JP2021027078A - Photoelectric conversion element, electronic apparatus, and power supply module - Google Patents

Photoelectric conversion element, electronic apparatus, and power supply module Download PDF

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JP2021027078A JP2019141311A JP2019141311A JP2021027078A JP 2021027078 A JP2021027078 A JP 2021027078A JP 2019141311 A JP2019141311 A JP 2019141311A JP 2019141311 A JP2019141311 A JP 2019141311A JP 2021027078 A JP2021027078 A JP 2021027078A
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田中 裕二
Yuji Tanaka
裕二 田中
堀内 保
Tamotsu Horiuchi
保 堀内
正名 斯波
Masakata Shiba
正名 斯波
田元 望
Nozomi Tamoto
望 田元
直道 兼為
Naomichi Kanei
直道 兼為
陵宏 井出
Takahiro Ide
陵宏 井出
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    • Y02E10/549Organic PV cells

Abstract

To provide a photoelectric conversion element that can prevent a reduction in output in low-intensity light after high-temperature storage.SOLUTION: A photoelectric conversion element 101 has a first electrode 2 on a first substrate 1, has an electron transport layer 4 on the first electrode 2, has a photosensitization compound 5 on a surface of an electron transport material that form the electron transport layer 4, and has a hole transport layer 6 in an upper part and inside of the electron transport layer 4. The hole transport layer 6 contains a specific cyclic alkali metal salt compound having a large molecular size and a specific basic compound having a low fluidity even under a high temperature environment.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光電変換素子、電子機器、及び電源モジュールに関する。 The present invention relates to photoelectric conversion elements, electronic devices, and power supply modules.

近年、低照度の光でも効率よく発電できる光電変換素子としての太陽電池に多くの注目が集められている。このような太陽電池は、設置場所を問わないだけでなく、電池交換や電源配線等が不要な自立型電源として幅広い応用が期待されている。 In recent years, much attention has been paid to solar cells as photoelectric conversion elements that can efficiently generate electricity even with low-illuminance light. Such solar cells are expected to be widely applied as a self-supporting power source that does not require battery replacement or power supply wiring, as well as regardless of the installation location.

屋内向けの光電変換素子としては、例えば、アモルファスシリコンや有機系太陽電池が知られている。有機系太陽電池の中でも色素増感太陽電池は、電荷発生機能と電荷輸送機能が分離された層により構成されていることで、容易に作製することができる。一般に、色素増感太陽電池は、電解液を内包しているために液の揮発や漏れといった不具合を生じる場合があったが、近年、P型半導体材料を用いた固体型の色素増感太陽電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Amorphous silicon and organic solar cells are known as photoelectric conversion elements for indoor use, for example. Among the organic solar cells, the dye-sensitized solar cell can be easily manufactured because it is composed of layers in which the charge generation function and the charge transport function are separated. In general, dye-sensitized solar cells may have problems such as volatilization and leakage of the liquid because they contain an electrolytic solution, but in recent years, solid-type dye-sensitized solar cells using a P-type semiconductor material have been used. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、高温環境下や微弱な室内光の環境下においても、電圧低下を抑制でき、高出力が得られる光電変換素子が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, a photoelectric conversion element capable of suppressing a voltage drop and obtaining a high output even in a high temperature environment or a weak room light environment has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

本発明は、高温保存後において、低照度光での出力低下を抑制することができる光電変換素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element capable of suppressing a decrease in output with low illuminance light after storage at a high temperature.

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、下記一般式(1a)及び(1b)の少なくともいずれかで表される環状アルカリ金属塩化合物と、下記一般式(2)で表される塩基性化合物とを含有するホール輸送層を有する。
・・・一般式(1a)
ただし、前記一般式(1a)中、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、又はセシウムを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(1b)
ただし、前記一般式(1b)中、Mは、有機カチオンを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(2)
ただし、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す。
The photoelectric conversion element of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems has a cyclic alkali metal salt compound represented by at least one of the following general formulas (1a) and (1b) and the following general formula (2). It has a hole transport layer containing the basic compound represented.
... General formula (1a)
However, in the general formula (1a), M represents lithium, sodium, potassium, or cesium, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and may be a carbonyl group, a sulfonyl group, or It represents a sulfone group, X 3 may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.
... General formula (1b)
However, in the general formula (1b), M represents an organic cation, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and represent a carbonyl group, a sulfonyl group, or a sulfone group, and X. 3, may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.
・ ・ ・ General formula (2)
However, in the general formula (2), Ar 1 and Ar 2 represent an aryl group which may have a substituent.

本発明によると、高温保存後において、低照度光での出力低下を抑制することができ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 capable of suppressing a decrease in output with low illuminance light after storage at a high temperature.

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。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a 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モジュールの一例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing an example of the photoelectric conversion element module of the present invention. 図6は、本発明の光電変換素子モジュールの他の一例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element module of the present invention. 図7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. 7 is a schematic view showing an example in which a mouse is used as an electronic device. 図8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. 8 is a schematic view showing an example in which a photoelectric conversion element is mounted on a mouse. 図9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. 9 is a schematic view showing an example of using a keyboard used in a personal computer as an electronic device. 図10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. 10 is a schematic view showing an example in which a photoelectric conversion element is mounted on a keyboard. 図11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. 11 is a schematic view showing an example in which a small photoelectric conversion element is mounted on a part of the keys of the keyboard. 図12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. 12 is a schematic view showing an example of using a sensor as an electronic device. 図13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. 13 is a schematic view showing an example of using a turntable as an electronic device. 図14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。FIG. 14 shows an example of an electronic device in which the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module of the present invention is combined with a device that operates by the electric power generated by the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module. It is a schematic diagram which shows. 図15は、図14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. 15 is a schematic view showing an example in which a power supply IC for a photoelectric conversion element is incorporated between a photoelectric conversion element and a circuit of an apparatus in FIG. 図16は、図15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. 16 is a schematic view showing an example in which the power storage device is incorporated between the power supply IC and the circuit of the device in FIG. 図17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. 17 is a schematic view showing an example of a power supply module having a photoelectric conversion element and / or a photoelectric conversion element module of the present invention and a power supply IC. 図18は、図17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. 18 is a schematic view showing 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。
固体型色素増感型太陽電池が高温環境下に晒されると、ホール輸送層のモルフォロジー(構造)が変化してしまうことがある。そのため、電圧低下を抑制するためには、ホール輸送層中のホール輸送層材料と塩基性材料とアルカリ金属塩と酸化剤の混合状態が安定化している必要がある。
特に比較的融点が低い塩基性材料が流動化等により、モルフォロジーが変化しやすいと考えられる。また、従来のようなリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドは、分子サイズが小さく、ホール輸送層中に局在化しやすい。しかしながら、本発明におけるアルカリ金属塩は、環状構造となっており、分子サイズが大きい。その為、高温環境下においても、安定なモルフォロジーが得られ、より高い耐熱性を有することがわかった。
As a result of diligent studies, the present inventors have found the following.
When a solid dye-sensitized solar cell is exposed to a high temperature environment, the morphology (structure) of the hole transport layer may change. Therefore, in order to suppress the voltage drop, it is necessary that the mixed state of the hole transport layer material, the basic material, the alkali metal salt, and the oxidizing agent in the hole transport layer is stabilized.
In particular, it is considered that the morphology of a basic material having a relatively low melting point is likely to change due to fluidization or the like. Further, the conventional lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide has a small molecular size and is easily localized in the hole transport layer. However, the alkali metal salt in the present invention has a cyclic structure and has a large molecular size. Therefore, it was found that stable morphology can be obtained even in a high temperature environment and that it has higher heat resistance.

(光電変換素子)
本発明の光電変換素子は、下記一般式(1a)及び(1b)の少なくともいずれかで表される環状アルカリ金属塩化合物と、下記一般式(2)で表される塩基性化合物とを含有するホール輸送層を有し、第1の基板、第2の基板、第1の電極、第2の電極、ホールブロッキング層、及び電子輸送層とを有し、さらに必要に応じて、封止部材、その他の部材を有する。
・・・一般式(1a)
ただし、前記一般式(1a)中、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、又はセシウムを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(1b)
ただし、前記一般式(1b)中、Mは、有機カチオンを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(2)
ただし、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す。
(Photoelectric conversion element)
The photoelectric conversion element of the present invention contains a cyclic alkali metal salt compound represented by at least one of the following general formulas (1a) and (1b) and a basic compound represented by the following general formula (2). It has a hole transport layer, a first substrate, a second substrate, a first electrode, a second electrode, a hole blocking layer, and an electron transport layer, and if necessary, a sealing member, It has other members.
... General formula (1a)
However, in the general formula (1a), M represents lithium, sodium, potassium, or cesium, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and may be a carbonyl group, a sulfonyl group, or It represents a sulfone group, X 3 may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.
... General formula (1b)
However, in the general formula (1b), M represents an organic cation, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and represent a carbonyl group, a sulfonyl group, or a sulfone group, and X. 3, may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.
・ ・ ・ General formula (2)
However, in the general formula (2), Ar 1 and Ar 2 represent an aryl group which may have a substituent.

<ホール輸送層>
前記ホール輸送層は、環状アルカリ金属塩化合物と、塩基性化合物とを含有し、ホール輸送材料を含有し、さらに必要に応じてその他の成分を含有する。
<Hall transport layer>
The hole transport layer contains a cyclic alkali metal salt compound and a basic compound, contains a hole transport material, and further contains other components as needed.

<<環状アルカリ金属塩化合物>>
前記環状アルカリ金属塩化合物は、下記一般式(1a)及び(1b)のいずれかで表される。
<< Cyclic alkali metal salt compound >>
The cyclic alkali metal salt compound is represented by any of the following general formulas (1a) and (1b).

・・・一般式(1a)
ただし、前記一般式(1a)中、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、又はセシウムを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
... General formula (1a)
However, in the general formula (1a), M represents lithium, sodium, potassium, or cesium, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and may be a carbonyl group, a sulfonyl group, or It represents a sulfone group, X 3 may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.

・・・一般式(1b)
ただし、前記一般式(1b)中、Mは、有機カチオンを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
... General formula (1b)
However, in the general formula (1b), M represents an organic cation, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and represent a carbonyl group, a sulfonyl group, or a sulfone group, and X. 3, may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.

また、前記一般式(1a)で表される環状アルカリ金属塩化合物が、下記一般式(3a)表され、前記一般式(1b)で表される環状アルカリ金属塩化合物が、下記一般式(3b)で表されるものであることが好ましい。
・・・一般式(3a)
ただし、前記一般式(3a)中、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、又はセシウム、を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(3b)
ただし、前記一般式(3b)中、Mは、有機カチオンを表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
Further, the cyclic alkali metal salt compound represented by the general formula (1a) is represented by the following general formula (3a), and the cyclic alkali metal salt compound represented by the general formula (1b) is represented by the following general formula (3b). ) Is preferable.
... General formula (3a)
However, in the general formula (3a), M represents lithium, sodium, potassium, or cesium, and X 3 represents an alkenyl group or an arylene group which may have a fluorine atom or a substituent. ..
... General formula (3b)
However, in the general formula (3b), M represents an organic cation, and X 3 represents an alkenyl group or an arylene group which may have a fluorine atom or a substituent.

前記ホール輸送層が、前記アルカリ金属塩を含有すると、出力を向上させることができ、更に光照射耐性や高温保存耐性を向上させることができる。 When the hole transport layer contains the alkali metal salt, the output can be improved, and the light irradiation resistance and the high temperature storage resistance can be further improved.

前記一般式(1a)で表される前記環状アルカリ金属塩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)〜(C−72)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。 Specific examples of the cyclic alkali metal salt compound represented by the general formula (1a) include, but are limited to, the following exemplified compounds (C-1) to (C-72). It's not a thing. These may be used alone or in combination of two or more.

前記一般式(1b)で表される前記環状アルカリ金属塩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−73)〜(C−86)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。 Specific examples of the cyclic alkali metal salt compound represented by the general formula (1b) include, but are limited to, the following exemplified compounds (C-73) to (C-86). It's not a thing. These may be used alone or in combination of two or more.

前記アルカリ金属塩の含有量としては、ホール輸送材料に対して、5モル%以上50モル%以下であることが好ましく、20モル%以上35モル%以下がより好ましい。 The content of the alkali metal salt is preferably 5 mol% or more and 50 mol% or less, more preferably 20 mol% or more and 35 mol% or less, based on the hole transport material.

<<塩基性化合物>>
前記塩基性化合物は、下記一般式(2)で表される。
<< Basic compound >>
The basic compound is represented by the following general formula (2).

・・・一般式(2)
ただし、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す。
・ ・ ・ General formula (2)
However, in the general formula (2), Ar 1 and Ar 2 represent an aryl group which may have a substituent.

前記置換基を有していてもよいアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる。前記アリール基が有する置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。 Examples of the aryl group which may have the substituent include a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group and the like. Examples of the substituent contained in the aryl group include an alkyl group and an alkoxy group.

前記ホール輸送層が、前記一般式(2)で表される前記塩基性化合物を含有すると、光電変換素子の出力安定性を高める点で有利である。特に、低照度光に対する出力特性のバラツキを低減し、安定に発電することが可能な点でも有利である。 When the hole transport layer contains the basic compound represented by the general formula (2), it is advantageous in that the output stability of the photoelectric conversion element is enhanced. In particular, it is also advantageous in that it is possible to reduce variations in output characteristics with respect to low-illuminance light and generate stable power.

前記一般式(2)で表される前記塩基性化合物の具体例としては、例えば、以下に示す例示化合物(H−1)〜(H−8)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。 Specific examples of the basic compound represented by the general formula (2) include, but are limited to, the following exemplified compounds (H-1) to (H-8). is not it. These may be used alone or in combination of two or more.

前記ホール輸送層における一般式(2)で示される塩基性化合物の含有量としては、前記ホール輸送材料に対して、20モル%以上65モル%以下であることが好ましく、35モル%以上50モル%以下であることがより好ましい。前記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 represented by the general formula (2) in the hole transport layer is preferably 20 mol% or more and 65 mol% or less, and 35 mol% or more and 50 mol, based on the hole transport material. More preferably, it is less than%. 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 period of time in various environments.

前記ホール輸送層は、ホールを輸送する機能を得るために、ホール輸送材料を有する。 The hole transport layer has a hole transport material in order to obtain a function of transporting holes.

<<ホール輸送材料>>
前記ホール輸送材料としては、ホールを輸送する機能を発揮することができ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、無機ホール輸送材料、有機ホール輸送材料、P型半導体材料などが挙げられる。これらの中でも、電解液やゲル電解質を用いることも可能であるが、固体電解質が好ましく、有機ホール輸送材料がより好ましい。
<< Hall transportation materials >>
The hole transporting material is not particularly limited as long as it can exhibit the function of transporting holes, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an electrolytic solution in which a redox pair is dissolved in an organic solvent, redox Examples thereof include a gel electrolyte in which a liquid obtained by dissolving a pair in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix, a molten salt containing a redox pair, a solid electrolyte, an inorganic hole transport material, an organic hole transport material, and a P-type semiconductor material. Among these, an electrolytic solution or a gel electrolyte can be used, but a solid electrolyte is preferable, and an organic hole transport material is more preferable.

