thereto.

(製造例1)原料溶液の調製
テトラヒドロフラン(THF)にSK−1(色素)およびケノデオキシコール酸(CDCA)をそれぞれ0.5mmol/Lおよび5mmol/Lとなるように溶解させて、原料溶液を調製した。
(実施例1)
図1に示す装置11を用いて色素が担持された基体を製造した。
すなわち、含浸室12に前記原料溶液を入れ、また、含浸室12に基板14を入れた。含浸室12に真空バルブ13bを介して真空ポンプ13aをつなぎ、真空バルブ13bを開いて真空ポンプ13aを作動させて、減圧下で前記色素と溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させて前記多孔質層の孔内に前記色素を担持させた。なお、基板14としては、表面に酸化チタン粒子からなる多孔質層(平均孔径100nm以下)が形成されたポリエチレンナフタレート(PEN)基板を用いた。
(Production Example 1) Preparation of raw material solution SK-1 (pigment) and chenodeoxycholic acid (CDCA) were dissolved in tetrahydrofuran (THF) at 0.5 mmol/L and 5 mmol/L, respectively, to prepare a raw material solution. ..
(Example 1)
A dye-supported substrate was manufactured using the apparatus 11 shown in FIG.
That is, the raw material solution was placed in the impregnation chamber 12, and the substrate 14 was placed in the impregnation chamber 12. A vacuum pump 13a is connected to the impregnation chamber 12 via a vacuum valve 13b, the vacuum valve 13b is opened to operate the vacuum pump 13a, and the raw material solution containing the dye and the solvent is impregnated under reduced pressure to impregnate the substrate. The dye was supported in the pores of the porous layer. As the substrate 14, a polyethylene naphthalate (PEN) substrate having a porous layer (average pore diameter of 100 nm or less) made of titanium oxide particles on the surface was used.

(比較例1)
含浸時に減圧を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして、表面に多孔質層を有するPEN基板への色素の担持処理を行った。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1 except that the pressure was not reduced during the impregnation, the dye was loaded on the PEN substrate having the porous layer on the surface.

(比較例2)
1.成膜装置
図3を用いて、本比較例で用いたミストCVD装置1を説明する。ミストCVD装置1は、キャリアガスを供給するキャリアガス源2と、キャリアガス源2から送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁3と、原料溶液4aが収容されるミスト発生源4と、水5aが入れられる容器5と、容器5の底面に取り付けられた超音波振動子6と、成膜室7と、ミスト発生源4から成膜室7までをつなぐ供給管9と、成膜室7内に設置されたホットプレート8とを備えている。なお、ホットプレート8上には、基板10が設置されている。
(Comparative example 2)
1. Film Forming Apparatus The mist CVD apparatus 1 used in this comparative example will be described with reference to FIG. The mist CVD apparatus 1 includes a carrier gas source 2 for supplying a carrier gas, a flow rate control valve 3 for controlling the flow rate of the carrier gas sent from the carrier gas source 2, and a mist generation source 4 for accommodating a raw material solution 4a. A container 5 for containing water 5a, an ultrasonic transducer 6 attached to the bottom surface of the container 5, a film forming chamber 7, and a supply pipe 9 connecting the mist generation source 4 to the film forming chamber 7. The hot plate 8 installed in the film chamber 7 is provided. A substrate 10 is installed on the hot plate 8.

2.原料溶液の作製
テトラヒドロフラン(THF)にSK−1(色素)およびケノデオキシコール酸(CDCA)をそれぞれ0.5mmol/Lおよび5mmol/Lとなるように溶解させて、これを原料溶液とした。
2. Preparation of Raw Material Solution SK-1 (dye) and chenodeoxycholic acid (CDCA) were dissolved in tetrahydrofuran (THF) at 0.5 mmol/L and 5 mmol/L, respectively, to prepare a raw material solution.

