JP2023136056A - Photoelectric conversion elements, photoelectric conversion modules, electronic equipment, and power source modules - Google Patents

Photoelectric conversion elements, photoelectric conversion modules, electronic equipment, and power source modules Download PDF

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裕二 田中
Yuji Tanaka
望 田元
Nozomi Tamoto
直道 兼為
Naomichi Kanei
正人 田中
Masato Tanaka
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Abstract

To provide natural-color photoelectric conversion elements that can inhibit the decrease in output with low-illuminance light after exposure to a high-illuminance light environment.SOLUTION: A photoelectric conversion element has: a first electrode; an electron transport layer containing a compound represented by general formula (2) and at least one of compounds represented by general formulas (1a) and (1b); a hole transport layer; and a second electrode.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

近年、低照度の光でも効率よく発電できる太陽電池に多くの注目を集めている。設置場所を問わない用途だけでなく、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, solar cells, which can efficiently generate electricity even under low-intensity light, have attracted a lot of attention. It is expected to have a wide range of applications not only regardless of the installation location, but also as a self-contained power source that does not require battery replacement or power wiring.

屋内向けの光電変換素子としては、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点で有利である。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問題があったが、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も開発され、注目を集めている。 Amorphous silicon and organic solar cells are known as photoelectric conversion elements for indoor use. Among organic solar cells, dye-sensitized solar cells are advantageous in that they can be easily produced because they are comprised of layers in which a charge generation function and a charge transport function are separated. Dye-sensitized solar cells generally have problems such as volatilization and leakage of the electrolyte because they contain an electrolyte, but in recent years, solid-state dye-sensitized solar cells using P-type semiconductor materials have also been developed. It is attracting attention.

より具体的には、例えば、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1及び2参照)。 More specifically, photoelectric conversion elements have been proposed that can suppress voltage drop and provide high output even in high-temperature environments or weak indoor light environments (for example, see Patent Documents 1 and 2). ).

本発明は、高照度光環境下に晒された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、ナチュラルカラーの光電変換素子を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a natural-color photoelectric conversion element that can suppress a decrease in output in low-intensity light after being exposed to a high-intensity light environment.

上記の課題を解決するための手段としての本発明の光電変換素子は、第1電極と、
下記一般式(1a)で表される化合物及び下記一般式(1b)で表される化合物の少なくともいずれかと、下記一般式(2)で表される化合物と、を含有する電子輸送層と、
ホール輸送層と、
第2電極と、を有する。
・・・一般式(1a)
(一般式(1a)中、R及びRは、炭素数2から12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。)
・・・一般式(1b)
(一般式(1b)中、Rは、炭素数4から10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、Arは下記構造のいずれかを表す。)
・・・一般式(2)
(一般式(2)中、R及びRはアルキル基、アリール基、及びヘテロ環基のいずれかを表し、RはArと結合して環状構造を形成してもよく、Arは、下記構造のいずれかを表す。)
The photoelectric conversion element of the present invention as a means for solving the above problems includes a first electrode,
An electron transport layer containing at least one of a compound represented by the following general formula (1a) and a compound represented by the following general formula (1b), and a compound represented by the following general formula (2);
a hole transport layer;
A second electrode.
...General formula (1a)
(In general formula (1a), R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 2 to 12 carbon atoms.)
...General formula (1b)
(In general formula (1b), R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, and Ar 1 represents any of the following structures.)
...General formula (2)
(In general formula (2), R 4 and R 5 represent any one of an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group, and R 5 may combine with Ar 2 to form a cyclic structure, and Ar 2 represents one of the following structures.)

本発明によると、高照度光環境下に晒された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、ナチュラルカラーの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 natural-color photoelectric conversion element that can suppress output reduction in low-intensity light after being exposed to a high-intensity light environment.

図1は、第1実施形態の光電変換素子の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the photoelectric conversion element of the first embodiment. 図2は、第2実施形態の光電変換素子の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a photoelectric conversion element according to the second embodiment. 図3は、第3実施形態の光電変換素子の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a photoelectric conversion element according to the third embodiment. 図4は、第4実施形態の光電変換モジュールの一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a photoelectric conversion module according to the fourth embodiment. 図5は、第5実施形態の光電変換モジュールの一例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a photoelectric conversion module according to the fifth embodiment. 図6は、本発明の電子機器の一例としてのパソコン用マウスのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a computer mouse as an example of the electronic device of the present invention. 図7は、図6に示したマウスの一例を示す概略外観図である。FIG. 7 is a schematic external view showing an example of the mouse shown in FIG. 6. 図8は、本発明の電子機器の一例としてのパソコン用キーボードのブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of a personal computer keyboard as an example of the electronic device of the present invention. 図9は、図8に示したキーボードの一例を示す概略外観図である。FIG. 9 is a schematic external view showing an example of the keyboard shown in FIG. 8. 図10は、図8に示したキーボードの他の一例を示す概略外観図である。FIG. 10 is a schematic external view showing another example of the keyboard shown in FIG. 8. 図11は、本発明の電子機器の一例としてのセンサのブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of a sensor as an example of the electronic device of the present invention. 図12は、本発明の電子機器の一例としてのターンテーブルのブロック図である。FIG. 12 is a block diagram of a turntable as an example of the electronic device of the present invention. 図13は、本発明の電子機器の一例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing an example of the electronic device of the present invention. 図14は、図13に示した電子機器に電源ICを更に組み込んだ一例を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing an example in which a power supply IC is further incorporated into the electronic device shown in FIG. 13. 図15は、図14に示した電子機器に蓄電デバイスを更に組み込んだ一例を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing an example in which a power storage device is further incorporated into the electronic device shown in FIG. 14. 図16は、本発明の電源モジュールの一例を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing an example of the power supply module of the present invention. 図17は、図16に示した電源モジュールに蓄電デバイスを更に組み込んだ一例を示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram showing an example in which a power storage device is further incorporated into the power supply module shown in FIG. 16. 図18は、実施例1の光電変換素子を用いて測定したX線吸収微細構造(XAFS)スペクトルの一例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an example of an X-ray absorption fine structure (XAFS) spectrum measured using the photoelectric conversion element of Example 1.

(光電変換素子)
本発明の光電変換素子は、
第1電極と、
下記一般式(1a)で表される化合物及び下記一般式(1b)で表される化合物の少なくともいずれかと、下記一般式(2)で表される化合物と、を含有する電子輸送層と、
ホール輸送層と、
第2電極と、を有し、さらに必要に応じてその他の層を有する。
・・・一般式(1a)
(一般式(1a)中、R及びRは炭素数2から12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。)
・・・一般式(1b)
(一般式(1b)中、Rは、炭素数4から10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、Arは下記構造のいずれかを表す。)
・・・一般式(2)
(一般式(2)中、R及びRはアルキル基、アリール基、及びヘテロ環基のいずれかを表し、RはArと結合して環状構造を形成してもよく、Arは、下記構造のいずれかを表す。)
(Photoelectric conversion element)
The photoelectric conversion element of the present invention is
a first electrode;
An electron transport layer containing at least one of a compound represented by the following general formula (1a) and a compound represented by the following general formula (1b), and a compound represented by the following general formula (2);
a hole transport layer;
and a second electrode, and further includes other layers as necessary.
...General formula (1a)
(In general formula (1a), R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 2 to 12 carbon atoms.)
...General formula (1b)
(In general formula (1b), R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, and Ar 1 represents any of the following structures.)
...General formula (2)
(In general formula (2), R 4 and R 5 represent any one of an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group, and R 5 may combine with Ar 2 to form a cyclic structure, and Ar 2 represents one of the following structures.)

従来技術では、高照度光環境下に晒された後に出力低下が生じてしまうという問題があった。
また、従来技術では、光電変換素子に用いる色素化合物が呈する色が赤系であったため、光電変換素子の色が際立ってしまい、その存在が目立つため、屋内用途で使用しにくいという問題があった。
The conventional technology has a problem in that the output decreases after being exposed to a high-intensity light environment.
In addition, in the conventional technology, the color of the dye compound used in the photoelectric conversion element was red, which caused the color of the photoelectric conversion element to stand out and its presence to be noticeable, making it difficult to use for indoor applications. .

本発明者らは、上記一般式(1a)で表される化合物及び上記一般式(1b)で表される化合物の少なくともいずれかと、上記一般式(2)で表される化合物と、を含有する電子輸送層とを用いることにより、高照度光環境下に晒された後において低照度光での出力低下を抑制しつつ、光電変換素子の色を茶色に調製することができることを見出した。 The present inventors have determined that the present invention contains at least one of the compound represented by the above general formula (1a) and the above general formula (1b), and the compound represented by the above general formula (2). It has been found that by using an electron transport layer, the color of the photoelectric conversion element can be adjusted to brown while suppressing a decrease in output under low-intensity light after being exposed to a high-intensity light environment.

なお、本願明細書において、「光電変換素子」とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子、又は電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子を意味し、具体的には、太陽電池又はフォトダイオードなどが挙げられる。
なお、本発明において、前記層とは、複数の膜が重なった構造だけでなく、単一の膜である場合(単層)を含む。
また、積層方向とは、光電変換素子における各層の面方向に対して垂直な方向を意味する。また、接続とは、物理的な接触だけでなく、本発明の効果を奏することができる程度の電気的なつながりを意味する。
本発明の光電変換素子は、第1の電極と、光電変換層と、第2の電極とを有し、光電変換層が、ホールブロッキング層と、電子輸送層と、ホール輸送層を有する。本発明の光電変換素子は、更に必要に応じて、第1の基板、第2の基板、封止部材などのその他の部材を有する。
In addition, in this specification, a "photoelectric conversion element" means an element that converts light energy into electrical energy, or an element that converts electrical energy into light energy, and specifically, a solar cell, a photodiode, etc. can be mentioned.
Note that, in the present invention, the layer includes not only a structure in which a plurality of films overlap, but also a single film (single layer).
Moreover, the lamination direction means a direction perpendicular to the plane direction of each layer in the photoelectric conversion element. Furthermore, connection means not only physical contact but also electrical connection to the extent that the effects of the present invention can be achieved.
The photoelectric conversion element of the present invention includes a first electrode, a photoelectric conversion layer, and a second electrode, and the photoelectric conversion layer includes a hole blocking layer, an electron transport layer, and a hole transport layer. The photoelectric conversion element of the present invention further includes other members such as a first substrate, a second substrate, and a sealing member, if necessary.

<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より好ましい。
<First substrate>
The shape, structure, and size of the first substrate are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the 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 purpose. For example, substrates such as glass, plastic film, ceramic, etc. Can be mentioned. Among these, when forming the electron transport layer includes a step of firing as described later, a substrate having heat resistance to the firing temperature is preferable. Moreover, as the first substrate, one having flexibility is more preferable.

前記基板は、前記光電変換素子の第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、又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 substrate may be provided on one or both of the outermost part on the first electrode side and the outermost part on the second electrode side of the photoelectric conversion element.
Hereinafter, the substrate provided on the outermost side on the first electrode side will be referred to as a first substrate, and the substrate provided on the outermost side on the second electrode side will be referred to as a second substrate.

<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、単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。
<First electrode>
The shape and size of the first electrode are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
The structure of the first electrode is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the 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 to visible light and conductivity, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, transparent conductive metal oxide, carbon , metals, etc.