前記有機ホール輸送材料としては、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、スピロ型化合物等を挙げられる。これらの中でもスピロ型化合物が好ましい。 Examples of the organic hole transport material include an oxadiazole compound, a triphenylmethane compound, a pyrazoline compound, a hydrazone compound, an oxadiazole compound, a tetraarylbenzidine compound, a stillben compound, and a spiro-type compound. Of these, spiro-type compounds are preferable.

前記スピロ型化合物としては、例えば、下記一般式(7)を含む化合物などが挙げられる。 Examples of the spiro-type compound include compounds containing the following general formula (7).

・・・一般式(7)
ただし、前記一般式(7)中、R31〜R34は、互いに同一であっても異なっていてもよく、ジメチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ナフチル−4−トリルアミノ基等の置換アミノ基を表す。
・ ・ ・ General formula (7)
However, in the general formula (7), R 31 to R 34 may be the same or different from each other, and represent a substituted amino group such as a dimethylamino group, a diphenylamino group, or a naphthyl-4-tolylamino group. ..

前記一般式(7)で表される前記スピロ型化合物の具体例としては、例えば、以下に示す例示化合物(D−1)〜(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。 Specific examples of the spiro-type compound represented by the general formula (7) include, but are limited to, the following exemplified compounds (D-1) to (D-20). is not it. These may be used alone or in combination of two or more.

前記スピロ型化合物は、高いホール移動度を有している他に、2つのベンジジン骨格分子が捻れて結合しているため、球状に近い電子雲を形成しており、分子間におけるホッピング伝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。また溶解性も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)であるため、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に、光増感化合物に効率的に光吸収をさせることができ、固体型色素増感型太陽電池にとって特に好ましい。 In addition to having high hole mobility, the spiro-type compound forms an electron cloud that is close to a sphere because two benzidine skeleton molecules are twisted and bonded, and the hopping conductivity between the molecules is high. Good photoelectric conversion characteristics are exhibited. In addition, since it has high solubility, it dissolves in various organic solvents and is amorphous (amorphous substance having no crystal structure), so that it is easily filled in a porous electron transport layer. Further, since it does not have a light absorption characteristic of 450 nm or more, the photosensitizing compound can efficiently absorb light, which is particularly preferable for a solid dye-sensitized solar cell.

前記ホール輸送層には、さらに、酸化剤を添加することが好ましい。
前記ホール輸送層が前記酸化剤を含有することにより、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可能になる。
It is preferable to further add an oxidizing agent to the hole transport layer.
When the hole transport layer contains the oxidizing agent, the conductivity is improved, and the durability and stability of the output characteristics can be improved.

<<酸化剤>>
前記酸化剤としては、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、超原子価ヨウ素化合物などが挙げられる。これらの中でも金属錯体が好ましく、超原子価ヨウ素化合物がより好ましい。
前記酸化剤が前記金属錯体や前記超原子価ヨウ素化合物であると、有機溶媒に対する溶解度が高いため、前記ホール輸送層に対して含有量を多くすることができる。
<< Oxidizing agent >>
The oxidizing agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, tris (4-bromophenyl) hexachloroantimonate, silver hexafluoroantimonate, nitrosonium tetrafluovorate, silver nitrate. , Metal complexes, hypervalent iodine compounds and the like. Among these, a metal complex is preferable, and a hypervalent iodine compound is more preferable.
When the oxidizing agent is the metal complex or the hypervalent iodine compound, the solubility in an organic solvent is high, so that the content can be increased with respect to the hole transport layer.

<<<金属錯体>>>
前記金属錯体は、金属カチオン、配位子、アニオンから構成される。
前記金属カチオンとしては、例えば、クロム、マンガン、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、金、白金等のカチオンを挙げることができ、この中でも、コバルト、鉄、ニッケル、銅のカチオンが好ましく、コバルト錯体がより好ましい。
前記配位子としては、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。
<<< Metal Complex >>
The metal complex is composed of a metal cation, a ligand, and an anion.
Examples of the metal cation include cations such as chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver, tungsten, renium, osmium, iridium, gold and platinum. Of these, cobalt, iron, nickel, and copper cations are preferable, and cobalt complexes are more preferable.
The ligand preferably contains a 5-and / or 6-membered heterocycle containing at least one nitrogen, and may have a substituent.

前記配位子の具体例としては、例えば、以下に示す例示化合物(E−1)〜(E−33)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。 Specific examples of the ligand include, but are not limited to, the following exemplified compounds (E-1) to (E-33). These may be used alone or in combination of two or more.

前記アニオンとしては、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(SOCF )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 ), and hydroxide ion. (OH ), cyanide ion (CN ), nitrate ion (NO 3 ), nitrite ion (NO 2 ), hypochlorite ion (ClO ), chlorite ion (ClO 2 ), chlorate ion (ClO 3 -), perchlorate ion (ClO 4 -), permanganate ion (MnO 4 -), acetate ion (CH 3 COO -), bicarbonate ions (HCO 3 -), phosphate dibasic hydrogen ions (H 2 PO 4 -), hydrogen sulfate ion (HSO 4 -), hydrogen sulphide ions (HS -), thiocyanate ion (SCN -), tetra fluoroalkyl boronic acid ion (BF 4 -), hexafluorophosphate acid ion (PF 6 -), tetracyanoquinodimethane boronic acid ions (B (CN) 4 -) , dicyano amine ion (N (CN) 2 -) , p- toluenesulfonate ion (TsO -), trifluoromethyl sulfonic acid ion (CF 3 SO 2 -), bis (trifluoromethylsulfonyl) amine ions (N (SO 2 CF 3) 2 -) tetra hydroxo aluminate ions ([Al (OH) 4] -, or [Al (OH) 4 (H 2 O) 2 ] ), dicyanosilver (I) acid ion ([Ag (CN) 2 ] ), tetrahydroxochrome (III) acid ion ([Cr (OH) 4 ] ), tetrachloro gold (III) ion ([AuCl 4] -), oxide ions (O 2-), sulfide (S 2-), peroxide ions (O 2 2-), sulfate ion (SO 4 2- ), sulfite ion (SO 3 2-), thiosulfate (S 2 O 3 2-), carbonate ions (CO 3 2-), chromate ion (CrO 4 2-), dichromate ion (Cr 2 O 7 2), hydrogen phosphate ions (HPO 4 2-), tetra hydroxo zinc (II) ion ([Zn (OH) 4] 2-), tetracyano zinc (II) ion ([Zn (CN) 4] 2-), tetrachloro copper (II) ion ([CuCl 4] 2-), phosphate ion (PO 4 3-), hexyl Sacyo iron (III) acid ion ([Fe (CN) 6 ] 3- ), bis (thiosulfato) silver (I) acid ion ([Ag (S 2 O 3 ) 2 ] 3- ), hexacyanoferrate (II) acid Ions ([Fe (CN) 6 ] 4- ) and the like can be mentioned. Among these, tetraflooloborate ion, hexafluorophosphate ion, tetracyanoborate 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(4)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 (4) is particularly preferable. When the metal complex is a trivalent cobalt complex, it is advantageous in that it has an excellent function as an oxidizing agent.

・・・一般式(4)
ただし、前記一般式(4)中、R〜R10は、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、メチル基、エチル基、t−ブチル基、及びトリフルオロメチル基の少なくともいずれかを表し、Xは、下記構造式(1)〜(4)のいずれかを表す。
・ ・ ・ General formula (4)
However, in the above general formula (4), R 8 to R 10 may be the same or different from each other, and at least one of a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a t-butyl group, and a trifluoromethyl group. Any of them is represented, and X represents any of the following structural formulas (1) to (4).

BF・・・構造式(1)
PF・・・構造式(2)
BF 4 ... Structural formula (1)
PF 6 ... Structural formula (2)

・・・構造式(3) ... Structural formula (3)

・・・構造式(4) ... Structural formula (4)

前記金属錯体の具体例としては、例えば、以下に示す例示化合物(F−1)〜(F−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。 Specific examples of the metal complex include, but are not limited to, the following exemplified compounds (F-1) to (F-20). These may be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも、下記構造式(5)表される前記(F−18)の3価のコバルト錯体が好ましい。 Among these, the trivalent cobalt complex of the above (F-18) represented by the following structural formula (5) is preferable.

・・・構造式(5) ... Structural formula (5)

また、前記金属錯体としては、下記一般式(8)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 (8) is also effectively used.

ただし、前記一般式(8)中、R11〜R12は、互いに同一であっても異なっていてもよく、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 above general formula (8), R 11 to R 12 may be the same or different from each other, and represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a tershal butyl group, or a trifluoromethyl group. .. X indicates any one selected from the above anions.

以下に前記一般式(8)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 (8) will be described below. However, it is not limited to these. These may be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも、下記構造式(6)表される前記(F−22)の3価のコバルト錯体が好ましい。 Among these, the trivalent cobalt complex of the above (F-22) represented by the following structural formula (6) is preferable.

・・・構造式(6) ... Structural formula (6)

<<<超原子価ヨウ素化合物>>>
前記超原子価ヨウ素化合物は、超原子価となっているヨウ素原子を含む化合物であり、オクテット則が要す8個より多くの電子を有する。
前記超原子価ヨウ素化合物としては、例えば、下記一般式(5)で表されるペルヨージナン化合物や、下記一般式(6)で表されるジアリールヨードニウム塩は、高い溶解性と低い結晶性と低い酸性度により、ホール輸送層における酸化剤として用いた際に、高い出力が得ることができる。前記ホール輸送層の酸性度が高いと、開放電圧が低くなる。前記塩基性材料の添加量を多くすることで、開放電圧を高くすることも可能であるが、ホール輸送材料濃度が低下することで、直列抵抗が高くなり、高照度光における出力が低下する。
<<< Hypervalent Iodine Compound >>>
The hypervalent iodine compound is a compound containing an iodine atom having a hypervalent molecule, and has more than eight electrons required by the octet rule.
As the hypervalent iodine compound, for example, the peryodinane compound represented by the following general formula (5) and the diaryliodonium salt represented by the following general formula (6) have high solubility, low crystallinity and low acidity. Depending on the degree, a high output can be obtained when used as an oxidizing agent in the hole transport layer. The higher the acidity of the hole transport layer, the lower the open circuit voltage. It is possible to increase the open circuit voltage by increasing the amount of the basic material added, but as the concentration of the hole transport material decreases, the series resistance increases and the output in high-intensity light decreases.

・・・一般式(5)
ただし、前記一般式(5)中、R〜Rは、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子又はメチル基を表し、R及びRは、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。
・ ・ ・ General formula (5)
However, in the above general formula (5), R 1 to R 5 may be the same or different from each other and represent a hydrogen atom or a methyl group, and R 6 and R 7 are a methyl group or trifluoromethyl. Represents a group.

・・・一般式(6)
ただし、前記一般式(6)中、Xは、下記構造式のいずれかを表す。
・ ・ ・ General formula (6)
However, in the general formula (6), X represents any of the following structural formulas.

BF・・・構造式(1)
PF・・・構造式(2)
BF 4 ... Structural formula (1)
PF 6 ... Structural formula (2)

・・・構造式(3) ... Structural formula (3)

・・・構造式(4) ... Structural formula (4)

前記一般式(5)で表されるペルヨージナ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(G−1)〜(G−6)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。 Specific examples of the peryodinane compound represented by the general formula (5) include, but are not limited to, the following exemplified compounds (G-1) to (G-6). .. These may be used alone or in combination of two or more.

前記一般式(6)で表されるジアリールヨードニウム塩の具体例としては、例えば、以下に示す例示化合物(G−7)〜(G−10)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。 Specific examples of the diallyl iodonium salt represented by the general formula (6) include, but are not limited to, the following exemplified compounds (G-7) to (G-10). Absent. These may be used alone or in combination of two or more.

前記超原子価ヨウ素化合物としては、これらの他にも、例えば、以下に示す例示化合物(G−11)〜(G−14)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。 Examples of the hypervalent iodine compound include, but are not limited to, the following exemplified compounds (G-11) to (G-14). These may be used alone or in combination of two or more.

前記酸化剤の含有量としては、ホール輸送材料に対して、1モル%以上30モル%以下であることが好ましく、5モル%以上20モル%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。
前記酸化剤は、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。2種以上を併用することで、ホール輸送層が結晶化しにくくなり、高い耐熱性を得ることが可能となる。
The content of the oxidizing agent is preferably 1 mol% or more and 30 mol% or less, more preferably 5 mol% or more and 20 mol% or less, based on the whole transport material. It is not necessary that all the hole transport materials are oxidized by the addition of the oxidizing agent, and it is effective if only a part of them is oxidized.
The oxidizing agent may be used alone or in combination of two or more. By using two or more of them together, the hole transport layer is less likely to crystallize, and high heat resistance can be obtained.

また、前記ホール輸送層は、アルカリ金属塩を更に含有することが好ましい。前記ホール輸送層が、前記アルカリ金属塩を含有すると、出力を向上させることができ、更に光照射耐性や高温保存耐性を向上させることができる。 Further, it is preferable that the hole transport layer further contains an alkali metal salt. When the hole transport layer contains the alkali metal salt, the output can be improved, and the light irradiation resistance and the high temperature storage resistance can be further improved.

前記アルカリ金属塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などが挙げられる。
前記リチウム塩としては、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などが挙げられる。
前記ナトリウム塩としては、例えば、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などが挙げられる。
前記カリウム塩としては、例えば、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、過塩素酸カリウムなどが挙げられる。
これらの中でも、導電性が向上することにより、出力特性の耐久性や安定性を高めることができる点から、リチウム塩が好ましく、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より好ましい。
Examples of the alkali metal salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt and the like.
Examples of the lithium salt include lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium perchlorate, lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) diimide, lithium diisopropylimide, lithium acetate, lithium tetrafluoroborate, and pentafluorophosphate. Examples thereof include lithium and lithium tetracyanoborate.
Examples of the sodium salt include sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, sodium perchlorate, sodium bis (trifluoromethanesulfonyl) diimide, sodium acetate, sodium tetrafluoroborate, sodium pentafluorophosphate, and tetracyano. Examples include sodium boronate.
Examples of the potassium salt include potassium chloride, potassium bromide, potassium iodide, potassium perchlorate and the like.
Among these, lithium salts are preferable, and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) diimide and lithium diisopropylimide are more preferable, because the durability and stability of the output characteristics can be improved by improving the conductivity.

前記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、15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 15 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the hole transport material.