3.成膜準備
上記2.で得られた原料溶液4aをミスト発生源4内に収容した。次に、基板10として、表面に酸化チタン粒子からなる多孔質層(平均孔径100nm以下)が形成されたポリエチレンナフタレート(PEN)基板をホットプレート8上に設置し、ホットプレート8を作動させて成膜室内の温度を40℃までに昇温させた。次に、流量調節弁3aを開いて、キャリアガス源であるキャリアガス供給手段2aからキャリアガスを成膜室7内に供給し、成膜室7の雰囲気をキャリアガスで十分に置換した後、キャリアガスの流量を1.5L/分に調節した。なお、キャリアガスとして窒素を用いた。
3. Preparation for film formation 2. The raw material solution 4a obtained in step 1 was housed in the mist generation source 4. Next, as the substrate 10, a polyethylene naphthalate (PEN) substrate having a porous layer made of titanium oxide particles (average pore diameter of 100 nm or less) formed on the surface thereof is placed on the hot plate 8 and the hot plate 8 is operated. The temperature inside the film forming chamber was raised to 40°C. Next, the flow rate control valve 3a is opened, the carrier gas is supplied from the carrier gas supply means 2a, which is a carrier gas source, into the film forming chamber 7, and the atmosphere in the film forming chamber 7 is sufficiently replaced with the carrier gas. The flow rate of the carrier gas was adjusted to 1.5 L/min. Note that nitrogen was used as the carrier gas.

4.成膜
次に、超音波振動子6を2.6MHzで振動させ、その振動を、水5aを通じて原料溶液4aに伝播させることによって、原料溶液4aを霧化させてミスト4bを生成させた。このミスト4bが、キャリアガスによって、供給管9内を通って、成膜室7内に導入され、基板が原料溶液のミスト4bに含浸され、大気圧下、40℃にて、成膜室7内でミストが熱反応して、基板10に色素が担持された。なお、成膜(含浸)時間は2分間であった。
4. Film formation Next, the ultrasonic vibrator 6 was vibrated at 2.6 MHz, and the vibration was propagated to the raw material solution 4a through the water 5a, whereby the raw material solution 4a was atomized to generate the mist 4b. The mist 4b is introduced into the film forming chamber 7 through the supply pipe 9 by the carrier gas, the substrate is impregnated with the mist 4b of the raw material solution, and the film is formed in the film forming chamber 7 at 40° C. under atmospheric pressure. The mist thermally reacted inside, and the dye was carried on the substrate 10. The film formation (impregnation) time was 2 minutes.