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。
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"). ), niobium-doped tin oxide (hereinafter referred to as "NTO"), aluminum-doped zinc oxide, indium/zinc oxide, niobium/titanium oxide, etc.
Examples of the carbon include carbon black, carbon nanotubes, graphene, and fullerene.
Examples of the metal include gold, silver, aluminum, nickel, indium, tantalum, and titanium.
These may be used alone or in combination of two or more. Among these, transparent conductive metal oxides with high transparency are preferred, and ITO, FTO, ATO, and NTO are more preferred.

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 can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 5 nm or more and 100 μm or less, more preferably 50 nm or more and 10 μm or less. In addition, when the material of the first electrode is carbon or metal, it is preferable that the average thickness of the first electrode is set to an average thickness that allows light transmission.

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, a spray method, or the like.

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。
一体化された前記市販品としては、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。他の一体化された前記市販品としては、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。
Further, the first electrode is preferably formed on the first substrate, and an integrated commercial product in which the first electrode is formed on the first substrate in advance may be used. I can do it.
Examples of the integrated commercial products include FTO coated glass, ITO coated glass, zinc oxide:aluminum coated glass, FTO coated transparent plastic film, and ITO coated transparent plastic film. Other integrated commercially available products include, for example, transparent electrodes made of tin oxide or indium oxide doped with cations or anions of different valences, or mesh-like or striped structures that allow light to pass through. Examples include a glass substrate provided with metal electrodes.
These may be used alone, or two or more may be used in combination, mixed or laminated. Furthermore, a metal lead wire or the like may be used in combination for the purpose of lowering the electrical resistance value.

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。
Examples of the material of the metal lead wire include aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel.
The metal lead wire can be formed on the substrate by, for example, vapor deposition, sputtering, pressure bonding, etc., and can be used in combination by providing a layer of ITO or FTO thereon.

<光電変換層>
前記光電変換層は、ホールブロッキング層と、電子輸送層と、ホール輸送層と、を有し、さらに必要に応じてその他の層を有する。
前記光電変換層は単層であってもよく、複数の層が積層された多層であってもよい。
<Photoelectric conversion layer>
The photoelectric conversion layer includes a hole blocking layer, an electron transport layer, and a hole transport layer, and further includes other layers as necessary.
The photoelectric conversion layer may be a single layer or a multilayer in which a plurality of layers are laminated.

<<ホールブロッキング層>>
前記ホールブロッキング層は、第1の電極と電子輸送層との間に形成されることが好ましい。言い換えると、本発明においては、前記第1の電極と前記光電変換層との間に、前記ホールブロッキング層を更に有することが好ましい。
前記ホールブロッキング層は、出力の向上並びにその持続性の向上に対し、非常に有効である。
前記ホールブロッキング層は、例えば、前記光増感化合物で生成され、前記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、かつ前記ホール輸送層との接触を防ぐことができる。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>>
Preferably, the hole blocking layer is formed between the first electrode and the electron transport layer. In other words, in the present invention, it is preferable to further include the hole blocking layer between the first electrode and the photoelectric conversion layer.
The hole blocking layer is very effective in improving the output and its sustainability.
The hole blocking layer is, for example, generated with the photosensitizing compound and can transport electrons transported to the electron transport layer to the first electrode and prevent contact with the hole transport layer. Thereby, the hole blocking layer makes it difficult for holes to flow into the first electrode, and can suppress a decrease in output due to recombination of electrons and holes. A solid-state photoelectric conversion element provided with the hole-transporting layer has a faster recombination speed between holes in the hole-transporting material and electrons on the electrode surface than a wet-type photoelectric conversion element using an electrolyte. 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。 The material of the hole blocking layer is not particularly limited as long as it is transparent to visible light and has electron transport properties, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, silicon, germanium, etc. These include elemental semiconductors, compound semiconductors typified by metal chalcogenides, and compounds having a perovskite structure.

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、又は非晶質でもよい。
Examples of the metal chalcogenide include oxides of titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, and tantalum; cadmium, zinc, lead, silver, Sulfides of antimony and bismuth; selenide of cadmium and lead; telluride of cadmium, etc. Examples of other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium, and cadmium; gallium arsenide, copper-indium-selenide, and copper-indium-sulfide.
Examples of the compound having the perovskite structure include strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate, and the like.
Among these, oxide semiconductors are preferred, titanium oxide, niobium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, tungsten oxide, tin oxide, etc. are more preferred, and titanium oxide is even more preferred.
These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, it may be a single layer or a laminated layer. Further, the crystal type of these semiconductors is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be single crystal, polycrystal, 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 can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include a method of forming a thin film in vacuum (vacuum film forming method), a wet film forming method, etc. It will be done.
Examples of the vacuum film forming method include sputtering method, pulsed laser deposition method (PLD method), ion beam sputtering method, ion assist method, ion plating method, vacuum evaporation method, and 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 produced from a solution through chemical reactions such as hydrolysis, polymerization, and condensation, and then densification is promoted by heat treatment. When using the sol-gel method, there are no particular restrictions on the method for applying the sol solution, and it can be selected as appropriate depending on the purpose. For example, dip method, spray method, wire bar method, spin coat method, roller coat method, etc. In addition, examples of wet printing methods include letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, and screen printing. Furthermore, 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 average thickness of the hole blocking layer is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but is preferably 5 nm or more and 1 μm or less, more preferably 500 nm or more and 700 nm or less in wet film formation, and 5 nm in dry film formation. The thickness is more preferably 30 nm or less.

<<電子輸送層>>
前記光電変換素子は、光増感化合物を有する前記電子輸送層を有する。
前記電子輸送層は、前記第一の電極と光増感化合物との間に配されていることが好ましい。
前記電子輸送層は、電子輸送を担うとともに、正孔をブロックする機能(ホールブロッキング機能)も担っている。
前記光増感化合物のイオン化ポテンシャルは、ホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超える。前記光増感化合物のイオン化ポテンシャルがホール輸送層のイオン化ポテンシャルを超えると、前記ホール輸送層へのホール伝導効率の点で優れる。
前記電子輸送層は、光増感化合物で生成された電子を第1の電極あるいはホールブロッキング層まで輸送する目的で形成される。このため、電子輸送層は、第1の電極あるいはホールブロッキング層に隣接して配置されることが好ましい。
<<Electron transport layer>>
The photoelectric conversion element has the electron transport layer containing a photosensitizing compound.
Preferably, the electron transport layer is disposed between the first electrode and the photosensitizing compound.
The electron transport layer is responsible for transporting electrons and also has a function of blocking holes (hole blocking function).
The ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer. When the ionization potential of the photosensitizing compound exceeds the ionization potential of the hole transport layer, the hole conduction efficiency to the hole transport layer is excellent.
The electron transport layer is formed for the purpose of transporting electrons generated by the photosensitizing compound to the first electrode or the hole blocking layer. For this reason, the electron transport layer is preferably placed 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てもよいが、延設されていない方が好ましい。
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、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 can be appropriately selected depending on the purpose, but the electron transport layers may extend from each other in at least two adjacent photoelectric conversion elements. However, it is preferable that it is not extended.
If the electron transport layers do not extend from each other, electron diffusion is suppressed and leakage current is reduced, which is advantageous in that light durability is improved.
Furthermore, the structure of the electron transport layer may be a single layer or a multilayer structure 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 transport layer contains an electron transport material and, if necessary, other materials.

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。
The electron-transporting material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but semiconductor materials are preferred.
It is preferable that the semiconductor material has a fine particle shape, and a porous film is formed by bonding these particles together. A photosensitizing compound is chemically or physically adsorbed on the surface of the semiconductor fine particles that constitute the porous electron transport layer.

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半導体;カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマス等の硫化物半導体;カドミウム、鉛等のセレン化物半導体;カドミウム等のテルル化物半導体などが挙げられる。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半導体、ガリウム砒素、銅-インジウム-セレン化物半導体、銅-インジウム-硫化物半導体などが挙げられる。
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、特に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブがより好ましい。前記電子輸送層の前記電子輸送性材料が酸化チタンであると、伝導帯準位(導電帯(Conduction Band))が高いため、高い開放電圧を得られ、高い光電変換特性を得ることができる点で有利である。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。
The semiconductor material is not particularly limited and any known material can be used, such as an elemental semiconductor, a compound semiconductor, a compound having a perovskite structure, and the like.
Examples of the single semiconductor include silicon and germanium.
Examples of the compound semiconductor include metal chalcogenides, specifically oxides of titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, tantalum, etc. Semiconductors; sulfide semiconductors such as cadmium, zinc, lead, silver, antimony, and bismuth; selenide semiconductors such as cadmium and lead; and telluride semiconductors such as cadmium. Examples of other compound semiconductors include phosphide semiconductors such as zinc, gallium, indium, and cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide semiconductors, and copper-indium-sulfide semiconductors.
Examples of the compound having the perovskite structure include strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate, and the like.
Among these, oxide semiconductors are preferred, and titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and niobium oxide are particularly preferred. When the electron transport material of the electron transport layer is titanium oxide, the conduction band level (conduction band) is high, so a high open circuit voltage can be obtained, and high photoelectric conversion characteristics can be obtained. It is advantageous. Furthermore, it has a high refractive index and a high short circuit current can be obtained due to the optical confinement effect. Furthermore, it is advantageous in that a high fill factor can be obtained due to the high dielectric constant and high mobility.
These may be used alone or in combination of two or more. Further, the crystal type of the semiconductor material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be single crystal, polycrystal, or amorphous.

前記半導体材料の一次粒子の平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1nm以上100nm以下が好ましく、5nm以上50nm以下がより好ましい。
また、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 average particle size of the primary particles of the semiconductor material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the 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 stacked, and the conversion efficiency may be improved due to the effect of scattering incident light. In this case, the number average particle diameter 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 can be appropriately selected depending on the 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 even more 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 photosensitizing compound per unit projected area can be secured, a high light capture rate can be maintained, and the diffusion distance of injected electrons can also be maintained. This is advantageous in that it is difficult to increase the amount of charge, and 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、スパッタリング法等の真空中で薄膜を形成する方法、湿式製膜法、湿式印刷方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、前記半導体材料の粉末あるいはゾルを分散したペースト(半導体材料の分散液)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、ダイ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 can be appropriately selected depending on the purpose, such as a method of forming a thin film in vacuum such as sputtering, a wet film forming method, a wet printing method, etc. can be mentioned. Among these, the wet film forming method is preferable from the viewpoint of manufacturing cost, in which a paste (semiconductor material dispersion liquid) in which the powder or sol of the semiconductor material is dispersed is prepared, and a first electrode as an electron collector electrode substrate is prepared. More preferred is a method in which it is coated on top of the hole-blocking layer or on the hole-blocking layer.
The wet film forming method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, such as a dip method, a spray method, a wire bar method, a spin coat method, a roller coat method, a blade coat method, and a gravure coat method. method, die coating method, etc.
As the wet printing method, various methods such as letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber printing, 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。
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 methods for producing the dispersion of the semiconductor material include a method of mechanically pulverizing it using a known milling device or the like. According to this method, a dispersion of a semiconductor material can be prepared by dispersing a particulate semiconductor material alone or a mixture of a semiconductor material and a resin in water or a solvent.
Examples of the resin include polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylic esters, and methacrylic esters, 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 solvents, ketone solvents, ester solvents, ether solvents, amide solvents, halogenated hydrocarbon solvents, and hydrocarbon solvents.
Examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and α-terpineol.
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, and n-butyl acetate.
Examples of the ether solvent include diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, and dioxane.
Examples of the amide solvent include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone.
Examples of the halogenated hydrocarbon solvent include dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene, and the like. It will 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, p-xylene. , ethylbenzene, cumene, etc.
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。
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。
An acid, a surfactant, a chelating agent, etc. may be added to the dispersion containing the semiconductor material or the paste containing the semiconductor material obtained by the sol-gel method etc. in order to prevent particle re-agglomeration. .
Examples of the acid include hydrochloric acid, nitric acid, and acetic acid.
Examples of the surfactant include polyoxyethylene octylphenyl ether.
Examples of the chelating agent include acetylacetone, 2-aminoethanol, and ethylenediamine.
Furthermore, for the purpose of improving film forming properties, it is also an effective means to add a thickener.
Examples of the thickener include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, and ethyl cellulose.