前記アルカリ金属塩におけるアニオン存在下、前記超原子価ヨウ素化合物と前記ホール輸送材料が混合されることで、電子受容性化合物が形成される。特に、ハロゲン系有機溶剤下で、混合することで、より多くの電子受容性化合物が形成されることが分かった。モノカチオンラジカル化した前記ホール輸送材料は、アニオンドープされることで、安定な電子受容性化合物となる。
また、前記3価のコバルト錯体と前記ホール輸送材料が混合されることで、同様に電子受容性化合物が形成される。還元された2価のコバルト錯体が、超原子価ヨウ素化合物や封止内部の酸素等により、酸化され3価のコバルト錯体に戻ることが考えられる。
よって、電子受容性化合物を永続的に得ることで、高いホール輸送性機能を発現し、高照度光下における高出力化と、高い耐久性を得ることができると考えられる。従来の3価のコバルト錯体材料より分子サイズの小さな超原子価ヨウ素化合物は、多孔質状の電子輸送層における細孔部において、電子受容性化合物を形成しやすい。その為、より高い光耐久性を得ることができる。
In the presence of an anion in the alkali metal salt, the hypervalent iodine compound and the whole transport material are mixed to form an electron-accepting compound. In particular, it was found that more electron-accepting compounds were formed by mixing under a halogen-based organic solvent. The monocation radicalized whole transport material is anion-doped to become a stable electron-accepting compound.
Further, by mixing the trivalent cobalt complex and the hole transport material, an electron accepting compound is similarly formed. It is conceivable that the reduced divalent cobalt complex is oxidized by a hypervalent iodine compound, oxygen inside the seal, or the like to return to a trivalent cobalt complex.
Therefore, it is considered that by permanently obtaining the electron-accepting compound, a high hole transport function can be exhibited, high output under high-intensity light, and high durability can be obtained. A hypervalent iodine compound having a smaller molecular size than a conventional trivalent cobalt complex material tends to form an electron-accepting compound in the pores of the porous electron transport layer. Therefore, higher light durability can be obtained.

低照度下で高い出力を得る為には、リーク電流を抑制することが必要である。ホール輸送材料と相溶性の高い塩基性材料を主体にして、比較的酸性度の低い超原子価ヨウ素化合物や3価のコバルト錯体やアルカリ金属塩により、高い電荷輸送能力を付与することが、重要であることを見出した。 In order to obtain high output under low illuminance, it is necessary to suppress the leakage current. It is important to impart high charge transport capacity with a hypervalent iodine compound with relatively low acidity, a trivalent cobalt complex, or an alkali metal salt, mainly using a basic material that is highly compatible with the hole transport material. I found that.

前記ホール輸送層は、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。
前記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、前記高分子材料は、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 containing 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 near 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 further smoothed and the photoelectric conversion characteristics can be improved. Further, since the polymer material does not easily penetrate into the porous electron transport layer, it has excellent coating properties on the surface of the porous electron transport layer, and is effective in preventing a short circuit when an electrode is provided. In some cases.

前記ホール輸送層に用いられる前記高分子材料としては、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、公知のホール輸送性高分子材料が挙げられる。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
The polymer material used for the hole transport layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof 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 polythiasizole compounds.
Examples of the polythiophene compound include poly (3-n-hexylthiophene), poly (3-n-octyloxythiophene), poly (9,9'-dioctyl-fluorene-co-bithiophene), and poly (3,3). '''-Gidodecyl-quarterthiophene), poly (3,6-dioctylthiophene [3,2-b] thiophene), poly (2,5-bis (3-decylthiophen-2-yl) thieno [3,2] -B] thiophene), poly (3,4-didecylthiophene-cothieno [3,2-b] thiophene), poly (3,6-dioctylthiophene [3,2-b] thiophene-cothieno [3,2-b] 3,2-b] thiophene), poly (3,6-dioctylthiophene [3,2-b] thiophene-co-thiophene), poly (3,6-dioctylthiophene [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] and 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)], etc. Be done.
Examples of the polyfluorene compound include poly (9,9'-zidodecylfluorenyl-2,7-diyl) and poly [(9,9-dioctyl-2,7-dibiphenylene fluorene) -alt-co. -(9,10-anthracene)], poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylene fluorene) -alt-co- (4,4'-biphenylene)], poly [(9,9-dioctyl) -2,7-Divinylene fluorene) -alt-co- (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene)], poly [(9,9-dioctyl-2,7-diyl) ) -Co- (1,4- (2,5-dihexyloxy) benzene)] and the like.
Examples of the polyphenylene compound include poly [2,5-dioctyloxy-1,4-phenylene] and poly [2,5-di (2-ethylhexyloxy-1,4-phenylene]].
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)) Benzene-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-phenylene vinylene-2,5- Dioctyloxy-1,4-phenylene vinylene-1,4-phenylene], poly [p-triluimino-1,4-phenylene vinylene-2,5-di (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene-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]] and poly. (3,4-didecylthiophene-co- (1,4-benzo (2,1', 3) thiadiazole)) and the like can be mentioned.
Among these, polythiophene compounds and polyarylamine compounds are preferable from the viewpoint of carrier mobility and ionization potential.

前記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、多孔質状の前記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、前記電子輸送層上に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. However, it is preferable that the hole transport layer has a structure in which the pores of the electron transport layer are porous. It is preferably 0.01 μm or more and 20 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less, and further preferably 0.2 μm or more and 2 μm or less on the transport layer.

前記ホール輸送層は、前記光増感化合物が吸着された前記電子輸送層の上に直接形成することができる。前記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。
前記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、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 formed directly on the electron transport layer on which the photosensitizing compound is adsorbed. The method for producing the hole transport layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and examples thereof include a method of forming a thin film in vacuum such as vacuum vapor deposition and a wet film forming method. Among these, the wet film forming method is particularly preferable in terms of manufacturing cost and the like, 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 carried out 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, etc. As a blade coating method, a gravure coating method, and a wet printing method, various methods such as letterpress, offset, gravure, concave plate, 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。前記超臨界流体は、気体と液体が共存できる限界(臨界点)を超えた温度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。 Further, the film may be formed in a supercritical fluid or a subcritical fluid having a temperature and pressure lower than the critical point. The supercritical fluid exists as a non-aggregating high-density fluid in a temperature and pressure region exceeding the limit (critical point) at which a gas and a liquid can coexist, does not aggregate even when compressed, is above the critical temperature, and has a critical pressure. The fluid in the above state is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but a fluid having a low critical temperature is preferable.

前記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。
前記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。
前記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。
前記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, chlorotrifluoromethane and the like.
Examples of the ether solvent include dimethyl ether and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, carbon dioxide is preferable because it has a critical pressure of 7.3 MPa and a critical temperature of 31 ° C., so that a supercritical state can be easily created, and it is nonflammable and easy to handle.

前記亜臨界流体としては、臨界点近傍の温度及び圧力領域において、高圧液体として存在する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。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 sub-critical 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 depending on the intended purpose. The compounds listed as supercritical fluids can also be suitably used as subcritical fluids.

前記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 are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, the critical temperature is preferably -273 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Is more preferable.

さらに、前記超臨界流体及び前記亜臨界流体に加え、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。
前記有機溶媒としては、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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
Further, in addition to the supercritical fluid and the subcritical fluid, an organic solvent or an entrainer can be used in combination. By adding an organic solvent and an entrainer, the solubility in a supercritical fluid can be adjusted more easily.
The organic solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a ketone solvent, an ester solvent, an ether solvent, an amide solvent, a halogenated hydrocarbon solvent and a hydrocarbon solvent.
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like.
Examples of the ester solvent include ethyl formate, ethyl acetate, n-butyl acetate and the like.
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, trichlorethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene and the like. Be done.
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, and p-xylene. , Ethylbenzene, xylene and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.

また、前記光増感化合物を吸着させた前記電子輸送層上に、前記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。前記プレス処理を施すことによって、前記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。
前記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。
前記圧力としては、10kgf/cm以上が好ましく、30kgf/cm以上がより好ましい。
前記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。
Further, the hole transport material may be laminated on the electron transport layer on which the photosensitizing compound is adsorbed, and then a press treatment step may be performed. By performing the press treatment, the hole transport material is brought into close contact with the electron transport layer which is a more porous electrode, so that the efficiency may be improved.
The press processing method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. A press molding method using a flat plate as represented by an IR tablet molding machine, a roll pressing method using a roller or the like. And so on.
The pressure is preferably 10 kgf / cm 2 or more, and more preferably 30 kgf / cm 2 or more.
The press processing time is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1 hour or less.

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。 In addition, heat may be applied during the pressing process. During the pressing process, a mold release agent may be sandwiched between the press machine and the electrodes.

前記離型剤としては、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 polytetrafluoride ethylene, polychlorotrifluoroethylene, tetrafluoride ethylene hexafluoride propylene copolymer, perfluoroalkoxyfluorine resin, polyvinylidene fluoride, and ethylene tetrafluoride ethylene copolymer. Examples thereof include a coalescence, an ethylene chlorotrifluorinated ethylene copolymer, and a fluororesin such as polyvinyl fluoride. These may be used alone or in combination of two or more.

前記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。
前記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。
前記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。
前記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、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。
After performing the press treatment step and before providing the second electrode, a metal oxide may be provided between the hole transport material and the second electrode.
Examples of the metal oxide include molybdenum oxide, tungsten oxide, vanadium oxide, nickel oxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, molybdenum oxide is preferable.
The method of providing the metal oxide on the hole transport layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. A method of forming a thin film in vacuum such as sputtering or vacuum deposition or a wet film forming method And so on.
As the wet film forming method, a method of preparing a paste in which a metal oxide powder or a sol is dispersed and applying it on a hole 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, and a wet printing method, various methods such as letterpress, offset, gravure, concave plate, rubber plate, and screen printing can be used.

塗布された前記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。 The average thickness of the applied metal oxide is preferably 0.1 nm or more and 50 nm or less, and more preferably 1 nm or more and 10 nm or less.

本発明の光電変換素子は、基板を有する。前記基板は、本発明の光電変換素子の第1の電極側の最外部、及び第2の電極側の最外部のどちらか一方、もしくは両方に設けてもよい。
以下、第1の電極側の最外部に設けられる基板を第1の基板、第2の電極側の最外部に設けられる基板を第2の基板と称する。
The photoelectric conversion element of the present invention has a substrate. The substrate may be provided on either or both of the outermost surface of the photoelectric conversion element of the present invention on the first electrode side and the outermost surface on the second electrode side.
Hereinafter, the substrate provided on the outermost side of the first electrode side is referred to as a first substrate, and the substrate provided on the outermost side on the second electrode side is referred to as a second substrate.

<第1の基板>
前記第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。
前記第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、プラスチックフィルム、セラミック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 shape, structure, and size of the first substrate are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
The material of the first substrate is not particularly limited as long as it has translucency and insulating properties, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a substrate such as glass, plastic film, or ceramic can be used. Can be mentioned. Among these, when a step of firing is included when forming the electron transport layer as described later, a substrate having heat resistance to the firing temperature is preferable. Further, as the first substrate, one having flexibility is preferable.

<第1の電極>
前記第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。
前記第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。
前記第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。
前記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。
前記カーボンとしては、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。
前記金属としては、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。
<First electrode>
The shape and size of the first electrode are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
The structure of the first electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and may be a single-layer structure or a structure in which a plurality of materials are laminated.
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 depending on the intended purpose. For example, transparent conductive metal oxide and carbon. , Metal, etc.
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”). , Niobdope tin oxide (hereinafter referred to as “NTO”), aluminum-doped zinc oxide, indium-zinc oxide, niobium-titanium oxide and the like.
Examples of the carbon include carbon black, carbon nanotubes, graphene, fullerenes and the like.
Examples of the metal include gold, silver, aluminum, nickel, indium, tantalum, titanium and the like.
These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a transparent conductive metal oxide having high transparency is preferable, and ITO, FTO, ATO, and NTO are more preferable.

前記第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。 The average thickness of the first electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5 nm or more and 100 μm or less, and more preferably 50 nm or more and 10 μm or less. When the material of the first electrode is carbon or metal, the average thickness of the first electrode is preferably such that the translucency can be obtained.

前記第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、前記第1の電極は、前記第1の基板上に形成されることが好ましく、予め前記第1の基板上に前記第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。
前記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。
前記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。
前記金属リード線は、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。
Further, the first electrode is preferably formed on the first substrate, and an integrated commercially available product in which the first electrode is previously formed on the first substrate is used. Can be done.
Examples of the integrated commercial product include FTO-coated glass, ITO-coated glass, zinc oxide: aluminum-coated glass, FTO-coated transparent plastic film, ITO-coated transparent plastic film, and the like. Other integrated commercial products include, for example, a transparent electrode in which tin oxide or indium oxide is doped with cations or anions having different valences, or a metal having a structure capable of transmitting light such as a mesh or stripe. Examples thereof include a glass substrate provided with electrodes.
These may be used individually by 1 type, or may be mixed or laminated in combination of 2 or more types. Further, a metal lead wire or the like may be used in combination for the purpose of lowering the electrical resistance value.
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 forming the metal lead wire on a substrate by, for example, vapor deposition, sputtering, crimping or the like, and providing an ITO or FTO layer on the substrate.

<ホールブロッキング層>
前記ホールブロッキング層は、前記第1の電極と後述する電子輸送層との間に形成されている。
前記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前記第1の電極に輸送し、かつ後述するホール輸送層との接触を防ぐ。これにより、前記ホールブロッキング層は、前記第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。前記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、前記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 hole blocking layer is formed between the first electrode and an electron transport layer described later.
The hole blocking layer is generated by a photosensitizing compound and transports electrons transported to the electron transport layer to the first electrode, and prevents contact with the hole transport layer described later. As a result, the hole blocking layer makes it difficult for holes to flow into the first electrode, and it is possible to suppress a decrease in output due to the recombination of electrons and holes. The solid type photoelectric conversion element provided with the hole transport layer has a faster recombination rate of electrons in the hole and the electrode surface in the hole transport material than the wet type using an electrolytic solution, and therefore the hole blocking layer. The effect of the formation of is very large.

前記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。
前記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。
前記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、酸化スズなどがより好ましく、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 electron transporting property, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, silicon, germanium and the like. Examples thereof include elemental semiconductors, compound semiconductors typified by metallic chalcogenides, and compounds having a perovskite structure.
Examples of the metal chalcogenide include oxides of titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, ittrium, lanthanum, vanadium, niobium, and tantalum; cadmium, zinc, lead, silver, and so on. Antimony, bismuth sulfide; cadmium, lead selenium; cadmium telluride. Examples of other compound semiconductors include phosphodies such as zinc, gallium, indium, and cadmium; gallium arsenic, copper-indium-selene, copper-indium-sulfide, and the like.
Examples of the compound having a perovskite structure include strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate and the like.
Among these, oxide semiconductors are preferable, titanium oxide, niobium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, tungsten oxide, tin oxide and the like are more preferable, and titanium oxide is further preferable.
These may be used alone or in combination of two or more. Further, it may be laminated as a single layer. The crystal type of these semiconductors is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and may be single crystal, polycrystalline, or amorphous.