評価1.含浸時間ごとの担持の進行度の比較
実施例および比較例における含浸時間ごとの担持の進行度を、基板の表裏両面における色素(赤色)の着色具合を観察することにより、比較した。図4に、実施例1および比較例1(通常の浸漬法)における含浸時間ごとの基板表裏両面の外観写真を示す。(a)が比較例1、(b)が実施例1の結果を示している。図4から明らかなように、実施例1の方法を用いて含浸を5分間行った場合と、比較例1の方法を用いて含浸を30分間行った場合とが、同等の着色具合を示していることがわかった。この結果から、本発明の色素の担持方法によれば、通常の含浸法と比較して、単なる堆積の進行に伴う着色具合を示しておらず、多孔質層の孔内に色素が担持されることにより、堆積による濃さと同等以上の着色具合を示すに至り、担持速度が格段に向上しているだけでなく、基板に対してより均一且つ良好に担持されていることも分かる。そのため、本発明の方法によれば、色素の堆積によらなくても、色素を担持させて多孔質層内に担持層を形成することができる。
また、図5には、実施例1および比較例2(ミストCVD法)における含浸時間ごとの基板表裏両面の外観写真を示す。(a)が比較例2、(b)が実施例1の結果を示している。図5から明らかなように、実施例1の方法を用いて含浸を1分間行った場合の着色具合は、比較例2の方法を用いて含浸を2分間行った場合の着色具合の同等以上であることがわかる。なお、比較例2では、含浸を1分間行った場合では、色があまりつかなかった。この結果から、本発明の色素の担持方法によれば、従来のミストCVD法を用いた含浸法と比較しても、担持速度が格段に向上しているだけでなく、基板に対してより均一且つ良好に担持されていることが分かる。また、図5の基板裏面の外観写真から明らかなように、本発明の色素の担持方法によれば、従来のミストCVD法を用いた場合と異なり、担持量と担持率が十分であるため、良好な担持層が形成されていることがわかる。
Evaluation 1. Comparison of Progress of Loading for Each Impregnation Time The progress of loading for each impregnation time in Examples and Comparative Examples was compared by observing the degree of coloring of the dye (red) on both front and back surfaces of the substrate. FIG. 4 shows appearance photographs of the front and back surfaces of the substrate for each impregnation time in Example 1 and Comparative Example 1 (normal dipping method). (A) shows the results of Comparative Example 1, and (b) shows the results of Example 1. As is apparent from FIG. 4, the case where the impregnation was performed for 5 minutes using the method of Example 1 and the case where the impregnation was performed for 30 minutes using the method of Comparative Example 1 showed the same coloring condition. I found out that From this result, according to the method for supporting a dye of the present invention, the coloring condition accompanying the mere progress of deposition is not shown in comparison with the ordinary impregnation method, and the dye is supported in the pores of the porous layer. As a result, a coloring degree equal to or more than the darkness due to the deposition is exhibited, and it is understood that not only the loading speed is remarkably improved, but also the substrate is more uniformly and satisfactorily loaded. Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to support the dye and form the support layer in the porous layer without depending on the deposition of the dye.
Further, FIG. 5 shows appearance photographs of the front and back surfaces of the substrate for each impregnation time in Example 1 and Comparative Example 2 (mist CVD method). (A) shows the results of Comparative Example 2, and (b) shows the results of Example 1. As is clear from FIG. 5, the coloring condition when the impregnation is performed for 1 minute using the method of Example 1 is equal to or more than the coloring condition when the impregnation is performed for 2 minutes using the method of Comparative Example 2. I know there is. In Comparative Example 2, when the impregnation was performed for 1 minute, the color was not so much. From these results, according to the dye loading method of the present invention, the loading rate is not only significantly improved as compared with the conventional impregnation method using the mist CVD method, but also more uniform with respect to the substrate. Also, it is understood that they are well supported. Further, as is apparent from the photograph of the outer surface of the back surface of the substrate in FIG. 5, the dye loading method of the present invention has a sufficient loading amount and loading rate, unlike the case where the conventional mist CVD method is used. It can be seen that a good carrier layer is formed.

(実施例2および比較例3)
再現性を確認するために、実施例1および比較例1と同様にして、それぞれ色素の担持を行った。その結果、実施例2および比較例3における担持速度および均一性等は、それぞれ実施例1および比較例1と同等であった。
(Example 2 and Comparative Example 3)
In order to confirm reproducibility, each dye was carried in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1. As a result, the loading speed and uniformity in Example 2 and Comparative Example 3 were the same as those in Example 1 and Comparative Example 1, respectively.

(実施例3)
色素として、鉄の有機金属錯体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして基板に色素を担持させた。その結果、担持速度および均一性は実施例1の場合と同等であった。
(Example 3)
The substrate was made to carry the dye in the same manner as in Example 1 except that an iron organometallic complex was used as the dye. As a result, the carrying speed and the uniformity were the same as those in Example 1.

(実施例4)
色素として銅の有機金属錯体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして基板に色素を担持させた。その結果、担持速度および均一性は実施例1の場合と同等であった。
(Example 4)
A dye was carried on a substrate in the same manner as in Example 1 except that an organometallic complex of copper was used as the dye. As a result, the carrying speed and the uniformity were the same as those in Example 1.

(実施例5)
原料溶液として、アセトンに、SK−1(色素)とケノデオキシリコール酸(CDCA)をそれぞれ0.5mmol/Lおよび5mmol/Lとなるように溶解させたものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、基板に色素を担持させた。
(Example 5)
Example 1 except that SK-1 (dye) and chenodeoxycholic acid (CDCA) were dissolved in acetone at 0.5 mmol/L and 5 mmol/L, respectively, were used as the raw material solution. The dye was carried on the substrate in the same manner as in.