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。 After applying the semiconductor material, in order to bring the particles of the semiconductor material into electronic contact and improve film strength and adhesion to the substrate, baking, irradiation with microwaves or electron beams, or laser irradiation is performed. Light can be irradiated. These treatments may be performed alone or in combination of two or more.

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前記電子輸送層をマイクロ波照射する場合には、照射時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1時間以下が好ましい。この場合、電子輸送層が形成されている面側から照射してもよく、電子輸送層が形成されていない面側から照射してもよい。
When firing the electron transport layer formed from the semiconductor material, the firing temperature is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose; however, if the temperature is too high, the resistance of the substrate will increase. The temperature is preferably 30°C or more and 700°C or less, and more preferably 100°C or more and 600°C or less. Further, the firing time is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the 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 can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 1 hour or less. In this case, irradiation may be performed from the side on which the electron transport layer is formed, or may be irradiated from the 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。
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。
前記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)、リチウムビス(フルオロメタンスルホンイミド)、リチウムビス(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)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。
After firing the electron transport layer made of the semiconductor material, for example, an aqueous solution of titanium tetrachloride or Chemical plating using a mixed solution with an organic solvent or electrochemical plating using a titanium trichloride aqueous solution may be performed.
A film obtained by sintering a semiconductor material having a diameter of several tens of nanometers can be porous. Such nanoporous structures have a very high surface area, which can be expressed using a roughness factor. The roughness factor is a numerical value representing the actual area of the porous interior relative to the area of the semiconductor particles applied to the first substrate. Therefore, the roughness factor is preferably as large as possible, but from the viewpoint of the relationship with the average thickness of the electron transport layer, it is preferably 20 or more.
Further, the particles of the electron transporting material may be doped with a lithium compound. Specifically, 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 can be appropriately selected depending on the purpose, such as lithium bis(trifluoromethanesulfonimide), lithium bis(fluoromethanesulfonimide), lithium bis(fluoromethanesulfonyl)( Examples include trifluoromethanesulfonyl)imide, lithium perchlorate, and lithium iodide.

また、前記電子輸送層と前記ホール輸送層の間には光増感化合物を有する。 Further, a photosensitizing compound is provided between the electron transport layer and the hole transport layer.

<<光増感化合物>>
本発明においては、変換効率の更なる向上のため、光増感化合物を前記電子輸送層の電子輸送性半導体の表面に吸着させる。
前記光増感化合物としては、下記一般式(1a)で表される化合物及び下記一般式(1b)で表される化合物の少なくともいずれかと、下記一般式(2)で表される化合物と、を含有することにより、光電変換素子、特に、固体型色素増感太陽電池において、高い出力を得ることができ、かつ光電変換素子の色を茶色に調製することができる。
<<Photosensitizing compound>>
In the present invention, in order to further improve conversion efficiency, a photosensitizing compound is adsorbed on the surface of the electron transporting semiconductor of the electron transporting layer.
The photosensitizing compound includes at least one of a compound represented by the following general formula (1a) and a compound represented by the following general formula (1b), and a compound represented by the following general formula (2). By containing it, a high output can be obtained in a photoelectric conversion element, especially a solid-state dye-sensitized solar cell, and the color of the photoelectric conversion element can be adjusted to brown.

・・・一般式(1a)
(一般式(1a)中、R及びRは炭素数2から12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。)
・・・一般式(1b)
(一般式(1b)中、Rは、炭素数4から10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、Arは下記構造のいずれかを表す。)
・・・一般式(2)
(一般式(2)中、R及びRはアルキル基、アリール基、及びヘテロ環基のいずれかを表し、RはArと結合して環状構造を形成してもよく、Arは、下記構造のいずれかを表す。)
...General formula (1a)
(In general formula (1a), R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 2 to 12 carbon atoms.)
...General formula (1b)
(In general formula (1b), R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, and Ar 1 represents any of the following structures.)
...General formula (2)
(In general formula (2), R 4 and R 5 represent any one of an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group, and R 5 may combine with Ar 2 to form a cyclic structure, and Ar 2 represents one of the following structures.)

なお、Rが環状構造を形成する場合、Arとの環状構造を形成することが好ましい。 In addition, when R5 forms a cyclic structure, it is preferable to form a cyclic structure with Ar2 .

更に、前記一般式(2)で表される化合物が下記一般式(3)で表される化合物であることが好ましい。前記一般式(2)で表される化合物が下記一般式(3)で表される化合物を用いることにより、前記一般式(1a)及び前記一般式(1b)の少なくともいずれかとの会合状態を制御することができ、高温環境下における高照度光照射後においても、低照度から高照度光下の出力を維持することが可能となる。
・・・一般式(3)
(一般式(3)中、R及びRは、水素原子又は炭素数1から10のアルコキシ基を表し、Xは、C-(CH又は無くてもよく、Xは、Arと結合して環状構造を形成してもよく、Arは、下記構造式のいずれかを表す。)
Furthermore, it is preferable that the compound represented by the general formula (2) is a compound represented by the following general formula (3). Controlling the association state of the compound represented by the general formula (2) with at least one of the general formula (1a) and the general formula (1b) by using a compound represented by the following general formula (3). Even after high-intensity light irradiation in a high-temperature environment, it is possible to maintain the output from low to high-intensity light.
...General formula (3)
(In general formula (3), R 6 and R 7 represent a hydrogen atom or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, X is C-(CH 3 ) 2 or may be absent, and X is Ar 3 may be combined with to form a cyclic structure, and Ar 3 represents any of the following structural formulas.)

なお、前記Xについて「無くてもよく」とは、存在しないことを意味し、前記一般式(2)において、Rが環を形成しないことを意味する。 In addition, regarding the above-mentioned X, "it may be absent" means that it does not exist, and means that R 5 does not form a ring in the above-mentioned general formula (2).

以下に、前記一般式(1a)、(1b)及び(2)で表される化合物の具体的な例示化合物、その化合物の合成方法、及び同定方法を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Specific examples of the compounds represented by the general formulas (1a), (1b), and (2), as well as methods for synthesizing and identifying the compounds are shown below, but the present invention is limited thereto. It's not a thing.

[一般式(1a)で表される化合物の例示化合物]
(1a-1)
(1a-2)
(1a-3)
(1a-4)
(1a-5)
(1a-6)
[Exemplary compounds of the compound represented by general formula (1a)]
(1a-1)
(1a-2)
(1a-3)
(1a-4)
(1a-5)
(1a-6)

[一般式(1b)で表される化合物の例示化合物]
(1b-1)
(1b-2)
(1b-3)
(1b-4)
(1b-5)
(1b-6)
(1b-7)
[Exemplary compounds of the compound represented by general formula (1b)]
(1b-1)
(1b-2)
(1b-3)
(1b-4)
(1b-5)
(1b-6)
(1b-7)

[一般式(2)で表される化合物の例示化合物]
(2-1)
(2-2)
(2-3)
(2-4)
(2-5)
[Exemplary compounds of the compound represented by general formula (2)]
(2-1)
(2-2)
(2-3)
(2-4)
(2-5)

[一般式(3)で表される化合物の例示化合物]
(2-6)
(2-7)
(2-8)
(2-9)
(2-10)
(2-11)
(2-12)
[Exemplary compounds of the compound represented by general formula (3)]
(2-6)
(2-7)
(2-8)
(2-9)
(2-10)
(2-11)
(2-12)

前記一般式(1a)で表される化合物と、前記一般式(1b)で表される化合物と、溶媒と、からなる色素溶解液の濃度、0.05mM以上0.4mM以下が好ましく、0.1mM以上0.2mMがより好ましい。
また、前記一般式(2)で表される化合物と、溶媒と、からなる色素溶解液は、0.05mM以上0.4mM以下が好ましく、0.1mM以上0.2mMである。
更に、前記一般式(1a)又は(1b)で表される化合物と、前記一般式(2)で表される化合物との色素濃度比は、1:1であることが好ましい。
The concentration of the dye solution containing the compound represented by the general formula (1a), the compound represented by the general formula (1b), and a solvent is preferably 0.05 mM or more and 0.4 mM or less, and 0.05 mM or more and 0.4 mM or less. More preferably 1 mM or more and 0.2 mM.
Further, the dye solution containing the compound represented by the general formula (2) and a solvent preferably has a concentration of 0.05 mM or more and 0.4 mM or less, and 0.1 mM or more and 0.2 mM.
Further, the dye concentration ratio between the compound represented by the general formula (1a) or (1b) and the compound represented by the general formula (2) is preferably 1:1.

前記電子輸送層の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、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、前記半導体材料を含む電子輸送層を浸漬する方法、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。 The method for adsorbing the photosensitizing compound onto the surface of the semiconductor material of the electron transport layer includes adsorbing electrons containing the semiconductor material in a solution of the photosensitizing compound or in a dispersion of the photosensitizing compound. A method of immersing the transport layer, a method of applying a solution of the photosensitizing compound, or a dispersion of the photosensitizing compound to the electron transport layer and causing it to be adsorbed can be used. In the case of a method of immersing the electron transport layer formed of the semiconductor material in a solution of the photosensitizing compound or a dispersion of the photosensitizing compound, a dipping method, a dipping method, a roller method, an air knife method, etc. can be used.

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。 In the case of a method of applying and adsorbing a solution of the photosensitizing compound or a dispersion of the photosensitizing compound to the electron transport layer, wire bar method, slide hopper method, extrusion method, curtain method, spin method, etc. method, spray method, etc. can be used. It is also possible to adsorb in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like.