前記ホールブロッキング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、真空中で薄膜を形成する方法(真空製膜法)、湿式製膜法などが挙げられる。
前記真空製膜法としては、例えば、スパッタリング法、パルスレーザーデポジッション法(PLD法)、イオンビームスパッタ法、イオンアシスト法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、アトミックレイヤーデポジッション法(ALD法)、化学気相成長法(CVD法)などが挙げられる。
前記湿式製膜法としては、例えば、ゾル−ゲル法が挙げられる。ゾル−ゲル法は、溶液から、加水分解や重合・縮合などの化学反応を経てゲルを作製し、その後加熱処理によって緻密化を促進させる方法である。ゾル−ゲル法を用いた場合、ゾル溶液の塗布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、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、また、湿式印刷方法として、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷などが挙げられる。また、ゾル溶液を塗布した後の加熱処理の際の温度としては、80℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましい。
The method for producing the hole blocking layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a method of forming a thin film in vacuum (vacuum film forming method) and a wet film forming method. Be done.
Examples of the vacuum film forming method include a sputtering method, a pulse laser deposition method (PLD method), an ion beam sputtering method, an ion assist method, an ion plating method, a vacuum deposition method, and an atomic layer deposition method (ALD method). , Chemical vapor deposition method (CVD method) and the like.
Examples of the wet film forming method include a sol-gel method. The sol-gel method is a method in which a gel is prepared from a solution through a chemical reaction such as hydrolysis, polymerization, or condensation, and then heat treatment is performed to promote densification. When the sol-gel method is used, the method for applying the sol solution is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a dip method, a spray method, a wire bar method, a spin coating method, or a roller coating method can be used. The method, the blade coating method, the gravure coating method, and the wet printing method include a letterpress, offset, gravure, concave plate, rubber plate, screen printing, and the like. The temperature during the heat treatment after applying the sol solution is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher.

前記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 film thickness of the hole blocking layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended 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 for dry film formation. More preferably 30 nm or less.

<電子輸送層>
前記電子輸送層は、光増感化合物で生成された電子を前記第1の電極あるいは前記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 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. Therefore, the electron transport layer is preferably arranged adjacent to the first electrode or the hole blocking layer.

前記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ないことが好ましい。電子輸送層どうしが互いに延設されていなければ、電子拡散が抑制されてリーク電流が低下するため、光耐久性が向上する点で有利である。また、電子輸送層の構造としては、連続層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 transport layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, in at least two photoelectric conversion elements adjacent to each other, the electron transport layers are not extended to each other. preferable. If the electron transport layers are not extended to each other, electron diffusion is suppressed and the leakage current is reduced, which is advantageous in that the light durability is improved. Further, the structure of the electron transport layer may be a continuous layer single layer or a multilayer in which a plurality of layers are laminated.

前記電子輸送層は、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 transporting layer contains an electron transporting material and, if necessary, other materials.

<<電子輸送性材料>>
前記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。
前記半導体材料は、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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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、導電帯(Conduction Band)が高く、高い開放電圧が得られる。また、屈折率が高く、光閉じ込め効果により高い短絡電流が得られる。更に、誘電率が高く、移動度が高くなることで、高い曲線因子が得られる点で有利である。
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。
<< Electron transportable material >>
The electron transporting material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but a semiconductor material is preferable.
The semiconductor material has a fine particle shape, and it is preferable that the semiconductor material is formed into a porous film by joining them. The photosensitizing compound is chemically or physically adsorbed on the surface of the semiconductor fine particles constituting the porous electron transport layer.
The semiconductor material is not particularly limited, and known materials can be used. Examples thereof include elemental semiconductors, compound semiconductors, and compounds having a perovskite structure.
Examples of the elemental semiconductor include silicon and germanium.
Examples of the compound semiconductor include metal cadmium, specifically oxides such as titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, and tantalum. Cadmium, zinc, lead, silver, sulfides such as antimony and bismuth; selenium products such as cadmium and lead; tellurides such as cadmium and the like. Examples of other compound semiconductors include phosphates such as zinc, gallium, indium and cadmium, gallium arsenic, copper-indium-selenium and copper-indium-sulfide.
Examples of the compound having a perovskite structure include strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate and the like.
Among these, oxide semiconductors are preferable, and titanium oxide, zinc oxide, tin oxide and niobium oxide are particularly preferable. When the electron transporting material of the electron transporting layer is titanium oxide, the conduction band is high and a high open circuit voltage can be obtained. In addition, the refractive index is high, and a high short-circuit current can be obtained due to the light confinement effect. Further, the high dielectric constant and high mobility are advantageous in that a high curve factor can be obtained.
These may be used alone or in combination of two or more. The crystal type of the semiconductor material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and may be single crystal, polycrystalline, or amorphous.

前記半導体材料の一次粒子の個数平均粒径としては、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、個数平均粒径よりも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。この場合の個数平均粒径は、50nm以上500nm以下が好ましい。 The number average particle diameter of the primary particles of the semiconductor material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 5 nm or more and 50 nm or less. Further, semiconductor materials larger than the number average particle size may be mixed or laminated, and the conversion efficiency may be improved by the effect of scattering the incident light. In this case, the number average particle size is preferably 50 nm or more and 500 nm or less.

前記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。前記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。 The average thickness of the electron transport layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 50 nm or more and 100 μm or less, more preferably 100 nm or more and 50 μm or less, and further preferably 120 nm or more and 10 μm or less. When the average thickness of the electron transport layer is within a preferable range, a sufficient amount of the photosensitizing compound per unit projected area can be secured, the light capture rate can be maintained high, and the diffusion distance of the injected electrons can be increased. It is advantageous in that it is difficult to increase and the loss due to charge recombination can be reduced.

前記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(分散液)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。
前記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、グラビアコート法などが挙げられる。
前記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。
The method for producing the electron transport layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a method of forming a thin film in a vacuum such as sputtering and a wet film forming method. Among these, the wet film forming method is preferable from the viewpoint of manufacturing cost, and a paste (dispersion liquid) in which powder or sol of a semiconductor material is dispersed is prepared and placed on a first electrode as an electron collecting electrode substrate, or A method of applying on the hole blocking layer is more preferable.
The wet film forming method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a dip method, a spray method, a wire bar method, a spin coating method, a roller coating method, a blade coating method, and a gravure coating method can be selected. The law etc. can be mentioned.
As the wet printing method, various methods such as letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, and screen printing can be used.

前記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。 Examples of the method for producing the dispersion liquid of the semiconductor material 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 prepared by dispersing the particulate semiconductor material alone or by dispersing a mixture of the semiconductor material and a resin in water or a solvent.

前記樹脂としては、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樹脂、セルロースエーテル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。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 resin include polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylic acid ester, and methacrylate ester, silicone resins, phenoxy resins, polysulfone resins, polyvinyl butyral resins, polyvinyl formal resins, and polyester resins. , Cellulose ester resin, cellulose ether resin, urethane resin, phenol resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyimide resin and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記溶媒としては、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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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 solvent, ketone solvent, ester solvent, ether solvent, amide solvent, halogenated hydrocarbon solvent, hydrocarbon solvent 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, methyl isobutyl ketone and the like.
Examples of the ester solvent include ethyl formate, ethyl acetate, n-butyl acetate and the like.
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, trichlorethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene and the like. Be done.
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, and p-xylene. , Ethylbenzene, xylene and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.

前記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前記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。
前記酸としては、例えば、塩酸、硝酸、酢酸などが挙げられる。
前記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。
前記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。
An acid, a surfactant, a chelating agent, or the like may be added to the dispersion liquid containing the semiconductor material or the paste containing the semiconductor material obtained by the sol-gel method or the like in order to prevent reaggregation of particles. Good.
Examples of the acid include hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid and the like.
Examples of the surfactant include polyoxyethylene octylphenyl ether and the like.
Examples of the chelating agent include acetylacetone, 2-aminoethanol, ethylenediamine and the like.

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。
前記増粘剤としては、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。
Further, it is also 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, ethyl cellulose and the like.

さらに、前記半導体材料を塗布した後に、前記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。
前記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。
前記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、前記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。
Further, after the semiconductor material is applied, the particles of the semiconductor material are electronically brought into contact with each other and fired in order to improve the film strength and the adhesion to the substrate, or irradiated with microwaves or electron beams. Alternatively, a laser beam can be irradiated. These treatments may be performed individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
When the electron transport layer formed from the semiconductor material is fired, the firing temperature is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. However, if the temperature is too high, the resistance of the substrate increases. It is preferably 30 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, because it may melt or melt. The firing time is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10 minutes or more and 10 hours or less.
When the electron transport layer formed from the 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, irradiation may be performed from the surface side on which the electron transport layer is formed, or from the surface side on which the electron transport layer is not formed.

前記半導体材料からなる電子輸送層を焼成した後、前記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わすことができる。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 the electron transport layer made of the semiconductor material is fired, for the purpose of increasing the surface area of the electron transport layer and increasing the electron injection efficiency from the photosensitizing compound described later into the semiconductor material, for example, an aqueous solution of titanium tetrachloride or the like. Chemical plating using a mixed solution with an organic solvent or electrochemical plating treatment using an aqueous solution of titanium trichloride may be performed.
A film obtained by sintering a semiconductor material having a diameter of several tens of nm can form a porous state. 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 representing the actual area inside the porous medium with respect to the area of the semiconductor particles coated on the first substrate. Therefore, the roughness factor is preferably larger, but is preferably 20 or more in relation to the average thickness of the electron transport layer.

また、電子輸送性材料の粒子には、リチウム化合物をドーピングしてもよい。具体的には、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホンイミド)化合物の溶液を、スピンコートなどを用いて電子輸送性材料の粒子の上に堆積させ、その後焼成処理する方法である。
リチウム化合物としては、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、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホンイミド)、過塩素酸リチウム、ヨウ化リチウムなどが挙げられる。
Further, the particles of the electron transporting material may be doped with a lithium compound. Specifically, it is a method in which a solution of a lithium bis (trifluoromethanesulfonimide) compound is deposited on particles of an electron-transporting material using spin coating or the like, and then fired.
The lithium compound is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include lithium bis (trifluoromethanesulfonimide), lithium perchlorate and lithium iodide.

<<その他の成分>>
前記その他の成分としては、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、光増感化合物などが挙げられる。
<< Other ingredients >>
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include photosensitizing compounds.

<<<光増感化合物>>>
前記光増感化合物は、出力や光電変換効率の更なる向上のため、前記電子輸送層を構成する前記半導体材料の表面に、光増感化合物を吸着される。
前記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、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(7)、下記構造式(8)、下記構造式(9)で表される化合物、更に下記一般式(7)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。
<<< Photosensitizer >>>
The photosensitizer 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 photoexcited by light irradiated to the photoelectric conversion element, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include the following known compounds. Be done.
Specifically, J. Phys. Chem. C, 7224, Vol. 111 (2007) and the like, the coumarin compound, Chem. Commun. , 4887 (2007), etc., J. Mol. Am. Chem. Soc. , 12218, Vol. 126 (2004), Chem. Commun. , 3036 (2003), Angew. Chem. Int. Ed. , 1923, Vol. 47 (2008) and the like. Am. Chem. Soc. , 16701, Vol. 128 (2006), J. Mol. Am. Chem. Soc. , 14256, Vol. 128 (2006) and the like, thiophene compound, cyanine dye, merocyanine dye, 9-arylxanthene compound, triarylmethane compound, J. Mol. Phys. Chem. , 2342, Vol. 91 (1987), J. Mol. Phys. Chem. B, 6272, Vol. 97 (1993), Electrical. Chem. , 31, Vol. 537 (2002), J. Mol. Porphyrins Phthalocyanines, 230, Vol. 3 (1999), Angew. Chem. Int. Ed. , 373, Vol. 46 (2007), Langmuir, 5436, Vol. Examples thereof include the phthalocyanine compound and the porphyrin compound described in 24 (2008) and the like.
Among these, metal complex compounds, coumarin compounds, polyene compounds, indolin compounds, and thiophene compounds are preferable, and are represented by the following structural formulas (7), the following structural formulas (8), and the following structural formulas (9) manufactured by Mitsubishi Paper Co., Ltd. The compound to be used, and the compound containing the following general formula (7) are more preferable. In addition, these photosensitizer compounds may be used alone or may be used in mixture of 2 or more types.

・・・構造式(7) ... Structural formula (7)

・・・構造式(8) ... Structural formula (8)

・・・構造式(9) ... Structural formula (9)

・・・一般式(7)
ただし、前記一般式(7)中、X及びXは酸素原子、硫黄原子、セレン原子を表す。R11は置換基を有していてもよいメチン基を表し、R12は置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、ヘテロ環基を表し、R13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し、Z及びZは環状構造を形成する置換基を表し、mは0から2の整数を表す。
・ ・ ・ General formula (7)
However, in the general formula (7), X 1 and X 2 represent an oxygen atom, a sulfur atom, and a selenium atom. R 11 represents a methine group which may have a substituent, R 12 represents an alkyl group, an aryl group and a heterocyclic group which may have a substituent, and R 13 represents a carboxylic acid, a sulfonic acid, and the like. It represents an acidic group such as a phosphonic acid, a boronic acid, or a phenol, Z 1 and Z 2 represent a substituent forming a cyclic structure, and m represents an integer from 0 to 2.

前記R11における置換基としては、例えば、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。
前記R12における置換基としてのアルキル基としては、例えば、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、例えば、前述のものが挙げられる。
前記Zとしては、例えば、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。前記Zにおける前記縮合炭化水素系化合物、前記ヘテロ環における置換基としては、例えば、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。
前記Zとしては、例えば、下記に示す(A−1)〜(A−22)などが挙げられる。
Examples of the substituent in R 11 include an aryl group such as a phenyl group and a naphthyl group, and a heterocycle such as a thienyl group and a frill group.
Examples of the alkyl group as the substituent in R 12 include a methyl group, an ethyl group, a 2-propyl group and a 2-ethylhexyl group, and examples of the aryl group and the heterocyclic group include the above-mentioned ones.
Examples of the Z 1 include condensed hydrocarbon compounds such as a benzene ring and a naphthalene ring, and a heterocycle such as a thiophene ring and a furan ring, each of which may have a substituent. Examples of the condensed hydrocarbon compound in Z 1 and the substituent in the heterocycle include alkoxy groups such as the above-mentioned alkyl group, methoxy group, ethoxy group and 2-isopropoxy group.
Examples of the Z 2 include (A-1) to (A-22) shown below.

前記一般式(7)で表される光増感化合物の具体例としては、例えば、以下に示す例示化合物(B−1)〜(B−36)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。 Specific examples of the photosensitizing compound represented by the general formula (7) include, but are limited to, the following exemplified compounds (B-1) to (B-36). is not it. These may be used alone or in combination of two or more.