(実施例6)
含浸装置として、図2に示す含浸装置を用いたこと、および含浸を下記に示す手順で行ったこと以外は、実施例5と同様にして基板に色素を担持させた。
(Example 6)
A dye was carried on the substrate in the same manner as in Example 5 except that the impregnating apparatus shown in FIG. 2 was used as the impregnating apparatus, and the impregnation was performed according to the procedure described below.

(実施例6における含浸の手順)
含浸室12に前記原料溶液を入れ、また、含浸室12に基板14を入れた。含浸室12に真空バルブ13bを介して真空ポンプ13aをつなぎ、真空バルブ13bを開いて真空ポンプ13aを作動させて、含浸室12内の圧力が100Pa〜9000Paの範囲内となるまで減圧した後、真空バルブ13を閉めた。次いで、溶液注入バルブ15bを開き、含浸室12と溶液タンク15aとの圧力差によって原料溶液18を溶液タンク15aから含浸室12に注入し、基板14を原料溶液に含浸させた。
(Procedure of impregnation in Example 6)
The raw material solution was placed in the impregnation chamber 12, and the substrate 14 was placed in the impregnation chamber 12. The vacuum pump 13a is connected to the impregnation chamber 12 via the vacuum valve 13b, the vacuum valve 13b is opened to operate the vacuum pump 13a, and the pressure in the impregnation chamber 12 is reduced to 100 Pa to 9000 Pa. The vacuum valve 13 was closed. Next, the solution injection valve 15b was opened, and the raw material solution 18 was injected into the impregnation chamber 12 from the solution tank 15a due to the pressure difference between the impregnation chamber 12 and the solution tank 15a, and the substrate 14 was impregnated with the raw material solution.

(比較例4)
原料溶液として、アセトンに、SK−1(色素)とケノデオキシリコール酸(CDCA)をそれぞれ0.5mmol/Lおよび5mmol/Lとなるように溶解させたものを用いたこと以外は、比較例1と同様にして、基板に色素を担持させた。
(Comparative Example 4)
Comparative Example 1 except that SK-1 (dye) and chenodeoxycholic acid (CDCA) were dissolved in acetone at 0.5 mmol/L and 5 mmol/L, respectively, as a raw material solution The dye was carried on the substrate in the same manner as in.

(比較例5)
原料溶液として、1−ブタノールとアセトニトリルとの混合溶媒に、SK−1(色素)とケノデオキシリコール酸(CDCA)をそれぞれ0.2mmol/Lおよび2mmol/Lとなるように溶解させたものを用いたこと以外は、比較例1と同様にして、基板に色素を担持させた。
(Comparative example 5)
As a raw material solution, a solution prepared by dissolving SK-1 (dye) and chenodeoxycholic acid (CDCA) in a mixed solvent of 1-butanol and acetonitrile so that the concentrations are 0.2 mmol/L and 2 mmol/L, respectively. A dye was carried on a substrate in the same manner as in Comparative Example 1 except that the above was carried out.