前記光増感化合物を前記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、前記半導体材料の表面に物理的もしくは化学的に、前記光増感化合物を結合させるような触媒的作用をするもの、又は化学量論的に作用し、化学平衡を有利に移動させるもののいずれであってもよい。更に、縮合助剤として、チオールやヒドロキシ化合物などを添加してもよい。
When adsorbing the photosensitizing compound onto the semiconductor material, a condensing agent may be used in combination.
The condensing agent may be one that acts as a catalyst to physically or chemically bind the photosensitizing compound to the surface of the semiconductor material, or one that acts stoichiometrically to favorably maintain chemical equilibrium. It can be anything that is moved. Furthermore, thiol, hydroxy compound, etc. 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 for dissolving or dispersing the photosensitizing compound include water, alcohol solvents, ketone solvents, ester solvents, ether solvents, amide solvents, halogenated hydrocarbon solvents, and hydrocarbon solvents.
Examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, and isopropyl alcohol.
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, and n-butyl acetate.
Examples of the ether solvent include diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, and dioxane.
Examples of the amide solvent include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone.
Examples of the halogenated hydrocarbon solvent include dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene, and the like. It will 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, p-xylene. , ethylbenzene, cumene, etc.
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、コール酸、ケノデオキシコール酸などのステロイド化合物、長鎖アルキルカルボン酸又は長鎖アルキルホスホン酸が挙げられるが、特に下記一般式(B2)で表される化合物が好ましく、4-ベンジルオキシ安息香酸(下記B2-1の化合物)がより好ましい。
・・・一般式(B2)
(一般式(B2)中、nは、1から3の自然数を表し、Arは、置換基を有してもよいフェニル基又はナフチル基を表す。)
以下に、一般式(B2)で示される凝集解離剤の具体的な例示化合物を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Depending on the type of the photosensitizing compound, there are some that work more effectively when the aggregation between the compounds is suppressed, and therefore an aggregation dissociating agent may be used in combination.
Examples of the aggregation-dissociating agent include steroid compounds such as cholic acid and chenodeoxycholic acid, long-chain alkylcarboxylic acids, and long-chain alkylphosphonic acids, and compounds represented by the following general formula (B2) are particularly preferred, and 4- Benzyloxybenzoic acid (compound B2-1 below) is more preferred.
... General formula (B2)
(In general formula (B2), n represents a natural number from 1 to 3, and Ar 3 represents a phenyl group or naphthyl group that may have a substituent.)
Specific exemplary compounds of the aggregation dissociating agent represented by the general formula (B2) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

(B2-1)
(B2-2)
(B2-3)
(B2-4)
(B2-5)
(B2-6)
(B2-7)
(B2-8)
(B2-9)
(B2-10)
(B2-11)
(B2-12)
(B2-13)
(B2-1)
(B2-2)
(B2-3)
(B2-4)
(B2-5)
(B2-6)
(B2-7)
(B2-8)
(B2-9)
(B2-10)
(B2-11)
(B2-12)
(B2-13)

前記凝集解離剤の含有量としては、前記光増感化合物1モル部に対して0.5モル部以上100モル部以下が好ましく、10モル部以上50モル部以下がより好ましい。 The content of the aggregation-dissociating agent is preferably 0.5 to 100 mole parts, more preferably 10 to 50 mole parts, per 1 mole part of the photosensitizing compound.

前記電子輸送層を構成する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、撹拌しながら行ってもよい。
撹拌する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スターラー、ボールミル、ペイントコンディショナー、サンドミル、アトライター、ディスパーザー、超音波分散等を用いた方法などが挙げられる。
The temperature at which the photosensitizing compound, or the photosensitizing compound and the aggregation dissociating agent are adsorbed onto 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 even more preferably 1 minute or more and 150 hours or less.
The adsorption step is preferably performed in a dark place. Further, the adsorption step may be performed while standing still or may be performed while stirring.
The method of stirring is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose. Examples include methods using a stirrer, ball mill, paint conditioner, sand mill, attritor, disperser, ultrasonic dispersion, etc. It will be done.

<<ホール輸送層>>
前記ホール輸送層はホール(正孔)を輸送する機能する層である。
前記ホール輸送層は、ホールを輸送する機能を有していれば、公知の材料を用いることができ、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。
<<Hole transport layer>>
The hole transport layer is a layer that functions to transport holes.
The hole transport layer can be made of a known material as long as it has the function of transporting holes, such as an electrolytic solution in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, or an electrolytic solution in which a redox couple is dissolved in an organic solvent. Examples include gel electrolytes in which a polymer matrix is impregnated with a liquid, molten salts containing redox couples, solid electrolytes, inorganic hole transport materials, organic hole transport materials, and the like. Among these, solid electrolytes are preferred, and organic hole transport materials are more preferred, although electrolytes and gel electrolytes can also be used.

前記ホール輸送層は、p型半導体材料、アルカリ金属塩、及び塩基性化合物を含有することが好ましい。 The hole transport layer preferably contains a p-type semiconductor material, an alkali metal salt, and a basic compound.

-p型半導体材料-
前記ホール輸送層は、ホールを輸送する機能を得るため、p型半導体材料を含有する。
前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルは、p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満である。ホール輸送層のイオン化ポテンシャルが、p型半導体材料のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、p型半導体材料のイオン化ポテンシャルの1.07倍未満であると、低照度光においても、高い光電変換性と、経時安定性とを両立することができる。
前記p型半導体材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機p型半導体材料、有機p型半導体材料などが挙げられる。
前記無機p型半導体材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、CuSCN、CuI、CuBr、NiO、V、酸化グラフェンなどが挙げられる。これらの中でも、有機p型半導体材料が好ましい。
-p-type semiconductor material-
The hole transport layer contains a p-type semiconductor material in order to obtain the function of transporting holes.
The ionization potential of the hole transport layer exceeds the ionization potential of the p-type semiconductor material and is less than 1.07 times the ionization potential of the p-type semiconductor material. When the ionization potential of the hole transport layer exceeds the ionization potential of the p-type semiconductor material and is less than 1.07 times the ionization potential of the p-type semiconductor material, high photoelectric conversion properties and aging properties can be achieved even in low-intensity light. It is possible to achieve both stability and stability.
The p-type semiconductor material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include inorganic p-type semiconductor materials, organic p-type semiconductor materials, and the like.
The inorganic p-type semiconductor material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include CuSCN, CuI, CuBr, NiO, V2O5 , graphene oxide, and the like. Among these, organic p-type semiconductor materials are preferred.

前記有機p型半導体材料などとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の有機p型半導体材料を用いることができる。
公知の前記有機p型半導体材料としては、例えば、オキサジアゾール化合物、トリフェニルメタン化合物、ピラゾリン化合物、ヒドラゾン化合物、オキサジアゾール化合物、テトラアリールベンジジン化合物、スチルベン化合物、スピロ型化合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、スピロ型化合物が好ましい。
The organic p-type semiconductor material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, known organic p-type semiconductor materials can be used.
Examples of the known organic p-type semiconductor materials include oxadiazole compounds, triphenylmethane compounds, pyrazoline compounds, hydrazone compounds, oxadiazole compounds, tetraarylbenzidine compounds, stilbene compounds, and spiro-type compounds. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, spiro-type compounds are preferred.

スピロ型化合物としては、下記一般式(20)を含む化合物が好ましい。 As the spiro-type compound, a compound containing the following general formula (20) is preferable.

ただし、前記一般式(20)中、R31~R34は、それぞれ独立して、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。
スピロ型化合物の具体例としては、以下に示す(D-1)~(D-22)が挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。
However, in the general formula (20), R 31 to R 34 each independently represent a substituted amino group such as a dimethylamino group, a diphenylamino group, or a naphthyl-4-tolylamino group.
Specific examples of spiro-type compounds include (D-1) to (D-22) shown below. However, it is not limited to these.

また、ホール輸送材料としてのスピロ型化合物としては、下記一般式(4)で表される化合物を特に好適に用いることができる。
ただし、前記一般式(4)中、Rは、水素原子又はアルキル基を表す。
Further, as the spiro-type compound as the hole transport material, a compound represented by the following general formula (4) can be particularly suitably used.
However, in the general formula (4), R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group.

例えば、上記の(D-1)~(D-20)の内、上記一般式(4)で表されるものは、(D-7)及び(D-10)である。 For example, among the above (D-1) to (D-20), those represented by the above general formula (4) are (D-7) and (D-10).

これらのスピロ型化合物は、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, these spiro-type compounds have two benzidine skeleton molecules that are twisted and bonded to each other, forming a nearly spherical electron cloud, and exhibiting intermolecular hopping conductivity. It shows excellent photoelectric conversion characteristics due to good . It also has high solubility, so it dissolves in various organic solvents, and since it is amorphous (an amorphous substance with no crystal structure), it tends to be densely packed into a porous electron transport layer. Furthermore, since it does not have light absorption characteristics of 450 nm or more, it is possible to make the photosensitizing compound absorb light efficiently, and it is particularly preferable for solid-state dye-sensitized solar cells.

-アルカリ金属塩-
前記ホール輸送層が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、光照射耐性及び高温保存耐性を向上させることができる。
アルカリ金属塩の具体例としては、下記の(C-1)~(C-86)に示すもの、下記一般式(5)で表されるものなどが挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
-Alkali metal salt-
When the hole transport layer contains an alkali metal salt, the output can be improved, and furthermore, the light irradiation resistance and high temperature storage resistance can be improved.
Specific examples of alkali metal salts include, but are not limited to, those shown in (C-1) to (C-86) below and those represented by general formula (5) below. It's not a thing.

Figure 2023136056000083
Figure 2023136056000083

Figure 2023136056000084
Figure 2023136056000084

Figure 2023136056000085
Figure 2023136056000085

Figure 2023136056000092
ただし、前記一般式(5)中、A及びBは、F、CF、C、C、及びCのいずれかの置換基を表し、Aの置換基とBの置換基は同一であっても、互いに異なっていてもよい。
Figure 2023136056000092
However, in the general formula (5), A and B represent any substituent of F, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , and C 4 F 9 , and the substituent of A and B The substituents may be the same or different.

前記一般式(5)で表されるリチウム塩としては、例えば、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li-TFSI)、リチウム(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li-FTFSI)、リチウム(フルオロスルホニル)(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(Li-FPFSI)、リチウム(フルオロスルホニル)(ノナフルオロブタンスルホニル)イミド(Li-FNFSI)、リチウム(ノナフルオロブタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li-NFTFSI)、リチウム(ペンタフルオロエタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li-PFTFSI)などが挙げられ、これらの中でも、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li-TFSI)、リチウム(フルオロスルホニル)(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(Li-FTFSI)が特に好ましい。 Examples of the lithium salt represented by the general formula (5) include lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Li-TFSI), lithium (fluorosulfonyl)(trifluoromethanesulfonyl)imide (Li-FTFSI), lithium ( fluorosulfonyl) (pentafluoroethanesulfonyl) imide (Li-FPFSI), lithium (fluorosulfonyl) (nonafluorobutanesulfonyl) imide (Li-FNFSI), lithium (nonafluorobutanesulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide (Li- NFTFSI), lithium (pentafluoroethanesulfonyl)(trifluoromethanesulfonyl)imide (Li-PFTFSI), etc. Among these, lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Li-TFSI), lithium (fluorosulfonyl)( Particularly preferred is trifluoromethylsulfonyl)imide (Li-FTFSI).

前記一般式(5)で表されるリチウム塩の具体例の構造式は、以下の通りである。 The structural formula of a specific example of the lithium salt represented by the general formula (5) is as follows.

前記一般式(5)で表されるリチウム塩は、電荷の移動に関与しており、このリチウム塩を含有することによって良好な光電変換特性を得ることができる。 The lithium salt represented by the general formula (5) is involved in charge transfer, and by containing this lithium salt, good photoelectric conversion characteristics can be obtained.