前記電子輸送層の前記半導体材料の表面に、前記光増感化合物を吸着させる方法としては、例えば、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。前記光増感化合物の溶液中、又は前記光増感化合物の分散液中に、前記半導体材料を形成した前記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。前記光増感化合物の溶液、又は前記光増感化合物の分散液を、前記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。 As a method of adsorbing the photosensitizer compound on the surface of the semiconductor material of the electron transport layer, for example, an electron containing the semiconductor material in a solution of the photosensitizer compound or a dispersion liquid of the photosensitizer compound. A method of immersing the transport layer, a method of applying a solution of a photosensitizing compound, or a method of applying a dispersion of a photosensitizing compound to an electron transport layer and adsorbing it can be used. In the case of a method of immersing the electron transport layer having the semiconductor material formed in the solution of the photosensitizer compound or the dispersion liquid of the photosensitizer compound, a dipping method, a dip method, a roller method, or an air knife method. Etc. can be used. In the case of a method in which the solution of the photosensitizer compound or the dispersion liquid of the photosensitizer compound is applied to the electron transport layer and adsorbed, the wire bar method, the slide hopper method, the extrusion method, the curtain method, or the spin method is used. A method, a spray method, or the like can be used. It can also be adsorbed in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like.

前記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。
前記縮合剤としては、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 photosensitizer compound on the semiconductor material, a condensing agent may be used in combination.
The condensing agent physically or chemically acts on the surface of the semiconductor material to have a catalytic action such as binding a photosensitizer compound, or acts stoichiometrically to move the chemical equilibrium advantageously. It may be any of them. Further, a thiol, a hydroxy compound or the like may be added as a condensation aid.

前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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 that dissolves or disperses the photosensitizing compound include water, an alcohol solvent, a ketone solvent, an ester solvent, an ether solvent, an amide solvent, a halogenated hydrocarbon solvent, and a hydrocarbon solvent.
Examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, isopropyl alcohol and the like.
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like.
Examples of the ester solvent include ethyl formate, ethyl acetate, n-butyl acetate and the like.
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, trichlorethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene and the like. Be done.
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, and p-xylene. , Ethylbenzene, xylene and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.

前記光増感化合物は、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。
前記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または長鎖アルキルホスホン酸が好ましい。
前記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 the photosensitizer, there are some that work more effectively if the aggregation between the compounds is suppressed. Therefore, an aggregation dissociator may be used in combination.
The coagulation / 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 alkylcarboxylic acids and long-chain alkylphosphonic acids are preferable.
The content of the coagulation dissociator 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 photosensitizer compound.

前記電子輸送層を構成する前記半導体材料の表面に、前記光増感化合物、又は、前記光増感化合物及び前記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 photosensitizer compound, or the photosensitizer compound and the coagulation dissociator 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 5 seconds or more and 1,000 hours or less, more preferably 10 seconds or more and 500 hours or less, and further preferably 1 minute or more and 150 hours or less. The step of adsorbing is preferably performed in a dark place. Further, the step of adsorbing may be carried out by standing still or while stirring.
The method of stirring is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a method using a stirrer, a ball mill, a paint conditioner, a sand mill, an attritor, a disperser, an ultrasonic dispersion, and the like. Be done.

<第2の電極>
前記第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。
前記第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。
前記金属としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウムなどが挙げられる。
前記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。
前記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。
前記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 second electrode can be formed on the hole transport layer or on the metal oxide in the hole transport layer. Further, as the second electrode, the same one as that of the first electrode can be used, and a support is not always necessary 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, graphene and the like.
Examples of the conductive metal oxide include ITO, FTO, ATO and the like.
Examples of the conductive polymer include polythiophene and polyaniline.
These may be used alone or in combination of two or more.

前記第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、ラミネート、蒸着、CVD、貼り合わせなどの手法により形成可能である。
本発明の光電変換素子においては、前記第1の電極と前記第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。前記第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、前記第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。
The second electrode can be formed by a method such as coating, laminating, vapor deposition, CVD, or laminating on the hole transport layer as appropriate, depending on the type of material used and the type of hole transport layer.
In the photoelectric conversion element of the present invention, 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 the incident light is incident from the first electrode side is preferable. In this case, it is preferable to use a material that reflects light on the second electrode side, and a metal, glass, plastic, or a metal thin film on which a conductive oxide is vapor-deposited is preferably used. It is also an effective means to provide an antireflection layer on the incident light side.

<第2の基板>
前記第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、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。前記第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。
前記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、ウォーターブラスト法、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。
前記第2の基板と後述する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 board>
The second substrate is not particularly limited, and known ones can be used, and examples thereof include substrates such as glass, plastic film, and ceramics. The joint portion between the second substrate and the sealing member may form an uneven portion in order to improve the adhesion.
The method for forming the uneven portion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a sandblasting method, a waterblasting method, abrasive paper, a chemical etching method, and a laser processing method.
As a means for improving the adhesion between the second substrate and the sealing member described later, for example, organic substances on the surface may be removed or hydrophilicity may be improved. The means for removing the organic matter 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.

<封止部材>
前記封止部材は、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の電極を光電変換素子の外部環境から遮蔽する。
<Sealing member>
The sealing member shields at least the electron transport layer, the hole transport layer, and the second electrode from the external environment of the photoelectric conversion element.

前記封止部材としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、低融点ガラス樹脂などが挙げられる。
前記アクリル樹脂の硬化物は、分子内にアクリル基を有するモノマーあるいはオリゴマーが硬化されたものであれば、公知のいずれの材料でも使用することが可能である。
前記エポキシ樹脂の硬化物は、分子内にエポキシ基を有するモノマーあるいはオリゴマーが硬化されたものであれば、公知のいずれの材料でも使用することが可能である。
Examples of the sealing member include acrylic resin, epoxy resin, and low melting point glass resin.
As the cured product of the acrylic resin, any known material can be used as long as the monomer or oligomer having an acrylic group in the molecule is cured.
As the cured product of the epoxy resin, any known material can be used as long as the monomer or oligomer having an epoxy group in the molecule is cured.

前記エポキシ樹脂としては、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、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、加熱を行うことは可能であり、紫外線硬化した後であっても加熱を行うことが好ましい。
また、前記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 and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include water-dispersed type, solvent-free type, solid type, thermosetting type, hardener mixed type and ultraviolet curable type. Be done. Among these, the thermosetting type and the ultraviolet curable type are preferable, and the ultraviolet curable type is more preferable. It is possible to heat it, and it is preferable to heat it even after it has been cured by ultraviolet rays.
Examples of the epoxy resin include bisphenol A type, bisphenol F type, novolak type, cyclic aliphatic type, long-chain aliphatic type, glycidylamine type, glycidyl ether type, and glycidyl ester type. These may be used alone or in combination of two or more.

前記エポキシ樹脂は、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。
前記アミン系硬化剤は、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。
前記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。
前記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, if necessary.
Examples of the curing agent include amine-based, acid anhydride-based, polyamide-based, and other curing agents.
Examples of the amine-based curing agent include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine and triethylenetetramine, and aromatic polyamines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone.
Examples of the acid anhydride-based curing agent include phthalic anhydride, tetra and hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, pyromellitic anhydride, hetic anhydride, dodecenyl succinic anhydride and the like. Be done.
Examples of the other curing agent include imidazoles and polyethercaptans. These may be used alone or in combination of two or more.

前記添加剤としては、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 additive include a filler, a gap agent, a polymerization initiator, a desiccant (moisture absorbent), a curing accelerator, a coupling agent, a flexible agent, a colorant, a flame retardant aid, and oxidation. Examples include inhibitors and organic solvents. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, fillers, gap agents, curing accelerators, polymerization initiators and desiccants (moisture absorbents) are preferable, and fillers and polymerization initiators are particularly preferable.

前記充填材としては、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、前記封止部材に前記充填材や前記ギャップ剤、前記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、前記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。
The filler is effective in suppressing the infiltration of water and oxygen in the external environment, reduces volume shrinkage during curing, reduces the amount of gas generated during curing or heating, and has mechanical strength. It is possible to obtain effects such as improvement, control of thermal conductivity and fluidity, and it is very effective in the present invention as well in maintaining a stable output in various environments.
The output characteristics and durability of the photoelectric conversion element can ignore not only the influence of moisture and oxygen that enter the inside of the photoelectric conversion element from the external environment, but also the influence of gas generated during curing and heating of the sealing member. Can not. In particular, the influence of the gas generated during heating has a great influence on the output characteristics when stored in a high temperature environment.
In this case, by incorporating the filler, the gap agent, and the desiccant in the sealing member, these themselves can suppress the infiltration of water and oxygen, and the amount of the sealing member used can be reduced. The effect of reducing the generation of gas 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.

前記充填材としては、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 known materials can be used. For example, crystalline or amorphous silica, talc, alumina, aluminum nitride, silicon nitride, calcium silicate, calcium carbonate and the like can be used. Inorganic fillers are preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.

前記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。前記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、前記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 0.1 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 5 μm or less. When the average primary particle size of the filler is 0.1 μm or more and 10 μm or less, the effect of suppressing the invasion of water and oxygen can be sufficiently obtained, the viscosity becomes appropriate, and the adhesion and desorption with the substrate are achieved. It is also effective for improving foamability, controlling the width of the sealing portion, and workingability.

前記充填材の含有量としては、封止部材の全量に対して、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。前記充填材の含有量が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。 The content of the filler is preferably 10 parts by mass or more and 90 parts by mass or less, and more preferably 20 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to the total amount of the sealing member. 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 infiltration of water and oxygen is sufficiently obtained, the viscosity is appropriate, and the adhesion and workability are also good.

前記ギャップ剤とは、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、前記第1の基板、又は前記第1の電極の上に、前記封止部材を付与し、その上に前記第2の基板を載せて封止を行う場合、前記エポキシ樹脂に前記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前記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 referred to as a gap control agent or a spacer agent, and can control the gap in the sealing portion. For example, when the sealing member is applied on the first substrate or the first electrode and the second substrate is placed on the sealing member for sealing, the gap agent is applied to the epoxy resin. By mixing the above, the gap of the sealing portion is aligned with the size of the gap agent, so that the gap of the sealing portion can be easily controlled.

前記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, has a uniform particle size, and has high solvent resistance and heat resistance. Those having a high affinity with the epoxy resin and having a spherical particle shape are preferable. Specific examples thereof include glass beads, silica fine particles, and organic resin fine particles. These may be used alone or in combination of two or more.

前記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.

前記重合開始剤は、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。熱を用いて重合を開始させるものを熱重合開始剤、光を用いて重合を開始させるものを光重合開始剤と称することがある。
前記熱重合開始剤は、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。このような開始剤を熱カチオン重合開始剤と称することがある。
前記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。
The polymerization initiator is a material added for the purpose of initiating polymerization using heat or light. Those that initiate polymerization using heat may be referred to as thermal polymerization initiators, and those that initiate polymerization using light may be referred to as photopolymerization initiators.
The thermal polymerization initiator is a compound that generates active species such as radicals and cations by heating, and specifically, an azo compound such as 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN) or benzoyl peroxide (AIBN). Peroxides such as BPO) are used. Such an initiator may be referred to as a thermal cationic polymerization initiator.
As the thermal cationic polymerization initiator, a benzenesulfonic acid ester, an alkylsulfonium salt, or the like is used.

一方、前記光重合開始剤は、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。前記エポキシ樹脂に前記光カチオン重合開始剤を混合し、光照射を行うと前記光カチオン重合開始剤が分解して、強酸を発生し、酸が前記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, in the case of an epoxy resin, a photocationic polymerization initiator is preferably used as the photopolymerization initiator. When the photocationic polymerization initiator is mixed with the epoxy resin and irradiated with light, the photocationic polymerization initiator is decomposed to generate a strong acid, and the acid causes the epoxy resin to polymerize, and the curing reaction proceeds. .. The photocationic polymerization initiator has the effects of less volume shrinkage during curing, no oxygen inhibition, and high storage stability.

前記光カチオン重合開始剤としては、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・アルミニウム錯体等が挙げられる。
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。
前記光酸発生剤は、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.
Further, a photoacid generator having a function of generating an acid by irradiating with light can also be used.
The photoacid generator acts as an acid for initiating cationic polymerization, and examples thereof include onium salts such as an ionic sulfonium salt type and an iodonium salt type composed of a cation part and an anion part. These may be used alone or in combination of two or more.

前記重合開始剤の含有量としては、前記封止部材全量に対し、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。 The content of the polymerization initiator is preferably 0.5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, and more preferably 1 part by mass or more and 5 parts by mass or less, based on the total amount of the sealing member. When the content of the polymerization initiator is 0.5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, curing proceeds appropriately, the residual uncured material can be reduced, and the amount of gas generated is prevented from becoming excessive. It is possible and effective.

前記乾燥剤は、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。
前記乾燥剤としては、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。これらの中でも、吸湿量が多いゼオライトが好ましい。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。
The desiccant is also called a hygroscopic agent, and is a material having a function of physically or chemically adsorbing and absorbing moisture. By containing the desiccant in the sealing member, the moisture resistance can be further enhanced or the outgas can be contained. It is effective because the effect can be reduced in some cases.
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. Among these, zeolite having a large amount of moisture absorption is preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

前記硬化促進剤は、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。
前記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)や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。
The curing accelerator, also called a curing catalyst, is used for the purpose of increasing the curing rate, and is mainly used for thermosetting epoxy resins.
Examples of the curing accelerator include DBU (1,8-diazabicyclo (5,4,0) -undesen-7) and DBN (1,5-diazabicyclo (4,3,0) -nonen-5). Tertiary amines or tertiary amine salts, imidazole systems such as 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole, triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium, tetraphenylborate, etc. Examples thereof include phosphine or phosphonium salt. These may be used alone or in combination of two or more.

前記カップリング剤は、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。 The coupling agent has an effect of enhancing the molecular binding force, and examples thereof include a silane coupling agent, for example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycid. Xipropylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N -(2-Aminoethyl) 3-aminopropylmethyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, N- (2- (vinylbenzylamino) ethyl) 3 Examples thereof include silane coupling agents such as −aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more.

前記低融点ガラス樹脂は、樹脂塗布後に550℃程度の焼成工程により、樹脂成分を分解させた後、赤外線レーザ等により溶融させながら、ガラス基板と密着させる。この時、低融点ガラス成分は金属酸化物層の内部に拡散し、物理的に接合されることで、高い封止性能を得ることができる。また、樹脂成分が消失していることで、アクリル樹脂やエポキシ樹脂のようなアウトガスが発生しないことで、光電変換素子を劣化させることがない。 The low melting point glass resin is brought into close contact with the glass substrate while being melted by an infrared laser or the like after the resin component is decomposed by a firing step of about 550 ° C. after the resin is applied. At this time, the low melting point glass component diffuses inside the metal oxide layer and is physically bonded, so that high sealing performance can be obtained. Further, since the resin component has disappeared, outgas such as acrylic resin and epoxy resin is not generated, so that the photoelectric conversion element is not deteriorated.