評価2.含浸時間ごとの担持の進行度の比較
実施例および比較例における含浸時間ごとの担持の進行度を、基板の表裏両面における色素(赤色)の着色具合を観察することにより、比較した。図6に、実施例5、6および比較例4(通常の浸漬法)における含浸時間ごとの基板裏面の外観写真を示す。図6から明らかなように、実施例5の方法を用いて含浸を5分間行った場合、実施例6の方法を用いて含浸を7分間行った場合、および比較例4の方法を用いて含浸を30分間行った場合が、同等の着色具合を示していることがわかった。この結果から、本発明の色素の担持方法によれば、通常の含浸法と比較して、単なる堆積の進行に伴う着色具合を示しておらず、多孔質層の孔内に色素が担持されることにより、堆積による濃さと同等以上の着色具合を示すに至り、担持速度が格段に向上しているだけでなく、基板に対してより均一且つ良好に担持されていることも分かる。そのため、本発明の方法によれば、色素の堆積によらなくても、色素を担持させて多孔質層内に担持層を形成することができる。
Evaluation 2. Comparison of Progress of Loading for Each Impregnation Time The progress of loading for each impregnation time in Examples and Comparative Examples was compared by observing the degree of coloring of the dye (red) on both front and back surfaces of the substrate. FIG. 6 shows appearance photographs of the back surface of the substrate for each impregnation time in Examples 5 and 6 and Comparative Example 4 (normal dipping method). As is clear from FIG. 6, when the method of Example 5 was used for impregnation for 5 minutes, when the method of Example 6 was used for impregnation for 7 minutes, and when the method of Comparative Example 4 was used. It was found that the same degree of coloring was exhibited after 30 minutes. From this result, according to the method for supporting a dye of the present invention, the coloring condition accompanying the mere progress of deposition is not shown in comparison with the ordinary impregnation method, and the dye is supported in the pores of the porous layer. As a result, a coloring degree equal to or more than the darkness due to the deposition is exhibited, and it is understood that not only the loading speed is remarkably improved, but also the substrate is more uniformly and satisfactorily loaded. Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to support the dye and form the support layer in the porous layer without depending on the deposition of the dye.

評価3.開放電圧の測定
実施例5(含浸時間6分間)および比較例5(含浸時間40分間)にて得られた含浸処理後の基板につき、光変換特性を評価するために、開放電圧の測定し、変換効率の評価を行った。光源としては、LEDを使用した。結果を表1示す。表1から明らかなように、本発明の色素の担持方法によれば、通常の含浸法を用いた場合と比較して、非常に細かい平均孔径(100nm以下)を有する多孔質層に対しても均一且つ良好に色素を担持させることができ、光変換特性に優れた積層構造体が得られることが分かる。
Evaluation 3. Measurement of open circuit voltage For the substrates after the impregnation treatment obtained in Example 5 (impregnation time 6 minutes) and Comparative Example 5 (impregnation time 40 minutes), the open circuit voltage was measured in order to evaluate the light conversion characteristics, The conversion efficiency was evaluated. An LED was used as the light source. The results are shown in Table 1. As is clear from Table 1, according to the method for supporting a dye of the present invention, even for a porous layer having a very small average pore size (100 nm or less), as compared with the case of using an ordinary impregnation method. It can be seen that the dye can be uniformly and satisfactorily supported, and a laminated structure having excellent light conversion characteristics can be obtained.

本発明の色素の担持方法は、基体形状等の制限なく、また、様々な材料に色素を担持することができるので、種々の産業に利用することができる。特に色素担持膜を好適に得ることができるので、光電変換素子(例えば、色素増感太陽電池など)等に有用であり、太陽電池や光センサー等の産業分野に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The method for supporting a dye according to the present invention can be applied to various industries because the dye can be supported on various materials without limitation on the shape of the substrate. In particular, since a dye-supporting film can be suitably obtained, it is useful for photoelectric conversion elements (for example, dye-sensitized solar cells) and the like, and can be used in industrial fields such as solar cells and optical sensors.

1 ミストCVD装置
2 キャリアガス源
3 流量調節弁
4 ミスト発生源
4a 原料溶液
4b ミスト
5 容器
5a 水
6 超音波振動子
7 成膜室
8 ホットプレート
9 供給管
10 基板
11 含浸装置
12 含浸室
13a 真空ポンプ
13b 真空バルブ
14 基体(基板)
15a 溶液タンク
15b 溶液注入バルブ
16 溶液回収バルブ
17 リークバルブ
18 原料溶液
21 含浸装置
1 Mist CVD Device 2 Carrier Gas Source 3 Flow Rate Control Valve 4 Mist Generation Source 4a Raw Material Solution 4b Mist 5 Container 5a Water 6 Ultrasonic Transducer 7 Film Forming Chamber 8 Hot Plate 9 Supply Pipe 10 Substrate 11 Impregnation Device 12 Impregnation Chamber 13a Vacuum Pump 13b Vacuum valve 14 Base (substrate)
15a Solution tank 15b Solution injection valve 16 Solution recovery valve 17 Leak valve 18 Raw material solution 21 Impregnation device