ここで、例えば、前記一般式(5)で表されるリチウム塩を含有したホール輸送層形成用塗布液を用いて塗布した場合、形成した膜においては、上記のリチウム塩は、アニオンとカチオンが結合した塩の状態で含有している必要はなく、リチウムカチオンとアニオンに分離した状態であってもよい。
具体的には、前記一般式(5)で表されるリチウム塩は、例えば、ホール輸送層形成用塗布液に含有した状態でホール輸送層を形成すると、リチウムカチオンは電子輸送層にマイグレートし、ホール輸送層よりも電子輸送層に多く含有されることを本発明者らは知見した。一方、アニオンについては、例えば、電子輸送層に一部マイグレートされるものの、電子輸送層よりもホール輸送層に多く含有されることを本発明者らは知見した。
本発明においては、前記一般式(5)で表されるリチウム塩のカチオンとアニオンが分離し、それぞれが異なる分布状態を形成することが好ましく、これらが光電変換層内に含有されていることで、低温環境においても、低照度の光に対して高い出力が得られ、かつ出力の持続性に優れるという効果を更に向上させることができる。
Here, for example, when coating is performed using a coating solution for forming a hole transport layer containing a lithium salt represented by the general formula (5), in the formed film, the lithium salt has an anion and a cation. It does not need to be contained in the form of a combined salt, but may be in a separated state into a lithium cation and an anion.
Specifically, when the lithium salt represented by the general formula (5) is contained in a coating solution for forming a hole transport layer to form a hole transport layer, lithium cations migrate to the electron transport layer. The inventors of the present invention found that the electron transport layer contains more of , than the hole transport layer. On the other hand, the present inventors have found that, for example, although some anions are migrated to the electron transport layer, they are contained in a larger amount in the hole transport layer than in the electron transport layer.
In the present invention, it is preferable that the cation and anion of the lithium salt represented by the general formula (5) are separated and form different distribution states. Even in a low-temperature environment, high output can be obtained for low-intensity light, and the effects of excellent output sustainability can be further improved.

前記ホール輸送層の形態としては、ホールを輸送する機能を有していれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化還元対を有機溶媒に溶解した電解液、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体をポリマーマトリックスに含浸したゲル電解質、酸化還元対を含有する溶融塩、固体電解質、無機ホール輸送材料、有機ホール輸送材料などが挙げられる。これらの中でも、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。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The form of the hole transport layer is not particularly limited as long as it has the function of transporting holes, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, an electrolytic solution in which a redox couple is dissolved in an organic solvent. , a gel electrolyte in which a polymer matrix is impregnated with a liquid obtained by dissolving a redox couple in an organic solvent, a molten salt containing a redox couple, a solid electrolyte, an inorganic hole transport material, an organic hole transport material, and the like. Among these, solid electrolytes are preferred, and organic hole transport materials are more preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

前記光電変換層におけるホール輸送層には、上述したリチウム塩に加えて、他のリチウム塩を含有させることもできる。これらのリチウム塩としては、例えば、アニオン種が対称のものでもよく、例えば、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(Li-FSI)、、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(Li-BETI)、リチウムビス(ノナフルオロブタンスルホニル)イミド等が挙げられる。また、リチウム(シクロヘキサフルオロプロパン)(ジスルホン)イミドのような環状イミドも挙げられる。
ただし、これらのリチウム塩は、アニオンが対称型であるため相溶性が低く、添加量を増加することが難しくなるため、添加するとしても少量が好ましい。
In addition to the above-mentioned lithium salt, the hole transport layer in the photoelectric conversion layer can also contain other lithium salts. These lithium salts may have symmetrical anion species, such as lithium bis(fluorosulfonyl)imide (Li-FSI), lithium bis(pentafluoroethanesulfonyl)imide (Li-BETI), lithium Examples include bis(nonafluorobutanesulfonyl)imide. Also included are cyclic imides such as lithium (cyclohexafluoropropane) (disulfone) imide.
However, since these lithium salts have symmetrical anions, they have low compatibility and it is difficult to increase the amount added, so it is preferable to add a small amount.

上記一般式(5)で表されるリチウム塩リチウム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。含有量が上記範囲内であることにより、低照度光に対する出力が高く、かつ出力の維持率が向上し、高耐久化との両立が可能になる。 The content of the lithium salt represented by the above general formula (5) is preferably 5 mol% or more and 50 mol% or less, and 20 mol% or more and 35 mol% or less, based on the hole transport material. More preferred. When the content is within the above range, the output with respect to low-intensity light is high, the output maintenance rate is improved, and high durability can be achieved at the same time.

前記一般式(5)で表されるリチウム塩のカチオンは、電子輸送層近傍の界面に存在すると考えられ、前記一般式(5)で表されるリチウム塩のアニオンは、ホール輸送層中にドープされると考えられる。 The cation of the lithium salt represented by the general formula (5) is thought to exist at the interface near the electron transport layer, and the anion of the lithium salt represented by the general formula (5) is doped in the hole transport layer. It is thought that it will be done.

前記アルカリ金属塩の含有量は、ホール輸送材料の全量に対して、30モル%以上80モル%以下が好ましく、50モル%以上70モル%以下がより好ましい。 The content of the alkali metal salt is preferably 30 mol% or more and 80 mol% or less, more preferably 50 mol% or more and 70 mol% or less, based on the total amount of the hole transport material.

また、上記一般式(5)で表されるリチウム塩におけるリチウムカチオンは電子輸送層にマイグレートした状態であってもよく、例えば、リチウムカチオンの半分以上が後述する電子輸送層に含まれる状態であってもよい。
なお、本発明におけるホール輸送層は、後述する電子輸送層の内部に充填されることで出力がさらに向上できることからより好ましい。この場合、電子輸送層内に充填されたホール輸送層もホール輸送層として扱われる。
Furthermore, the lithium cations in the lithium salt represented by the above general formula (5) may be in a state where they have migrated to the electron transport layer, for example, in a state in which more than half of the lithium cations are included in the electron transport layer described below. There may be.
In addition, the hole transport layer in the present invention is more preferable because the output can be further improved by being filled inside the electron transport layer to be described later. In this case, the hole transport layer filled in the electron transport layer is also treated as a hole transport layer.

-塩基性化合物-
前記塩基性化合物は、電子輸送層近傍の界面に存在すると考えられ、電子輸送層からの逆電子移動(即ち、電子輸送層からホール輸送層への電子移動)を抑制していると考えられる。
-Basic compounds-
The basic compound is considered to exist at the interface near the electron transport layer, and is thought to suppress reverse electron transfer from the electron transport layer (that is, electron transfer from the electron transport layer to the hole transport layer).

前記塩基性化合物としては、下記一般式(A)又は一般式(B)からなる塩基性化合物(ピリジン化合物)が好ましく下記一般式(A1)、及び一般式(B1)で示される3級アミン化合物が更に好ましい。ホール輸送層に下記一般式(A)又は一般式(B)の塩基性化合物を含有すると、高い開放電圧が得られ、高い光電変換特性が得られる点で有利である。更に、ホール輸送層が一般式(A1)、及び一般式(B1)で示される3級アミン化合物の少なくともいずれかを有することにより、低照度光においても、高い光電変換性と、経時安定性とを両立することができる。 The basic compound is preferably a basic compound (pyridine compound) represented by the following general formula (A) or general formula (B), and a tertiary amine compound represented by the following general formula (A1) or general formula (B1). is even more preferable. Containing a basic compound represented by the following general formula (A) or general formula (B) in the hole transport layer is advantageous in that a high open circuit voltage can be obtained and high photoelectric conversion characteristics can be obtained. Furthermore, since the hole transport layer contains at least one of the tertiary amine compounds represented by the general formula (A1) and the general formula (B1), it has high photoelectric conversion properties and stability over time even in low-intensity light. It is possible to achieve both.

・・・一般式(A)
(一般式(A)中、R及びRは、置換基を有してもよいベンジル基、フェニル基、及び炭素数1から10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基のいずれかを表し、R及びRは、互いに結合して置換基を有する環状構造を形成してもよい。)
...General formula (A)
(In the general formula (A), R 8 and R 9 represent either a benzyl group, a phenyl group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, which may have a substituent. R 8 and R 9 may be bonded to each other to form a cyclic structure having a substituent.)

(式中、R10及びR11は、それぞれ独立に、アルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、同一又は異なる基を表すか、若しくは、R10及びR11は互いに結合し、窒素原子を含む複素環基を表す。) (In the formula, R 10 and R 11 each independently represent an alkyl group or an aromatic hydrocarbon group, and represent the same or different groups, or R 10 and R 11 are bonded to each other and contain a nitrogen atom. (Represents a heterocyclic group.)

・・・一般式(A1) ... General formula (A1)

ただし、前記一般式(A1)、及び前記一般式(B1)中、Ar及びArは、置換基を有していてもよいアリール基を表し、前記Ar及び前記Arは、同一でも異なっていてもよく、互いに結合してもよい。 However, in the general formula (A1) and the general formula (B1), Ar 1 and Ar 2 represent an aryl group that may have a substituent, and Ar 1 and Ar 2 may be the same or They may be different or may be combined with each other.

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

次に、上記一般式(A1)、及び一般式(B1)で示される3級アミン化合物の具体例としては、例えば、以下に示す例示化合物C-1からC-20などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Next, specific examples of the tertiary amine compounds represented by the above general formula (A1) and general formula (B1) include the following exemplary compounds C-1 to C-20. It is not limited to. These may be used alone or in combination of two or more.

Figure 2023136056000100
Figure 2023136056000100

Figure 2023136056000101
Figure 2023136056000101

Figure 2023136056000102
Figure 2023136056000102

Figure 2023136056000103
Figure 2023136056000103

Ar及びArのアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる。置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基などが挙げられる。 Examples of the aryl group for Ar 1 and Ar 2 include a phenyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group. Examples of the substituent include an alkyl group and an alkoxy group.

ホール輸送層は、上記一般式(A1)で示される塩基性化合物を含有することが好ましい。ホール輸送層に上記一般式(A1)で示される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。 The hole transport layer preferably contains a basic compound represented by the above general formula (A1). Containing a basic compound represented by the above general formula (A1) in the hole transport layer is advantageous in improving the output stability of the photoelectric conversion element. In particular, it is advantageous in that it is possible to reduce variations in output characteristics with respect to low-intensity light and to stably generate power.

以下に、上記一般式(A1)で示される塩基性化合物の具体的な例示化合物を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Specific exemplary compounds of the basic compound represented by the above general formula (A1) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

上記塩基性化合物以外に、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)、4-ピロリジノピリジン(PYP)、4-ピペリジノピリジン(PPP)、ターシャルブチルピリジン(TBP)などの塩基性化合物も好ましい。 In addition to the above basic compounds, basic compounds such as 4-dimethylaminopyridine (DMAP), 4-pyrrolidinopyridine (PYP), 4-piperidinopyridine (PPP), and tertiary butylpyridine (TBP) are also preferred.

前記ホール輸送層における上記塩基性化合物の含有量としては、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。塩基性化合物の含有量が好ましい範囲であることにより、高い開放電圧を維持でき、高い出力が得られ、かつ様々な環境で長期使用しても高い安定性と耐久性が得られる。 The content of the basic compound in the hole transport layer is preferably 20 mol% or more and 65 mol% or less, more preferably 35 mol% or more and 50 mol% or less, based on the hole transport material. . By having the content of the basic compound within a preferable range, a high open circuit voltage can be maintained, high output can be obtained, and high stability and durability can be obtained even after long-term use in various environments.