前記封止部材は、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。
As the sealing member, an epoxy resin composition commercially available as a sealing material, a sealing material or an adhesive is known, and it can be effectively used in the present invention as well. Among them, there are epoxy resin compositions developed and commercially available for applications such as solar cells and organic EL devices, which can be used particularly effectively in the present invention.
Examples of the commercially available products include trade names: TB3118, TB3114, TB3124, TB3125F (manufactured by ThreeBond Co., Ltd.), WorldRock5910, WorldRock5920, WorldRock8723 (manufactured by Kyoritsu Kagaku Sangyo Co., Ltd.), WB90US (P) (above, (Made by Moresco), etc.
Further, 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.

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。
前記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。
Further, in the present invention, a sheet-shaped encapsulant can also be effectively used.
The sheet-shaped encapsulant has an epoxy resin layer formed on the sheet in advance, and glass, a film having a high gas barrier property, or the like is used for the sheet, which corresponds to the substrate in the present invention. The sealing member and the substrate can be formed at once by attaching the sheet-shaped sealing material on the photoelectric conversion element or the second electrode of the photoelectric conversion element module and then curing the sheet-shaped sealing material. Depending on the formation pattern of the epoxy resin layer formed on the sheet, it is possible to form a structure in which a gap is provided inside the photoelectric conversion element, which is effective.

前記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 least at a position where the electron transport layer, the hole transport layer, and the second electrode are shielded from the external environment of the photoelectric conversion element, depending on the purpose. It can be appropriately selected. 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 may be arranged above the second electrode and sealed. The member 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.
In the latter configuration in which the substrate is arranged and the sealing member is provided on the outer edge thereof, a gap portion can be provided inside the photoelectric conversion element or the photoelectric conversion element module. Oxygen and humidity can be controlled in the voids, which 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 to contain oxygen in the void portion. By containing oxygen, the hole transport function of the hole transport layer can be stably maintained for 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 voids inside the photoelectric conversion element provided by sealing is effective if it contains oxygen, but is 1.0% by volume or more and 21.0% by volume or less. It is preferably 3.0% by volume or more and 15.0% by volume or less.

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 oxygen concentration in the void formed by the sealing can be measured by, for example, an atmospheric pressure ionization mass spectrometer (API-MS). Specifically, the photoelectric conversion element or the photoelectric conversion element module is installed in a chamber filled with an inert gas, the seal is opened in the chamber, and the gas in the chamber is quantitatively analyzed by API-MS. The oxygen concentration can be obtained by quantifying all the components in the gas contained in the voids and calculating the ratio of oxygen to the total.
As the gas other than oxygen, an inert gas is preferable, and nitrogen, argon and the like can be mentioned.

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 in improving the output and its durability.
The dew point is defined as the temperature at which condensation begins when a gas containing water vapor is cooled. The dew point is preferably 0 ° C. or lower, more preferably −20 ° C. or lower. The lower limit is preferably −50 ° C. or higher.

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. The passivation layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, aluminum oxide, silicon nitride, silicon oxide and the like 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。 The method for forming the sealing member is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a dispensing method, a wire bar method, a spin coating method, a roller coating method, a blade coating method, a gravure coating method, etc. Examples include letterpress, offset, intaglio, rubber plate, and screen printing.

<その他の部材>
前記その他の部材としては、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。
<Other parts>
The other members are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

[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]
Hereinafter, an example of the photoelectric conversion element of the present invention will be described with reference to the drawings. 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を有する。第1の電極2上には電子輸送層4を有し、電子輸送層4を構成する電子輸送材料の表面に光増感化合物5を有している。電子輸送層4の上部及び内部にはホール輸送層6を有し、ホール輸送層6の上に第2の電極7を有している。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は第1の電極2との間で封止部材8によって固定される。図1に示す光電変換素子101は、第2の電極7及び第2の基板9の間に中空部を有する。中空部を有することにより、中空部内の水分量や酸素濃度を制御することが可能になり、発電性能やその耐久性を向上できるメリットがある。さらに、第2の電極7と第2の基板9が接触していないため、第2の電極7の剥離や破壊を防止することができる。
中空部内の酸素濃度としては、特に制限はなく、自由に選択できるが、0%以上21%以下が好ましく、0.05%以上10%以下がより好ましく、0.1%以上5%以下が更に好ましい。
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。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a photoelectric conversion element of the present invention.
As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element 101 has a first electrode 2 on the first substrate 1. The electron transport layer 4 is provided on the first electrode 2, and the photosensitizer compound 5 is provided on the surface of the electron transport material constituting the electron transport layer 4. A hole transport layer 6 is provided above and inside the electron transport layer 4, and a second electrode 7 is provided on the hole transport layer 6. A second substrate 9 is arranged above the second electrode 7, and the second substrate 9 is fixed to and from the first electrode 2 by a sealing member 8. The photoelectric conversion element 101 shown in FIG. 1 has a hollow portion between the second electrode 7 and the second substrate 9. By having the hollow portion, it is possible to control the amount of water and the oxygen concentration in the hollow portion, and there is an advantage that the power generation performance and its durability can be improved. Further, since the second electrode 7 and the second substrate 9 are not in contact with each other, it is possible to prevent the second electrode 7 from being peeled off or broken.
The oxygen concentration in the hollow portion is not particularly limited and can be freely selected, but is preferably 0% or more and 21% or less, more preferably 0.05% or more and 10% or less, and further preferably 0.1% or more and 5% or less. preferable.
Although not shown, the first electrode 2 and the second electrode 7 each have a path conducting to the electrode take-out 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、第1の基板1と電子輸送層4との間にホールブロッキング層3を有している。ホールブロッキング層3を有することにより、電子とホールの再結合を防止することができ、発電性能の向上に有効である。図2に示される光電変換素子は、図1と同様に第2の電極7及び第2の基板9の間に中空部を有する。 FIG. 2 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention, and has a hole blocking layer 3 between the first substrate 1 and the electron transport layer 4. By having the hole blocking layer 3, it is possible to prevent the recombination of electrons and holes, which is effective in improving the power generation performance. The photoelectric conversion element shown in FIG. 2 has a hollow portion between the second electrode 7 and the second substrate 9 as in FIG. 1.

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り、封止部の中空部を設けずに、図2の中空部を封止部材8で覆った場合の一例である。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により形成できる。この場合、封止内部の中空部を完全に無くしてもよいし、中空部を一部残してもよい。このように、ほぼ全面を封止部材で覆うことにより、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可能になる。 FIG. 3 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention, and is an example in which the hollow portion of FIG. 2 is covered with the sealing member 8 without providing the hollow portion of the sealing portion. .. For example, the sealing member 8 can be formed by applying the sealing member 8 to the entire surface on the second electrode 7 and providing the second substrate 9 on the entire surface, or by using the above-mentioned sheet-shaped sealing material. In this case, the hollow portion inside the seal may be completely eliminated, or a part of the hollow portion may be left. By covering almost the entire surface with the sealing member in this way, it is possible to reduce peeling or breakage of the second substrate 9, and it is possible to increase the mechanical strength of the photoelectric conversion element.

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り、封止部材8が第1の基板1と第2の基板9に接着されている。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、水分や酸素の浸入を防ぐ封止効果をより一層高める効果も得ることができる。 FIG. 4 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention, in which the sealing member 8 is adhered to the first substrate 1 and the second substrate 9. With such a configuration, the adhesiveness of the sealing member 8 to the substrate is increased, and the effect of increasing the mechanical strength of the photoelectric conversion element can be obtained. Further, by increasing the adhesion, it is possible to obtain an effect of further enhancing the sealing effect of preventing the infiltration of water and oxygen.

(光電変換素子モジュール)
本発明の光電変換素子を以下のように構成した光電変換素子モジュールとすることができる。
本発明の光電変換素子を用いた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、かつ直列又は並列に接続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、下記一般式(1a)及び(1b)の少なくともいずれかで表される環状アルカリ金属塩化合物と、下記一般式(2)で表される塩基性化合物とを含有するホール輸送層を有し、第1の基板、第2の基板、第1の電極、第2の電極、ホールブロッキング層、及び電子輸送層とを有し、さらに必要に応じて、封止部材、その他の部材を有する。
・・・一般式(1a)
ただし、前記一般式(1a)中、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、又はセシウムを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(1b)
ただし、前記一般式(1b)中、Mは、有機カチオンを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(2)
ただし、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す。
(Photoelectric conversion element module)
The photoelectric conversion element of the present invention can be a photoelectric conversion element module having the following configuration.
The photoelectric conversion element module using the photoelectric conversion element 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 connected in series or in parallel, and the plurality of photoelectric conversion elements are described. Has a hole transport layer containing a cyclic alkali metal salt compound represented by at least one of the following general formulas (1a) and (1b) and a basic compound represented by the following general formula (2). It has a first substrate, a second substrate, a first electrode, a second electrode, a hole blocking layer, and an electron transporting layer, and further has a sealing member and other members, if necessary.
... General formula (1a)
However, in the general formula (1a), M represents lithium, sodium, potassium, or cesium, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and may be a carbonyl group, a sulfonyl group, or It represents a sulfone group, X 3 may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.
... General formula (1b)
However, in the general formula (1b), M represents an organic cation, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and represent a carbonyl group, a sulfonyl group, or a sulfone group, and X. 3, may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.
・ ・ ・ General formula (2)
However, in the general formula (2), Ar 1 and Ar 2 represent an aryl group which may have a substituent.

前記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。 The configuration of each layer of the photoelectric conversion element module can be the same as that of the photoelectric conversion element.

前記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。
また、前記光電変換素子モジュールは、ホールブロッキング層を設ける場合には、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、一の前記光電変換素子における前記第1の電極と、他の前記光電変換素子における前記第2の電極とが、少なくとも前記ホール輸送層から前記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る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 are extended from each other in at least two photoelectric conversion elements adjacent to each other.
Further, when the hole blocking layer is provided, the photoelectric conversion element module has, in at least two photoelectric conversion elements adjacent to each other, the first electrode in one of the photoelectric conversion elements and the other photoelectric conversion element. The second electrode may be electrically connected by a conductive portion penetrating at least from the hole transport layer to the hole blocking layer.

前記光電変換素子モジュールは、一対の基板を有し、かつ直列又は並列に接続された光電変換素子配置領域を前記一対の基板の間に有し、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 has a pair of substrates and has a photoelectric conversion element arrangement region connected in series or in parallel between the pair of substrates, and the sealing member is sandwiched between the pair of substrates. Can be configured.

[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]
Hereinafter, an example of the photoelectric conversion element module of the present invention will be described with reference to the drawings. 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5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5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5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。
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a photoelectric conversion element module of the present invention, and is an example showing 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. 5, the hole transport layer 6 is formed, the penetrating portion 11 is formed, and then the second electrode 7 is formed, whereby the second electrode material is introduced into the penetrating portion 11 and adjacent to the second electrode material. It can be made conductive with the first electrode 2b of the cell. Although not shown in FIG. 5, the first electrode 2a and the second electrode 7b have a path conducting to the electrode of the adjacent cell or the output take-out terminal.

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。
The penetrating portion 11 may penetrate the first electrode 2 and reach the first substrate 1, or may stop processing inside the first electrode 2 and may not reach the first substrate 1. May be good.
When the shape of the penetrating portion 11 is a micropore that penetrates the first electrode 2 and reaches the first substrate 1, if the total opening area of the micropores becomes too large with respect to the area of the penetrating portion 11, the first As the film cross-sectional area of the electrode 2 of 1 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 penetrating portion 11 is preferably 5/100 or more and 60/100 or less.

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。 The method for forming the penetrating portion 11 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a sandblasting method, a waterblasting method, abrasive paper, a chemical etching method, and a laser processing method. 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 and with good reproducibility. Further, when the penetration portion 11 is formed, 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. As a result, it is not necessary to provide a mask at the time of laminating, and removal and formation of the fine penetrating portion 11 can be easily performed at the same time.

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、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6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。
封止部材12は、封止部材8と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
FIG. 6 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 a sealing member 12 is provided in a gap between cells like a beam. This is an example showing a cross section of a part of the provided photoelectric conversion element module.
When a gap is provided between the second electrode 7 and the second substrate 9 as shown in FIG. 2, the second electrode 7 can be prevented from peeling or breaking, but the mechanical strength of the sealing is lowered. May be done. On the other hand, when the space between the second electrode 7 and the second substrate 9 is filled with a sealing member as shown in FIG. 3, 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 power generation, it is effective to increase the area of the photoelectric conversion element module, but when there is a gap, a decrease in mechanical strength is unavoidable.
Therefore, by providing the sealing member 12 like a beam as shown in FIG. 6, it is possible to prevent peeling or breakage of the second electrode 7 and increase the mechanical strength of the sealing, which is effective. is there.
The sealing member 12 may be made of the same material as the sealing member 8 or may be made of a different material.

(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 has the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module of the present invention, and further has other devices as needed.

(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有し、更に必要に応じてその他の装置を有する。
(Power supply module)
The power supply module of the present invention has the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module of the present invention, and further has other devices as needed.

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7には、前記電子機器として、マウスを用いた一例を示す。
図7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、さらに蓄電デバイス(電気二重層キャパシタと称することもある)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8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 the photoelectric conversion element of the present invention, the photoelectric conversion element module, and an electronic device having a device operated by the electric power obtained by generating electric power thereof will be described.
FIG. 7 shows an example in which a mouse is used as the electronic device.
As shown in FIG. 7, a photoelectric conversion element, a photoelectric conversion element module, a power supply IC, and a power storage device (sometimes referred to as an electric double layer capacitor) are combined, and the supplied power is used as a power source for a mouse control circuit. Connecting. As a result, the power storage device can be charged when the mouse is not in use, and the mouse can be operated with the electric power, and a mouse that does not require wiring or battery replacement can be obtained. In addition, the weight can be reduced by eliminating the need for batteries, which is effective.
FIG. 8 shows a schematic view 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, and the upper part of the photoelectric conversion element is covered with a transparent housing so that the photoelectric conversion element is exposed to light. It is also possible to mold the entire mouse housing with a transparent resin. The arrangement of the photoelectric conversion element is not limited to this, and 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9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9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10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11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。
The photoelectric conversion element of the present invention, the photoelectric conversion element module, and other embodiments of an electronic device having a device operated by the electric power obtained by generating electricity thereof will be described.
FIG. 9 shows an example in which a keyboard used in a personal computer is used as the electronic device.
As shown in FIG. 9, the photoelectric conversion element, the power supply IC, and the power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power supply of the keyboard control circuit. As a result, the power storage device can be charged when the keyboard is not in use, and the keyboard can be operated with the electric power, and a keyboard that does not require wiring or battery replacement can be obtained. In addition, the weight can be reduced by eliminating the need for batteries, which is effective.
FIG. 10 shows a schematic view 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, and the upper part of the photoelectric conversion element is covered with a transparent housing so that the photoelectric conversion element is exposed to light. It is also possible to mold the entire keyboard housing with transparent resin. The arrangement of the photoelectric conversion element is not limited to this. In the case of a small keyboard in which the space for incorporating the photoelectric conversion element is small, as shown in FIG. 11, it is possible and effective to embed the small photoelectric conversion element in a part of the keys.