Claims (14)

色素を基体に接触させることにより前記基体に前記色素を担持させる方法であって、前記基体が、表面の一部または全部に平均孔径が100nm以下の多孔質層を含み、前記色素が前記平均孔径よりも小さく、前記接触を、減圧下で前記色素と溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させて前記多孔質層の孔内に前記色素を担持させることにより行うことを特徴とする方法。 A method of supporting the dye on the substrate by bringing the dye into contact with the substrate, wherein the substrate contains a porous layer having an average pore size of 100 nm or less on a part or all of the surface, and the dye has the average pore size. The method is characterized in that the contact is carried out by impregnating the substrate with a raw material solution containing the dye and a solvent under reduced pressure so that the dye is carried in the pores of the porous layer. 前記含浸を、前記原料溶液に前記基体を浸漬させた後、減圧することにより行う請求項1記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the impregnation is performed by immersing the substrate in the raw material solution and then reducing the pressure. 前記色素が有機色素または金属錯体色素である請求項1または2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the dye is an organic dye or a metal complex dye. 前記色素が金属錯体色素である請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the dye is a metal complex dye. 前記色素が、周期律表の第8族金属を含む金属錯体色素である請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the dye is a metal complex dye containing a Group 8 metal of the periodic table. 前記溶媒が、非プロトン性極性溶媒である請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the solvent is an aprotic polar solvent. 前記溶媒の沸点が160℃以下である請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the boiling point of the solvent is 160° C. or lower. 前記多孔質層が、多孔質半導体層である請求項1〜7のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the porous layer is a porous semiconductor layer. 前記多孔質半導体層が、半導体微粒子により構成されている請求項8記載の方法。 The method according to claim 8, wherein the porous semiconductor layer is composed of semiconductor fine particles. 前記基体が基板である請求項1〜9のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the base body is a substrate. 前記含浸を、100Pa〜90000Paの減圧下で行う請求項1〜10のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the impregnation is performed under a reduced pressure of 100 Pa to 90000 Pa. 基体にを担持させる工程を含む電子装置または電子部品の製造方法であって、前記工程に、請求項1〜11のいずれかに記載の方法を用いることを特徴とする製造方法。 A method of manufacturing an electronic device or an electronic component, comprising the step of supporting a substrate, wherein the method according to any one of claims 1 to 11 is used in the step. 色素が担持された基体からなる光電極、電解質層および対向電極を少なくとも用いて色素増感太陽電池を製造する方法であって、前記光電極を、請求項1〜11のいずれかに記載の方法を用いて、基体に色素を担持させることにより形成して用いることを特徴とする製造方法。 A method for producing a dye-sensitized solar cell using at least a photoelectrode comprising a substrate carrying a dye, an electrolyte layer and a counter electrode, wherein the photoelectrode is the method according to any one of claims 1 to 11. A method for producing a dye, which is formed by supporting a dye on a substrate using. 色素を基体に接触させることにより前記基体に前記色素を吸着させる方法であって、前記基体が、表面の一部または全部に平均孔径が100nm以下の多孔質層を含み、前記色素が前記平均孔径よりも小さく、前記接触を、減圧下で前記色素と溶媒とを含む原料溶液に前記基体を含浸させて前記多孔質層の孔内に前記色素を吸着させることにより行うことを特徴とする方法。

A method of adsorbing the dye on the substrate by bringing the dye into contact with the substrate, wherein the substrate contains a porous layer having an average pore size of 100 nm or less on a part or all of the surface, and the dye has the average pore size. The method is characterized in that the contact is carried out by impregnating the substrate with a raw material solution containing the dye and a solvent under a reduced pressure to adsorb the dye in the pores of the porous layer.

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