-酸化剤-
前記ホール輸送層は、酸化剤を含有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、有機ホール輸送材料の一部がラジカルカチオンになることで、導電性が向上し、出力特性の耐久性や安定性を高めることができる。
前記酸化剤により有機ホール輸送材料が酸化されることにより、良好なホール伝導性を示すとともに、光電変換層の周囲環境の影響による酸化状態の解除(還元)を抑制することができることで良好な経時安定性を示す。
-Oxidant-
Preferably, the hole transport layer contains an oxidizing agent.
When the hole transport layer contains the oxidizing agent, a part of the organic hole transport material becomes a radical cation, thereby improving conductivity and increasing the durability and stability of output characteristics.
By oxidizing the organic hole transport material with the oxidizing agent, it exhibits good hole conductivity, and it also suppresses release (reduction) of the oxidized state due to the influence of the surrounding environment of the photoelectric conversion layer, resulting in good aging performance. Indicates stability.

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。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属錯体、超原子価ヨウ素化合物が好ましい。前記酸化剤が金属錯体や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ことで、多く添加することが可能な点で有利である。 The oxidizing agent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, for example, tris(4-bromophenyl)aminium hexachloroantimonate, silver hexafluoroantimonate, nitrosonium tetrafluoroborate, silver nitrate. , metal complexes, hypervalent iodine compounds, etc. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, metal complexes and hypervalent iodine compounds are preferred. When the oxidizing agent is a metal complex or a hypervalent iodine compound, it is advantageous in that it has high solubility in organic solvents and can be added in large quantities.

--金属錯体--
前記金属錯体としては、例えば、金属カチオン、配位子、アニオンから構成される。
--Metal complex--
The metal complex is composed of, for example, a metal cation, a ligand, and an anion.

前記金属カチオンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、クロム、マンガン、亜鉛、鉄、コバルト、ニッケル、銅、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、バナジウム、金、白金などのカチオンなどが挙げられる。これらの中でも、マンガン、亜鉛、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、銀、バナジウムのカチオンが好ましく、コバルト錯体がより好ましい。 The metal cation is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose, for example, chromium, manganese, zinc, iron, cobalt, nickel, copper, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver, tungsten, Examples include cations such as rhenium, osmium, iridium, vanadium, gold, and platinum. Among these, cations of manganese, zinc, iron, cobalt, nickel, copper, ruthenium, silver, and vanadium are preferred, and cobalt complexes are more preferred.

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6員の少なくともいずれかの複素環を含むものが好ましく、置換基を有していてもよい。具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The ligand preferably contains at least one of 5- and 6-membered heterocycles containing at least one nitrogen, and may have a substituent. Specific examples include, but are not limited to, the following.

Figure 2023136056000107
Figure 2023136056000107

Figure 2023136056000108
Figure 2023136056000108

Figure 2023136056000109
Figure 2023136056000109

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(CFSO2-)、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([Z(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 anions include hydride ions (H ), fluoride ions (F ), chloride ions (Cl ), bromide ions (Br ), iodide ions (I ), and hydroxide ions. (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 ), hydrogen carbonate ion (HCO 3 ), diphosphate ion Hydrogen ion (H 2 PO 4 ), hydrogen sulfate ion (HSO 4 ), hydrogen sulfide ion (HS ), thiocyanate ion (SCN ), tetrafluoroborate ion (BF 4 ), hexafluoroline Acid ion (PF 6 ), tetracyanoborate ion (B(CN) 4 ), dicyanoamine ion (N(CN) 2 ), p-toluenesulfonic acid ion (TsO ), trifluoromethylsulfonic acid ion (CF 3 SO2-), bis(trifluoromethylsulfonyl)amine ion (N(SO 2 CF 3 ) 2 - ), tetrahydroxoaluminate ion ([Al(OH) 4 ] - , or [Al(OH) 4 (H 2 O) 2 ] - ), dicyanosilver(I) ion ([Ag(CN) 2 ] - ), tetrahydroxochrom(III) ion ([Cr(OH) 4 ] - ), tetrachloro Au(III) acid ion ([AuCl 4 ] ), oxide ion (O 2− ), sulfide ion (S 2− ), peroxide ion (O 2 2− ), sulfate ion (SO 4 2− ) ), sulfite ion (SO 3 2- ), thiosulfate ion (S 2 O 3 2- ), carbonate ion (CO 3 2- ), chromate ion (CrO 4 2- ), dichromate ion (Cr 2 O 7 2- ), monohydrogen phosphate ion (HPO 4 2- ), tetrahydroxozinc(II) acid ion ([Z n (OH) 4 ] 2- ), tetracyanozinc(II) acid ion ([Zn(CN ) 4 ] 2- ), tetrachlorocuprate ion ([CuCl 4 ] 2- ), phosphate ion (PO 4 3- ), hexacyanoferrate (III) ion ([Fe(CN) 6 ] 3 ) , bis(thiosulfato)argent(I) ion ([Ag(S 2 O 3 ) 2 ] 3- ), hexacyanoferrate(II) ion ([Fe(CN) 6 ] 4- ), etc. . Among these, preferred are tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, tetracyanoborate ion, bis(trifluoromethylsulfonyl)amine ion, and perchlorate ion.

前記金属錯体としては、3価のコバルト錯体を添加することが特に好ましい。酸化剤として3価のコバルト錯体を添加すると、ホール輸送材料を酸化させ、安定化することが可能になり、ホール輸送性を高めることができる。
本発明においては、例えば、ホール輸送層形成用塗布液に添加するコバルト錯体には3価を用いることが好ましいが、前記ホール輸送層形成用塗布液を用いて得られた光電変換素子のホール輸送層には2価のコバルト錯体が含有されていることが好ましい。これは、3価のコバルト錯体がホール輸送材料と混合することで、ホール輸送材料が酸化され、コバルト錯体が2価になるためである。言い換えると、本発明においては、光電変換層が、2価のコバルト錯体を更に含むことが好ましい。
特に、光電変換素子のホール輸送層には3価のコバルト錯体は殆ど残存せず、ほぼすべてのコバルト錯体が2価になっていることが特に好ましい。これにより、ホール輸送性が向上し、かつ安定化し、高出力化並びにその持続性が向上できるだけでなく、低温環境でもその効果を更に発揮することが可能になる。
As the metal complex, it is particularly preferable to add a trivalent cobalt complex. When a trivalent cobalt complex is added as an oxidizing agent, the hole transport material can be oxidized and stabilized, and the hole transport properties can be improved.
In the present invention, for example, it is preferable to use a trivalent cobalt complex to be added to the coating liquid for forming a hole transport layer, but the hole transport of a photoelectric conversion element obtained using the coating liquid for forming a hole transport layer is preferable. Preferably, the layer contains a divalent cobalt complex. This is because when the trivalent cobalt complex is mixed with the hole transport material, the hole transport material is oxidized and the cobalt complex becomes divalent. In other words, in the present invention, it is preferable that the photoelectric conversion layer further contains a divalent cobalt complex.
In particular, it is particularly preferable that almost no trivalent cobalt complex remains in the hole transport layer of the photoelectric conversion element, and that almost all the cobalt complexes are divalent. This not only improves and stabilizes the hole transportability, improves high output and its sustainability, but also makes it possible to exhibit its effects even in a low-temperature environment.

前記ホール輸送層に含有されるコバルト錯体の価数については、例えば、XAFS分析を行うことにより明確化できる。XAFS分析は、X-ray Absorption Fine Structureの略であり、X線吸収微細構造解析と称される。例えば、試料にX線を照射し、その吸収量を計測することにより、XAFSスペクトルを得ることができる。
XAFSスペクトル中、吸収端近傍構造はXANES(X-ray Absorption Near Edge Structure)、吸収端より約100eV以上高エネルギー側に現れる広域X線吸収微細構造はEXAFS(Extended X-ray Absorption Fine Structure)と称されるが、着目する原子の価数や構造に関する情報は、主として前者のXANESより得ることができる。この場合、例えば、2価及び3価のコバルト錯体粉末のXAFSスペクトルを別途測定し、ホール輸送層に含有するコバルト錯体のXAFSスペクトルと比較することによって、ホール輸送層に含有されるコバルト錯体の価数を明らかにすることができる。
図18には、本発明の光電変換素子(実施例1)について、上記の通りにXAFSスペクトルを取得した結果を示す。図18に示すように、本発明の光電変換素子の一例のホール輸送層に含有されるコバルト錯体は、2価のコバルト錯体粉末とよく一致しており、3価のコバルト錯体粉末と一致する部分がないため、含有するコバルト錯体のほぼすべてが2価であると判断することができる。
The valence of the cobalt complex contained in the hole transport layer can be clarified by, for example, performing XAFS analysis. XAFS analysis is an abbreviation for X-ray Absorption Fine Structure and is called X-ray absorption fine structure analysis. For example, an XAFS spectrum can be obtained by irradiating a sample with X-rays and measuring the amount of absorption thereof.
In the XAFS spectrum, the structure near the absorption edge is called XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure), and the wide-range X-ray absorption fine structure that appears on the high energy side of about 100 eV or more from the absorption edge is called EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure). ture) However, information regarding the valence and structure of the atom of interest can mainly be obtained from the former XANES. In this case, for example, the value of the cobalt complex contained in the hole transport layer can be determined by separately measuring the XAFS spectra of divalent and trivalent cobalt complex powders and comparing them with the XAFS spectrum of the cobalt complex contained in the hole transport layer. The number can be revealed.
FIG. 18 shows the results of acquiring the XAFS spectrum as described above for the photoelectric conversion element of the present invention (Example 1). As shown in FIG. 18, the cobalt complex contained in the hole transport layer of an example of the photoelectric conversion element of the present invention matches well with the divalent cobalt complex powder, and the part that matches the trivalent cobalt complex powder. Since there is no cobalt complex, it can be determined that almost all of the cobalt complexes contained are divalent.

ホール輸送層形成用塗布液に添加する3価のコバルト錯体は、下記構造式(4)及び一般式(30)で示されるコバルト錯体が好ましく用いることができる。 As the trivalent cobalt complex added to the coating solution for forming a hole transport layer, cobalt complexes represented by the following structural formula (4) and general formula (30) can be preferably used.

ただし、前記構造式(4)及び一般式(30)中、R31からR33は、水素原子、メチル基、エチル基、ターシャルブチル基、又はトリフルオロメチル基を示し、Xは、下記構造式(6)から(9)のいずれかを示す。 However, in the structural formula (4) and general formula (30), R 31 to R 33 represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a tertiary butyl group, or a trifluoromethyl group, and X represents the following structure One of formulas (6) to (9) is shown.

Figure 2023136056000112
Figure 2023136056000112

Xについては、前記構造式(6)から(9)の中でも、構造式(8)がより好ましい。構造式(8)を用いることにより、ホール輸送材料が酸化された状態で安定に維持できる点で有効である。 Regarding X, among the structural formulas (6) to (9), structural formula (8) is more preferable. The use of structural formula (8) is effective in that the hole transport material can be stably maintained in an oxidized state.

これらのコバルト錯体の具体例としては、以下に示す(F-1)~(F-24)が挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。 Specific examples of these cobalt complexes include (F-1) to (F-24) shown below. However, it is not limited to these.

これらの中でも、(F-18)、(F-23)が好ましい。 Among these, (F-18) and (F-23) are preferred.