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12には、前記電子機器として、センサを用いた一例を示す。
図12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12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。
The photoelectric conversion element of the present invention, the photoelectric conversion element module, and other embodiments of an electronic device having a device operated by the electric power obtained by generating electricity thereof will be described. FIG. 12 shows an example of using a sensor as the electronic device.
As shown in FIG. 12, the photoelectric conversion element, the power supply IC, and the power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power supply of the sensor circuit. This makes it possible to configure the sensor module without the need to connect to an external power source and to replace the battery. As sensing targets, it can be applied to various sensors such as temperature / humidity, illuminance, human sensation, CO 2 , acceleration, UV, noise, geomagnetism, and atmospheric pressure, and is effective. As shown in FIG. 12, the sensor module is configured to periodically sense the measurement target and transmit the read data to a PC, smartphone, or the like by wireless communication.
With the advent of the IoT society, the number of sensors is expected to increase rapidly. Replacing the batteries of these innumerable sensors one by one takes a lot of time and effort, which is not realistic. In addition, the sensor is located in a place where it is difficult to replace the battery, such as a ceiling or a wall, which also deteriorates workability. The ability to supply power with a photoelectric conversion element is also a great advantage. Further, the photoelectric conversion element of the present invention can obtain a high output even in low illuminance and has a small dependence on the light incident angle of the output, so that it has an advantage that the degree of freedom of installation is high.

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、ターンテーブル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。
The photoelectric conversion element of the present invention, the photoelectric conversion element module, and other embodiments of an electronic device having a device operated by the electric power obtained by generating electricity thereof will be described.
FIG. 13 shows an example of using a turntable as the electronic device.
As shown in FIG. 13, the photoelectric conversion element, the power supply IC, and the power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power supply of the turntable circuit. This makes it possible to configure the turntable without the need to connect to an external power source and to replace the battery.
Turntables are used, for example, in showcases for displaying products, but the wiring of the power supply does not look good, and the displayed items must be removed when replacing the batteries, which takes a lot of time and effort. By using the photoelectric conversion element of the present invention, such a problem can be solved and it is effective.

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。また、前述の蓄電デバイスとしては、電気二重層キャパシタを用いて説明したが、リチウムイオンキャパシタを用いてもよい。 The photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention, an electronic device having a device operated by the electric power obtained by generating electric power thereof, and a power supply module have been described above, but these are only a few. The photoelectric conversion element or the photoelectric conversion element module of the present invention is not limited to these applications. Further, as the above-mentioned power storage device, although the electric double layer capacitor has been described, a lithium ion capacitor may be used.

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 or the like that controls the generated current.
Examples of devices that use the power supply device include electronic desk calculators, wristwatches, mobile phones, electronic organizers, and electronic papers.
Further, a power supply device having a photoelectric conversion element can be used as an auxiliary power source for prolonging the continuous use time of the rechargeable or dry battery type electric appliance.

<用途>
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。
<Use>
The photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention can function as a self-supporting power source, and the device can be operated by using the electric power generated by the photoelectric conversion. Since the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention can generate electric power by being 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 while wearing it, and to operate the electronic device even in a place where it is difficult to replace the battery without replacing the battery. In addition, when a dry battery is used, the electronic device becomes heavier and larger in size, which may hinder installation on a wall or ceiling, or portability. However, the photoelectric conversion of the present invention may occur. Since the element and the photoelectric conversion element module are lightweight and thin, the degree of freedom of installation is high, and there is a great advantage in wearing and carrying around.
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, electronic desk calculators, watches, mobile phones, electronic organizers, electronic paper and other display devices, personal computer accessories such as mice and keyboards, various sensor devices such as temperature and humidity sensors and human sensor, and transmission of beacons and GPS. It can be used in combination with many electronic devices such as machines, auxiliary lights, and remote controls.

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。 Since the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention can generate electricity even with low-illuminance light, they can generate electricity indoors or even in a dim shadow, and therefore have a wide range of application. In addition, unlike dry batteries, there is no liquid leakage, and unlike button batteries, there is no accidental ingestion, and safety is high. Further, it can be used as an auxiliary power source for prolonging the continuous use time of rechargeable or dry battery type electric appliances. In this way, by combining the photoelectric conversion element and the photoelectric conversion element module of the present invention and the device that operates by the electric power generated by the photoelectric conversion, the weight is reduced, the usability is good, and the degree of freedom of installation is high. It can be reborn as an electronic device that does not require replacement, has excellent safety, and is effective in reducing the environmental burden.

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14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. 14 shows a basic configuration diagram of an electronic device in which a photoelectric conversion element and / or a photoelectric conversion element module of the present invention is combined with a device operated by electric power generated by the photoelectric conversion. This can generate electric power when the photoelectric conversion element is irradiated with light, and can extract electric power. The circuit of the device can be operated by its electric 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14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15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16に示すように、電気二重層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 changes depending on the ambient illuminance, the electronic device shown in FIG. 14 may not be able to operate stably. In this case, as shown in FIG. 15, in order to supply a stable voltage to the circuit side, it is possible and effective to incorporate a power supply IC for the photoelectric conversion element between the photoelectric conversion element and the circuit of the device. ..
However, the photoelectric conversion element can generate electricity if it is irradiated with light having a sufficient illuminance, but if the illuminance sufficient to generate electricity is insufficient, the desired power cannot be obtained, which is also a drawback of the photoelectric conversion element. In this case, as shown in FIG. 16, by mounting a power storage device such as an electric double layer capacitor between the power supply IC and the device circuit, it is possible to charge the power storage device with surplus power from the photoelectric conversion element. Therefore, even when the illuminance 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 stable operation can be performed.
As described above, in an electronic device in which the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module of the present invention is combined with a device circuit, by combining a power supply IC and a power storage device, it is possible to operate even in an environment without a power source. It is not necessary to replace the battery, it can be driven stably, and the advantages 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17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18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17及び図18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 the photoelectric conversion element module of the present invention can also be used as a power supply module and is useful. For example, as shown in FIG. 17, when the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module of the present invention is connected to the 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.
Further, as shown in FIG. 18, by adding a power storage device to the power supply IC, it becomes possible to charge the power storage device with the electric power generated by the photoelectric conversion element, and when the illuminance is too low or the photoelectric conversion element is used. It is possible to configure a power supply module that can supply electric power even when the light does not hit the surface.
The power supply module of the present invention shown in FIGS. 17 and 18 can be used as a power supply module without battery replacement 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)
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、次いで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(20nm)を酸素ガスによる反応性スパッタにより形成した。
次に、酸化チタン(石原産業株式会社製ST−21)3g、アセチルアセトン0.2g、界面活性剤(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時間ビーズミル処理を施し、得られた酸化チタン分散液に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。得られたペーストを、ホールブロッキング層上に平均厚みが約1.5μmになるように塗布し、60℃で乾燥後、空気中、550℃で30分間焼成し、多孔質状の電子輸送層を形成した。
電子輸送層を形成したガラス基板を、B−5で表される光増感化合物120mgと、ケノデオキシコール酸(東京化成株式会社製)150mgにアセトニトリル/t−ブタノール(体積比1:1)混合液を加え攪拌した溶液に浸漬し、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、クロロベンゼン溶液1mLにD−7で表される有機ホール輸送材料(SHT−263、メルク株式会社製)150mM、C−58で表される環状アルカリ金属塩化合物であるリチウムヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホニルイミド(東京化成社製)60mM、H−1で表される塩基性化合物130mMを加えて溶解し、ホール輸送層塗布液を調整した。
次に、光増感化合物を吸着させた電子輸送層上に、ホール輸送層塗布液を用い、スピンコートにより約500nmのホール輸送層を形成した。その後、封止部材が設けられるガラス基板の端部をレーザー加工によりエッチング処理し、さらにレーザー加工により端子取り出し部となるITO層に接続するための貫通孔を形成した。さらに、その上に銀を真空蒸着し、約100nmの第2の電極を形成した。
ガラス基板の端部を、発電領域が取り囲まれるように、紫外線硬化樹脂(TB3118、株式会社スリーボンドホールディングス製)をディスペンサー(2300N、株式会社サンエイテック製)を用いて塗布した。その後、露点マイナス40℃かつ酸素濃度を2.5%に制御したグローブボックス内に移して、紫外線硬化樹脂の上に第2の基板としてのカバーガラスを載せ、紫外線照射により硬化させ、発電領域の封止を行い、図1で示される本発明の光電変換素子1を作製した。
(Example 1)
(Manufacturing of photoelectric conversion element)
Indium-doped tin oxide (ITO) and niob-doped tin oxide (NTO) as the first electrode are sequentially sputtered onto a glass substrate as the first substrate, and then a dense layer made of titanium oxide as the hole blocking layer. (20 nm) was formed by reactive sputtering with oxygen gas.
Next, 3 g of titanium oxide (ST-21 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), 0.2 g of acetylacetone, 0.3 g of a surfactant (polyoxyethylene octylphenyl ether, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 5.5 g of water, A bead mill treatment was carried out with 1.0 g of ethanol for 12 hours, and 1.2 g of polyethylene glycol (# 20,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the obtained titanium oxide dispersion to prepare a paste. The obtained paste is applied onto the hole blocking layer so that the average thickness is about 1.5 μm, dried at 60 ° C., and then calcined in air at 550 ° C. for 30 minutes to form a porous electron transport layer. Formed.
A glass substrate on which an electron transport layer is formed is mixed with 120 mg of a photosensitizing compound represented by B-5 and 150 mg of kenodeoxycholic acid (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) with acetonitrile / t-butanol (volume ratio 1: 1). In addition, it was immersed in a stirred solution and allowed to stand in a dark place for 1 hour to adsorb the photosensitizing compound on the surface of the electron transport layer.
Next, in 1 mL of the chlorobenzene solution, 150 mM of the organic hole transport material (SHT-263, manufactured by Merck Co., Ltd.) represented by D-7, and lithium hexafluoropropane-1 which is a cyclic alkali metal salt compound represented by C-58. , 3-Disulfonylimide (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) 60 mM and 130 mM of the basic compound represented by H-1 were added and dissolved to prepare a hole transport layer coating solution.
Next, on the electron transport layer on which the photosensitizing compound was adsorbed, a hole transport layer coating liquid was used, and a hole transport layer having a diameter of about 500 nm was formed by spin coating. After that, the end portion of the glass substrate on which the sealing member is provided was etched by laser processing, and further, a through hole for connecting to the ITO layer serving as the terminal extraction portion was formed by laser processing. Further, silver was vacuum-deposited on the silver to form a second electrode having a diameter of about 100 nm.
The edge of the glass substrate was coated with an ultraviolet curable resin (TB3118, manufactured by ThreeBond Holdings Co., Ltd.) using a dispenser (2300N, manufactured by Sanei Tech Co., Ltd.) so as to surround the power generation region. After that, it is moved into a glove box having a dew point of -40 ° C and an oxygen concentration controlled to 2.5%, a cover glass as a second substrate is placed on an ultraviolet curable resin, and it is cured by ultraviolet irradiation to generate electricity. Sealing was performed to produce the photoelectric conversion element 1 of the present invention shown in FIG.

(実施例2〜7)
実施例1において、色素、環状アルカリ金属塩化合物、塩基性化合物、及び有機ホール輸送材料を、表1に記載の材料に変更した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子2〜7を作製した。
(Examples 2 to 7)
In Example 1, the photoelectric conversion elements 2 to 7 are the same as in Example 1 except that the dye, the cyclic alkali metal salt compound, the basic compound, and the organic hole transport material are changed to the materials shown in Table 1. Was produced.

(実施例8)
実施例3において、F−11で表される3価のコバルト錯体化合物を10mM添加した以外は、実施例3と同様にして、光電変換素子1を作製した。
(Example 8)
In Example 3, the photoelectric conversion element 1 was produced in the same manner as in Example 3 except that 10 mM of the trivalent cobalt complex compound represented by F-11 was added.

(実施例9)
実施例8において、G−4で表される超原子価ヨウ素化合物を10mM添加した以外は、実施例8と同様にして、光電変換素子9を作製した。
(Example 9)
In Example 8, the photoelectric conversion element 9 was produced in the same manner as in Example 8 except that 10 mM of the hypervalent iodine compound represented by G-4 was added.

(比較例1)
実施例1において、アルカリ金属塩化合物をリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(関東化学株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子10を作製した。
(Comparative Example 1)
The photoelectric conversion element 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the alkali metal salt compound was changed to lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.).

(比較例2)
実施例1において、アルカリ金属塩化合物をカリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(関東化学株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子11を作製した。
(Comparative Example 2)
The photoelectric conversion element 11 was produced in the same manner as in Example 1 except that the alkali metal salt compound was changed to potassium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.).

(比較例3)
実施例1において、塩基性化合物をジメチルアミノピリジン(DMAP、東京化成社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子12を作製した。
(Comparative Example 3)
A photoelectric conversion element 12 was produced in the same manner as in Example 1 except that the basic compound was changed to dimethylaminopyridine (DMAP, manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) in Example 1.

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「開放電圧(Voc)維持率及び最大出力電圧(Pmax)維持率」を測定した。結果を表2に示した。 Next, for each of the manufactured photoelectric conversion elements, the "open circuit voltage (Voc) maintenance rate and maximum output voltage (Pmax) maintenance rate" were measured as follows. The results are shown in Table 2.

[開放電圧(Voc)維持率及び最大出力電圧(Pmax)維持率]
得られた光電変換素子1について、光強度2000lux又は200luxに調整した白色LED照射下で、太陽電池評価システム(As−510−PV03、株式会社エヌエフ回路設計ブロック製)を用いて、IV特性を評価し、初期の開放電圧Voc1及びVoc2(V)、並びに最大出力電力Pmax1及びPmax2(μW/cm)を測定した。
その後、80℃環境下において500時間保存し、その後常温環境に戻して再度同条件の光源におけるIV特性を評価し、高温保存後の開放電圧Voc3及びVoc4(V)、並びに最大出力電力Pmax3及びPmax4(μW/cm)を測定した。
得られたVoc3を初期値であるVoc1で除することにより、「2000luxにおける高温保存後の開放電圧(Voc)維持率」(Voc3/Voc1)を求めた。
また、得られたPmax3を初期値であるPmax1で除することにより、「2000luxにおける高温保存後の最大出力電圧(Pmax)維持率」(Pmax3/Pmax1)を求めた。
得られたVoc4を初期値であるVoc2で除することにより、「200luxにおける高温保存後の開放電圧(Voc)維持率」(Voc4/Voc2)を求めた。
また、得られたPmax4を初期値であるPmax2で除することにより、「200luxにおける高温保存後の最大出力電圧(Pmax)維持率」(Pmax4/Pmax2)を求めた。結果を表2に示す。
[Open circuit voltage (Voc) maintenance rate and maximum output voltage (Pmax) maintenance rate]
The IV characteristics of the obtained photoelectric conversion element 1 are evaluated using a solar cell evaluation system (As-510-PV03, manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd.) under white LED irradiation adjusted to a light intensity of 2000 lux or 200 lux. Then, the initial open circuit voltages Voc1 and Voc2 (V), and the maximum output powers Pmax1 and Pmax2 (μW / cm 2 ) were measured.
After that, it was stored in an environment of 80 ° C. for 500 hours, then returned to a normal temperature environment, and the IV characteristics of the light source under the same conditions were evaluated again. (ΜW / cm 2 ) was measured.
By dividing the obtained Voc3 by the initial value Voc1, the "open-circuit voltage (Voc) maintenance rate after high-temperature storage at 2000 lux" (Voc3 / Voc1) was determined.
Further, by dividing the obtained Pmax3 by the initial value Pmax1, the "maximum output voltage (Pmax) maintenance rate after high temperature storage at 2000 lux" (Pmax3 / Pmax1) was obtained.
By dividing the obtained Voc4 by the initial value of Voc2, the "open-circuit voltage (Voc) maintenance rate after high-temperature storage at 200 lux" (Voc4 / Voc2) was determined.
Further, by dividing the obtained Pmax4 by the initial value Pmax2, the "maximum output voltage (Pmax) maintenance rate after high temperature storage at 200 lux" (Pmax4 / Pmax2) was obtained. The results are shown in Table 2.