--超原子価ヨウ素化合物--
前記超原子価ヨウ素化合物とは、八隅子(オクテット)を超えた9個以上の形式的な価電子を持つヨウ素を有する化合物を意味する。言い換えると、超原子価ヨウ素化合物とは、オクテット則が要す8個よりも多くの電子を有し、超原子価の状態であるヨウ素原子を含む化合物を意味する。ここで、価電子とは、原子価電子ともいい、原子の電子配置において、内殻電子を除いた外部の電子殻を占める電子を意味する。
光電変換素子は、ホール輸送層が超原子価ヨウ素化合物を含むことにより、出力の耐久性及び安定性を向上することができる。
--Hypervalent iodine compounds--
The hypervalent iodine compound refers to a compound containing iodine having nine or more formal valence electrons exceeding eight octets. In other words, a hypervalent iodine compound means a compound containing an iodine atom that has more electrons than the eight required by the octet rule and is in a hypervalent state. Here, the valence electron is also referred to as a valence electron, and means an electron that occupies an outer electron shell excluding inner shell electrons in the electron configuration of an atom.
The photoelectric conversion element can improve the durability and stability of output by including the hypervalent iodine compound in the hole transport layer.

本発明に用いることができる超原子価ヨウ素化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ペルヨージナン化合物及びジアリールヨードニウム塩の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
ペルヨージナン化合物及びジアリールヨードニウム塩は、クロロベンゼン等のハロゲン系溶媒に対する溶解性が高く、かつ結晶性及び酸性度が低い。このため、ペルヨージナン化合物及びジアリールヨードニウム塩の少なくともいずれかをホール輸送層が含むことにより、光電変換素子の出力を向上させることができる。
ここで、光電変換素子においては、ホール輸送層の酸性度を低くすることにより、開放電圧を向上させることができるため、ホール輸送層に用いる材料としては酸性度の低いものが好ましい。ホール輸送層の酸性度を低くする手法としては、例えば、ホール輸送層における塩基性の材料の割合(含有量)を多くすることにより、ホール輸送層の酸性度を下げることもできるが、この場合には、ホール輸送層におけるホール輸送性化合物の割合が低下してしまう。このため、ホール輸送層における塩基性の材料の割合を高くすることにより開放電圧を向上させると、直列抵抗が高くなり、高照度光における出力が低下する。
上記の理由から、ホール輸送層の酸性度を低くする際には、ペルヨージナン化合物、ジアリールヨードニウム塩などのクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒に対する溶解性が高く、かつ結晶性及び酸性度が低い材料を用いることが好ましい。
The hypervalent iodine compound that can be used in the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but preferably contains at least one of a periodinane compound and a diaryliodonium salt.
Periodinane compounds and diaryliodonium salts have high solubility in halogenated solvents such as chlorobenzene, and low crystallinity and acidity. Therefore, by including at least one of a periodinane compound and a diaryliodonium salt in the hole transport layer, the output of the photoelectric conversion element can be improved.
Here, in the photoelectric conversion element, by lowering the acidity of the hole transport layer, the open circuit voltage can be improved, so a material with low acidity is preferable as the material used for the hole transport layer. As a method for lowering the acidity of the hole transport layer, for example, by increasing the proportion (content) of basic material in the hole transport layer, the acidity of the hole transport layer can be lowered. In this case, the proportion of the hole-transporting compound in the hole-transporting layer decreases. Therefore, if the open-circuit voltage is improved by increasing the proportion of basic material in the hole transport layer, the series resistance increases and the output in high-intensity light decreases.
For the above reasons, when reducing the acidity of the hole transport layer, it is necessary to use materials such as periodinane compounds and diaryliodonium salts that have high solubility in halogenated solvents such as chlorobenzene, and have low crystallinity and acidity. is preferred.

前記超原子価ヨウ素化合物としては、特に、下記一般式(40)で表されるペルヨージナン化合物や、下記一般式(50)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、高い出力が得られることが分かった。ホール輸送層の酸性度が高いと、開放電圧が低くなる。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、ホール輸送性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。
・・・一般式(40)
(式中、R41~R45は、水素原子又はメチル基を示す。R46及びR47は、メチル基又はトリフルオロメチル基を示す。)
・・・一般式(50)
(式中、Xは、下記構造式のいずれかを示す。)
BF ・・・構造式(1)
PF ・・・構造式(2)

Figure 2023136056000118
・・・構造式(3)
・・・構造式(4) As the hypervalent iodine compound, in particular, a periodinane compound represented by the following general formula (40) and a diaryliodonium salt represented by the following general formula (50) have high solubility, low crystallinity, and low acidity. It has been found that high output can be obtained when used as an oxidizing agent in a hole transport layer. If the acidity of the hole transport layer is high, the open circuit voltage will be low. Although it is possible to increase the open circuit voltage by increasing the amount of basic material added, the decrease in the concentration of the hole transporting material increases the series resistance and reduces the output in high-intensity light.
...General formula (40)
(In the formula, R 41 to R 45 represent a hydrogen atom or a methyl group. R 46 and R 47 represent a methyl group or a trifluoromethyl group.)
... General formula (50)
(In the formula, X represents any of the following structural formulas.)
BF 4 ...Structural formula (1)
PF 6 ... Structural formula (2)
Figure 2023136056000118
...Structural formula (3)
...Structural formula (4)

前記一般式(40)で表されるペルヨージナン化合物と、前記一般式(50)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(G-1)~(G-10)が挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the periodinane compound represented by the general formula (40) and the diaryliodonium salt represented by the general formula (50) include (G-1) to (G-10) shown below. Can be mentioned. However, it is not limited to these.

その他下記構造式の超原子価ヨウ素化合物でも構わない。 Other hypervalent iodine compounds having the following structural formula may also be used.

また、酸化剤として下記一般式(60)で示される化合物を含有することも構わない。 Further, a compound represented by the following general formula (60) may be contained as an oxidizing agent.

・・・一般式(60)
(一般式(60)において、R61~R65は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基を表し、同一であっても異なっていても良い。Xはカチオンを表す。
...General formula (60)
(In general formula (60), R 61 to R 65 represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or an aryl group, and may be the same or different. X represents a cation.

一般式(60)で示される化合物の具体例としては、下記(I-1)~(I-28)を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the compound represented by general formula (60) include, but are not limited to, the following (I-1) to (I-28).

Figure 2023136056000124
Figure 2023136056000124

Figure 2023136056000127
Figure 2023136056000127

前記酸化剤の含有量は、ホール輸送材料100質量部に対して、0.5質量部以上50質量部以下が好ましく、5質量部以上30質量部以下がより好ましい。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。 The content of the oxidizing agent is preferably 0.5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the hole transport material. It is not necessary that all of the hole transport material be oxidized by the addition of an oxidizing agent; it is effective if only a portion of the hole transport material is oxidized.

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、後述する第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させ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, which will be described later. Use of a polymeric material with excellent film-forming properties is advantageous in that the surface of the porous electron transport layer can be made smoother and the photoelectric conversion characteristics can be improved. In addition, since the polymer material is difficult to penetrate into the porous electron transport layer, it has excellent covering properties on the surface of the porous electron transport layer, and is also effective in preventing short circuits when providing electrodes. There are 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、公知のホール輸送性高分子材料などが挙げられる。
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 include known hole transport polymer materials.
Examples of the hole-transporting polymer material include polythiophene compounds, polyphenylene vinylene compounds, polyfluorene compounds, polyphenylene compounds, polyarylamine compounds, and polythiadiazole compounds.
Examples of the polythiophene compounds include poly(3-n-hexylthiophene), poly(3-n-octyloxythiophene), poly(9,9'-dioctyl-fluorene-co-bithiophene), and poly(3,3-hexylthiophene). '''-didodecyl-quarterthiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene), poly(2,5-bis(3-decylthiophen-2-yl)thieno[3,2 -b]thiophene), poly(3,4-didecylthiophene-co-thieno[3,2-b]thiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene-co-thieno[ 3,2-b]thiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene-co-thiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene-co- bithiophene), etc.
Examples of the polyphenylene vinylene compound include poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene], poly[2-methoxy-5-(3,7-dimethyloctyloxy)- 1,4-phenylenevinylene], poly[(2-methoxy-5-(2-ethylphexyloxy)-1,4-phenylenevinylene)-co-(4,4'-biphenylene-vinylene)], etc. It will be done.
Examples of the polyfluorene compound include poly(9,9'-didodecylfluorenyl-2,7-diyl), poly[(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene)-alt-co -(9,10-anthracene)], poly[(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene)-alt-co-(4,4'-biphenylene)], poly[(9,9-dioctyl) -2,7-divinylenefluorene)-alt-co-(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene)], poly[(9,9-dioctyl-2,7-diyl) )-co-(1,4-(2,5-dihexyloxy)benzene)] and the like.
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) benzidine-N,N'-(1,4-diphenylene)], poly[(N,N'-bis(4-octyloxyphenyl)benzidine-N,N'-(1,4-diphenylene)], poly[ (N,N'-bis(4-(2-ethylhexyloxy)phenyl)benzidine-N,N'-(1,4-diphenylene)], poly[phenylimino-1,4-phenylenevinylene-2,5- Dioctyloxy-1,4-phenylenevinylene-1,4-phenylene], poly[p-tolylimino-1,4-phenylenevinylene-2,5-di(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene-1 , 4-phenylene], poly[4-(2-ethylhexyloxy)phenylimino-1,4-biphenylene], and the like.
Examples of the polythiadiazole compound include poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-co-(1,4-benzo(2,1',3)thiadiazole]), polythiadiazole (3,4-didecylthiophene-co-(1,4-benzo(2,1′,3)thiadiazole)) and the like.
Among these, polythiophene compounds and polyarylamine compounds are preferred from the viewpoint of carrier mobility and ionization potential.

ホール輸送材料に各種添加剤を加えても構わない。
添加剤としては、例えば、ヨウ素、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化銅、ヨウ化鉄、ヨウ化銀等の金属ヨウ化物、ヨウ化テトラアルキルアンモニウム、ヨウ化ピリジニウム等の4級アンモニウム塩、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、臭化カルシウム等の金属臭化物、臭化テトラアルキルアンモニウム、臭化ピリジニウム等の4級アンモニウム化合物の臭素塩、塩化銅、塩化銀等の金属塩化物、酢酸銅、酢酸銀、酢酸パラジウム等の酢酸金属塩、硫酸銅、硫酸亜鉛等の金属硫酸塩、フェロシアン酸塩-フェリシアン酸塩、フェロセン-フェリシニウムイオン等の金属錯体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール-アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン等、ヨウ化1,2-ジメチル-3-n-プロピルイミダゾリニウム塩、ヨウ化1-メチル-3-n-ヘキシルイミダゾリニウム塩、1,2-ジメチル-3-エチルイミダゾリウムトリフロオロメタンスルホン酸塩、1-メチル-3-ブチルイミダゾリウムノナフルオロブチルスルホン酸塩、1-メチル-3-エチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチル)スルホニルイミド等のInorg.Chem.35(1996)1168に記載のイオン液体のイミダゾリウム化合物、ピリジン、4-t-ブチルピリジン、ベンズイミダゾール、又はこれらの誘導体等の塩基性化合物、アルカリ金属塩などが挙げられる。
Various additives may be added to the hole transport material.
Examples of additives include metal iodides such as iodine, lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, calcium iodide, copper iodide, iron iodide, and silver iodide, and tetraalkyl iodide. Quaternary ammonium salts such as ammonium and pyridinium iodide, metal bromides such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide, and calcium bromide, and quaternary ammonium such as tetraalkylammonium bromide and pyridinium bromide. Bromine salts of compounds, metal chlorides such as copper chloride and silver chloride, metal acetates such as copper acetate, silver acetate and palladium acetate, metal sulfates such as copper sulfate and zinc sulfate, ferrocyanates - ferricyanates , metal complexes such as ferrocene-ferricinium ions, sulfur compounds such as sodium polysulfide, alkylthiol-alkyl disulfides, viologen dyes, hydroquinone, etc., 1,2-dimethyl-3-n-propylimidazolinium iodide salts, iodine 1-Methyl-3-n-hexylimidazolinium salt, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-methyl-3-butylimidazolium nonafluorobutyl sulfonate, 1 -Methyl-3-ethylimidazolium bis(trifluoromethyl)sulfonylimide and the like. Chem. 35 (1996) 1168, basic compounds such as pyridine, 4-t-butylpyridine, benzimidazole, or derivatives thereof, and alkali metal salts.