表2の結果に示すように、本発明の光電変換素子は、長時間にわたり高温保存した後においても、200 lux乃至2000 luxなどの低照度光を照射しても、開放電圧及び最大出力電圧の維持率が高く、発電安定性が高いこと、即ち、高温保存後において、低照度光での出力低下を抑制することができることを示した。
また、表2の結果から、実施例1〜9は、比較例1〜3と比べると高温度下に晒された前後において低照度光で特性低下を抑制することができることがわかった。実施例6、8、及び9の結果が示すように、2000lux照射時にも高い開放電圧及び最大出力電圧の維持率を示した。これは、多孔質状の電子輸送層における細孔部においては超原子価ヨウ素化合物が、ホール輸送層においてはコバルト錯体化合物が、それぞれで電子受容性化合物を形成することで、高い耐久性を得ることができたためと考えられる。初期特性は低いが、カリウム塩化合物は、高い耐久性を得ることができた。
As shown in the results of Table 2, the photoelectric conversion element of the present invention has a maximum output voltage and an open circuit voltage even after being stored at a high temperature for a long period of time or when irradiated with low-illuminance light such as 200 lux to 2000 lux. It was shown that the maintenance rate is high and the power generation stability is high, that is, it is possible to suppress the decrease in output with low-illuminance light after storage at high temperature.
Further, from the results in Table 2, it was found that, as compared with Comparative Examples 1 to 9, the deterioration of the characteristics of Examples 1 to 9 can be suppressed by low illuminance light before and after exposure to a high temperature. As the results of Examples 6, 8 and 9 show, the maintenance rate of the high open circuit voltage and the maximum output voltage was shown even at the time of 2000 lux irradiation. This is because a hypervalent iodine compound is formed in the pores of the porous electron transport layer, and a cobalt complex compound is formed in the hole transport layer, respectively, to form an electron-accepting compound, thereby obtaining high durability. It is probable that it was possible. Although the initial properties were low, the potassium salt compound was able to obtain high durability.

本発明の態様としては、例えば、以下の通りである。
<1> 下記一般式(1a)及び(1b)の少なくともいずれかで表される環状アルカリ金属塩化合物と、下記一般式(2)で表される塩基性化合物とを含有するホール輸送層を有することを特徴とする光電変換素子である。
・・・一般式(1a)
ただし、前記一般式(1a)中、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、又はセシウムを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(1b)
ただし、前記一般式(1b)中、Mは、有機カチオンを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(2)
ただし、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す。
<2> 前記一般式(1a)で表される環状アルカリ金属塩化合物が、下記一般式(3a)表され、
前記一般式(1b)で表される環状アルカリ金属塩化合物が、下記一般式(3b)で表される、前記<1>に記載の光電変換素子である。
・・・一般式(3a)
ただし、前記一般式(3a)中、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、又はセシウム、を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(3b)
ただし、前記一般式(3b)中、Mは、有機カチオンを表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
<3> 前記Ar及びAr中における前記アリール基が、フェニル基、ナフチル基、及びビフェニル基の少なくともいずれかであり、
前記Ar及びAr中における前記アリール基の置換基が、アルキル基、及びアルコキシ基の少なくともいずれかである、前記<1>から<2>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<4> 前記ホール輸送層が、下記一般式(4)で表される化合物を含有する、前記<1>から<3>のいずれかに記載の光電変換素子である。
・・・一般式(4)
ただし、前記一般式(4)中、R〜R10は、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、メチル基、エチル基、t−ブチル基、及びトリフルオロメチル基の少なくともいずれかを表し、Xは、下記構造式(1)〜(4)のいずれかを表す。
BF・・・構造式(1)
PF・・・構造式(2)
・・・構造式(3)
・・・構造式(4)
<5> 前記ホール輸送層が、下記一般式(5)で表されるペルヨージナン化合物又は下記一般式(6)で表されるジアリールヨードニウム塩を含有する、前記<1>から<4>のいずれかに記載の光電変換素子である。
・・・一般式(5)
ただし、前記一般式(5)中、R〜Rは、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子又はメチル基を表し、R及びRは、互いに同一であっても異なっていてもよく、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。
・・・一般式(6)
ただし、前記一般式(6)中、Xは、下記構造式(1)〜(4)のいずれかを表す。
BF・・・構造式(1)
PF・・・構造式(2)
・・・構造式(3)
・・・構造式(4)
<6> 更に、電子輸送層を有し、
前記電子輸送層が、光増感化合物が吸着された多孔質状の酸化チタン粒子を含有する、前記<1>から<5>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<7> 前記<1>から<6>のいずれかに記載の光電変換素子を有することを特徴とする電子機器である。
<8> 前記<1>から<6>のいずれかに記載の光電変換素子を有することを特徴とする電源モジュールである。
Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> It has a hole transport layer containing a cyclic alkali metal salt compound represented by at least one of the following general formulas (1a) and (1b) and a basic compound represented by the following general formula (2). It is a photoelectric conversion element characterized by this.
... General formula (1a)
However, in the general formula (1a), M represents lithium, sodium, potassium, or cesium, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and may be a carbonyl group, a sulfonyl group, or It represents a sulfone group, X 3 may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.
... General formula (1b)
However, in the general formula (1b), M represents an organic cation, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and represent a carbonyl group, a sulfonyl group, or a sulfone group, and X. 3, may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.
・ ・ ・ General formula (2)
However, in the general formula (2), Ar 1 and Ar 2 represent an aryl group which may have a substituent.
<2> The cyclic alkali metal salt compound represented by the general formula (1a) is represented by the following general formula (3a).
The cyclic alkali metal salt compound represented by the general formula (1b) is the photoelectric conversion element according to <1>, which is represented by the following general formula (3b).
... General formula (3a)
However, in the general formula (3a), M represents lithium, sodium, potassium, or cesium, and X 3 represents an alkenyl group or an arylene group which may have a fluorine atom or a substituent. ..
... General formula (3b)
However, in the general formula (3b), M represents an organic cation, and X 3 represents an alkenyl group or an arylene group which may have a fluorine atom or a substituent.
<3> The aryl group in Ar 1 and Ar 2 is at least one of a phenyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group.
The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <2>, wherein the substituent of the aryl group in Ar 1 and Ar 2 is at least one of an alkyl group and an alkoxy group.
<4> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <3>, wherein the hole transport layer contains a compound represented by the following general formula (4).
・ ・ ・ General formula (4)
However, in the above general formula (4), R 8 to R 10 may be the same or different from each other, and at least one of a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a t-butyl group, and a trifluoromethyl group. Any of them is represented, and X represents any of the following structural formulas (1) to (4).
BF 4 ... Structural formula (1)
PF 6 ... Structural formula (2)
... Structural formula (3)
... Structural formula (4)
<5> Either of the above <1> to <4>, wherein the hole transport layer contains a peryodinane compound represented by the following general formula (5) or a diaryliodonium salt represented by the following general formula (6). The photoelectric conversion element described in 1.
・ ・ ・ General formula (5)
However, in the general formula (5), R 1 to R 5 may be the same or different from each other, represent a hydrogen atom or a methyl group, and R 6 and R 7 may be the same as each other. It may be different and represents a methyl group or a trifluoromethyl group.
・ ・ ・ General formula (6)
However, in the general formula (6), X represents any of the following structural formulas (1) to (4).
BF 4 ... Structural formula (1)
PF 6 ... Structural formula (2)
... Structural formula (3)
... Structural formula (4)
<6> Further, it has an electron transport layer.
The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <5>, wherein the electron transport layer contains porous titanium oxide particles on which a photosensitizing compound is adsorbed.
<7> An electronic device having the photoelectric conversion element according to any one of <1> to <6>.
<8> A power supply module having the photoelectric conversion element according to any one of <1> to <6>.

前記<1>から<6>のいずれかに記載の光電変換素子、前記<7>に記載の電子機器、及び前記<8>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。 According to the photoelectric conversion element according to any one of <1> to <6>, the electronic device according to <7>, and the power supply module according to <8>, the conventional problems can be solved. The object of the present invention can be achieved.

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
1 1st substrate 2, 2a, 2b 1st electrode 3 Hole blocking layer 4 Electron transport layer 5 Photosensitizer 6 Hole transport layer 7, 7a, 7b 2nd electrode 8 Sealing member 9 2nd substrate 10 Void part 11 Penetration part 12 Sealing member 101 Photoelectric conversion element 102 Photoelectric conversion element module

特開2014−14333号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-14333 特開2018−113305号公報JP-A-2018-113305

Claims (7)

下記一般式(1a)及び(1b)の少なくともいずれかで表される環状アルカリ金属塩化合物と、下記一般式(2)で表される塩基性化合物とを含有するホール輸送層を有することを特徴とする光電変換素子。
・・・一般式(1a)
ただし、前記一般式(1a)中、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、又はセシウムを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(1b)
ただし、前記一般式(1b)中、Mは、有機カチオンを表し、X及びXは、互いに同一であっても異なっていてもよく、カルボニル基、スルホニル基、又はスルホン基を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(2)
ただし、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す。
It is characterized by having a hole transport layer containing a cyclic alkali metal salt compound represented by at least one of the following general formulas (1a) and (1b) and a basic compound represented by the following general formula (2). Photoelectric conversion element.
... General formula (1a)
However, in the general formula (1a), M represents lithium, sodium, potassium, or cesium, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and may be a carbonyl group, a sulfonyl group, or It represents a sulfone group, X 3 may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.
... General formula (1b)
However, in the general formula (1b), M represents an organic cation, and X 1 and X 2 may be the same or different from each other, and represent a carbonyl group, a sulfonyl group, or a sulfone group, and X. 3, may have a fluorine atom or a substituent, an alkenyl group, or an arylene group.
・ ・ ・ General formula (2)
However, in the general formula (2), Ar 1 and Ar 2 represent an aryl group which may have a substituent.
前記一般式(1a)で表される環状アルカリ金属塩化合物が、下記一般式(3a)表され、
前記一般式(1b)で表される環状アルカリ金属塩化合物が、下記一般式(3b)で表される、請求項1に記載の光電変換素子。
・・・一般式(3a)
ただし、前記一般式(3a)中、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、又はセシウム、を表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
・・・一般式(3b)
ただし、前記一般式(3b)中、Mは、有機カチオンを表し、Xは、フッ素原子又は置換基を有していてもよい、アルケニル基、又はアリーレン基を表す。
The cyclic alkali metal salt compound represented by the general formula (1a) is represented by the following general formula (3a).
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the cyclic alkali metal salt compound represented by the general formula (1b) is represented by the following general formula (3b).
... General formula (3a)
However, in the general formula (3a), M represents lithium, sodium, potassium, or cesium, and X 3 represents an alkenyl group or an arylene group which may have a fluorine atom or a substituent. ..
... General formula (3b)
However, in the general formula (3b), M represents an organic cation, and X 3 represents an alkenyl group or an arylene group which may have a fluorine atom or a substituent.
前記ホール輸送層が、下記一般式(4)で表される化合物を含有する、請求項1から2のいずれかに記載の光電変換素子。
・・・一般式(4)
ただし、前記一般式(4)中、R〜R10は、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、メチル基、エチル基、t−ブチル基、及びトリフルオロメチル基の少なくともいずれかを表し、Xは、下記構造式(1)〜(4)のいずれかを表す。
BF・・・構造式(1)
PF・・・構造式(2)
・・・構造式(3)
・・・構造式(4)
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 2, wherein the hole transport layer contains a compound represented by the following general formula (4).
・ ・ ・ General formula (4)
However, in the above general formula (4), R 8 to R 10 may be the same or different from each other, and at least one of a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a t-butyl group, and a trifluoromethyl group. Any of them is represented, and X represents any of the following structural formulas (1) to (4).
BF 4 ... Structural formula (1)
PF 6 ... Structural formula (2)
... Structural formula (3)
... Structural formula (4)
前記ホール輸送層が、下記一般式(5)で表されるペルヨージナン化合物又は下記一般式(6)で表されるジアリールヨードニウム塩を含有する、請求項1から3のいずれかに記載の光電変換素子。
・・・一般式(5)
ただし、前記一般式(5)中、R〜Rは、互いに同一であっても異なっていてもよく、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子又はメチル基を表し、R及びRは、互いに同一であっても異なっていてもよく、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。
・・・一般式(6)
ただし、前記一般式(6)中、Xは、下記構造式(1)〜(4)のいずれかを表す。
BF・・・構造式(1)
PF・・・構造式(2)
・・・構造式(3)
・・・構造式(4)
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 3, wherein the hole transport layer contains a periodinan compound represented by the following general formula (5) or a diaryliodonium salt represented by the following general formula (6). ..
・ ・ ・ General formula (5)
However, in the general formula (5), R 1 to R 5 may be the same or different from each other, may be the same or different from each other, represent a hydrogen atom or a methyl group, and represent R. 6 and R 7 may be the same or different from each other and represent a methyl group or a trifluoromethyl group.
・ ・ ・ General formula (6)
However, in the general formula (6), X represents any of the following structural formulas (1) to (4).
BF 4 ... Structural formula (1)
PF 6 ... Structural formula (2)
... Structural formula (3)
... Structural formula (4)
更に、電子輸送層を有し、
前記電子輸送層が、光増感化合物が吸着された多孔質状の酸化チタン粒子を含有する、請求項1から4のいずれかに記載の光電変換素子。
In addition, it has an electron transport layer
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 4, wherein the electron transport layer contains porous titanium oxide particles on which a photosensitizing compound is adsorbed.
請求項1から5のいずれかに記載の光電変換素子を有することを特徴とする電子機器。 An electronic device comprising the photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 5. 請求項1から5のいずれかに記載の光電変換素子を有することを特徴とする電源モジュール。

A power supply module comprising the photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 5.

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