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、多孔質状の電子輸送層の細孔に入り込んだ構造を有することが好ましく、電子輸送層上に0.01μm以上20μm以下が好ましく、0.1μm以上10μm以下がより好ましく、0.2μm以上2μm以下が更に好ましい。 The average thickness of the hole transport layer is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but it is preferable that the hole transport layer has a structure that penetrates into the pores of the porous electron transport layer. The thickness 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 even more preferably 0.2 μm or more and 2 μm or less.

前記ホール輸送層は、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、真空蒸着法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、ダイコート法、また、湿式印刷方法として、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等様々な方法を用いることができる。
The hole transport layer may be formed directly on the electron transport layer to which a photosensitizing compound is adsorbed.
The method for producing the hole transport layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include a method of forming a thin film in a vacuum such as a vacuum evaporation method, a wet film forming method, and the like. Among these, the wet film forming method is particularly preferred from the viewpoint of manufacturing cost, and the method of coating on the electron transport layer is preferred.
When the wet film forming method is used, there are no particular limitations on the coating method, and any known method can be used, such as a dip method, a spray method, a wire bar method, a spin coat method, a roller coat method, Various methods such as a blade coating method, a gravure coating method, a die coating method, and a wet printing method such as letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber printing, 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。 Alternatively, the film may be formed in a supercritical fluid or a subcritical fluid at a temperature and pressure lower than the critical point. The supercritical fluid exists as a non-cohesive high-density fluid in a temperature and pressure region exceeding the limit (critical point) where gas and liquid can coexist, does not cohere even when compressed, and has a temperature above the critical temperature and a critical pressure. There is no particular restriction as long as the fluid is in the above state, and it can be selected as appropriate depending on the purpose, but one with a low critical temperature is preferred.

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。
前記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 solvents, hydrocarbon solvents, halogen solvents, and ether solvents.
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, and toluene.
Examples of the halogen solvent include methylene chloride and chlorotrifluoromethane.
Examples of the ether solvent include dimethyl ether.
These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, carbon dioxide is preferred because it has a critical pressure of 7.3 MPa and a critical temperature of 31° C., so it can easily create a supercritical state, is nonflammable, and is 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 subcritical fluid is not particularly limited as long as it exists as a high-pressure liquid in the temperature and pressure region near the critical point, and can be appropriately selected depending on the purpose. 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 can be appropriately selected depending on the purpose, but the critical temperature is preferably -273°C or more and 300°C or less, and 0°C or more and 200°C or less. is more preferable.

更に、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、クロロベンゼンを含有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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。
Furthermore, in addition to the supercritical fluid and the subcritical fluid, an organic solvent or an entrainer can also be used in combination. By adding an organic solvent and an entrainer, the solubility in a supercritical fluid can be more easily adjusted.
The organic solvent is not particularly limited as long as it contains chlorobenzene, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, ketone solvents, ester solvents, ether solvents, amide solvents, halogenated hydrocarbon solvents, carbonized Examples include hydrogen solvents.
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, and n-butyl acetate.
Examples of the ether solvent include diisopropyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, and dioxane.
Examples of the amide solvent include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone.
Examples of the halogenated hydrocarbon solvent include dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene, and the like. It will 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, p-xylene. , ethylbenzene, cumene, etc.
These may be used alone or in combination of two or more.

また、前記ホール輸送層の作製方法としては、前記ホール輸送層を形成する材料を含有するホール輸送層形成材料を光増感化合物が吸着した電子輸送層上に付与した後、かつ第2の電極を形成する前に、乾燥させて制御することが好ましく、加熱乾燥することが好ましい。
前記加熱乾燥の条件における圧力としては、特に制限はないが、常圧下で行うことが好ましい。
前記加熱乾燥の条件における温度としては、30℃以上130℃以下が好ましく、50℃以上100℃以下がより好ましい。
前記加熱乾燥の条件における処理時間としては、10分間以上24時間以下が好ましく、30分間以上2時間以下がより好ましい。
前記加熱乾燥を行う方法としては、上述した加熱乾燥の条件を達成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、以下の方法が挙げられる。オーブン、乾燥器、恒温槽、ホットプレート等、加熱することができれば、従来公知のいずれの方法をも使用することができる。
Further, the method for producing the hole transport layer includes applying a hole transport layer forming material containing the material for forming the hole transport layer onto the electron transport layer to which the photosensitizing compound has been adsorbed, and then It is preferable to perform drying and control, and preferably heat drying, before forming.
There is no particular restriction on the pressure under the heating drying conditions, but it is preferable to carry out under normal pressure.
The temperature under the heating drying conditions is preferably 30°C or more and 130°C or less, more preferably 50°C or more and 100°C or less.
The treatment time under the heat drying conditions is preferably 10 minutes or more and 24 hours or less, more preferably 30 minutes or more and 2 hours or less.
The method for performing the heat drying is not particularly limited as long as the above heat drying conditions can be achieved, and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include the following methods. Any conventionally known method can be used as long as it can be heated, such as an oven, dryer, thermostat, hot plate, etc.

また、光増感化合物を吸着させた電子輸送層上に、ホール輸送材料を積層した後、プレス処理工程を施してもよい。プレス処理を施すことによって、ホール輸送材料がより多孔質電極である電子輸送層と密着するため、効率が改善できる場合がある。
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。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。
Moreover, after laminating the hole transport material on the electron transport layer on which the photosensitizing compound is adsorbed, a press treatment step may be performed. By applying the press treatment, the hole transport material comes into close contact with the electron transport layer, which is a more porous electrode, so efficiency may be improved in some cases.
The method of the press treatment is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose, such as a press molding method using a flat plate as typified by an IR tablet press, a roll press method using a roller, etc. etc. can be mentioned.
The pressure is preferably 10 kgf/cm 2 or more, more preferably 30 kgf/cm 2 or more.
The time for the press treatment is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 1 hour or less. Furthermore, heat may be applied during the press treatment. During the pressing process, a mold release agent may be interposed between the press and the electrode.

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 mold release agent include polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer, perfluoroalkoxy fluoride resin, polyvinylidene fluoride, and ethylene tetrafluoroethylene copolymer. Examples include fluororesins such as polymers, ethylene chlorotrifluoroethylene copolymers, and 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、スパッタリング法、真空蒸着法等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法などが挙げられる。
After performing the press treatment step 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, and nickel oxide. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, molybdenum oxide is preferred.
The method for providing the metal oxide on the hole transport layer is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose. Examples include the membrane method.

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、ダイコート法、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、スクリーン印刷等の様々な方法を用いることができる。
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 wet film forming method is preferably a method in which a paste in which metal oxide powder or sol is dispersed is prepared and applied onto the hole transport layer. The coating method when using the wet film forming method is not particularly limited and can be carried out according to known methods, such as dipping method, spray method, wire bar method, spin coating method, roller coating method, blade coating method, etc. As the coating method, gravure coating method, die coating method, and wet printing method, various methods such as letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber printing, and screen printing can be used.
The average thickness of the applied metal oxide is preferably 0.1 nm or more and 50 nm or less, more preferably 1 nm or more and 10 nm or less.

<第2の電極>
前記第2の電極は、前記ホール輸送層上に、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第2の基板は必ずしも必要ではない。
<Second electrode>
The second electrode can be formed on the hole transport layer or on a metal oxide in the hole transport layer. Furthermore, the second electrode can be the same as the first electrode, and the second substrate is not necessarily required if sufficient strength is maintained.

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。
透光性を有する構成としては、銀ナノワイヤ単独、もしくはカーボンナノチューブとの混合等が挙げられる。
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。
Examples of the material for 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 nanotubes, and graphene.
Examples of the conductive metal oxide include ITO, FTO, and ATO.
Examples of the conductive polymer include polythiophene and polyaniline.
Examples of the structure having translucency include silver nanowires alone or a mixture with carbon nanotubes.
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法、ラミネート法、蒸着法、CVD法、貼り合わせ法などの手法により形成可能である。
本発明の光電変換素子においては、第1の電極と第2の電極の少なくともいずれかは実質的に透明であることが好ましい。第1の電極側が透明であり、入射光を第1の電極側から入射させる方法が好ましい。この場合、第2の電極側には光を反射させる材料を使用することが好ましく、金属、導電性酸化物を蒸着したガラス、プラスチック、又は金属薄膜が好ましく用いられる。また、入射光側に反射防止層を設けることも有効な手段である。
Regarding the formation of the second electrode, depending on the type of material used and the type of hole transport layer, it can be formed on the hole transport layer by a coating method, a lamination method, a vapor deposition method, a CVD method, a bonding method, etc. as appropriate. It is.
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. Preferably, the first electrode side is transparent and the incident light is made to enter from the first electrode side. In this case, it is preferable to use a material that reflects light on the second electrode side, and metal, glass deposited with a conductive oxide, plastic, or a metal thin film 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。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。
<Second board>
The second substrate is not particularly limited, and any known substrate can be used, such as glass, plastic film, ceramic substrates, and the like. In order to improve adhesion, an uneven portion may be formed at the joint between the second substrate and the sealing member.
The method for forming the uneven portions is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include sandblasting, waterblasting, abrasive paper, chemical etching, laser processing, and the like.

前記第2の基板と封止部材との密着性を上げる手段としては、例えば、表面の有機物を除去してもよく、親水性を向上させてもよい。前記第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。 As means for increasing the adhesion between the second substrate and the sealing member, for example, organic substances on the surface may be removed or hydrophilicity may be improved. The means for removing organic substances from the surface of the second substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include UV ozone cleaning, oxygen plasma treatment, and the like.

<封止部材>
本発明の光電変換素子は、少なくとも前記電子輸送層及びホール輸送層を、光電変換素子の外部環境から遮蔽することが可能な封止部材を用いることが可能であり、有効である。言い換えると、本発明においては、光電変換層を光電変換素子の外部環境から遮蔽する封止部材を更に有することが好ましい。
前記封止部材としては、外部環境から封止内部への過剰な水分や酸素などの侵入を低減できるものであれば、従来公知の部材を使用可能である。また、前記封止部材は、外部から押圧されることによる機械的な破壊を防止する効果もあり、これを実現可能なものであれば、従来公知の部材を使用可能である。
<Sealing member>
The photoelectric conversion element of the present invention can effectively use a sealing member that can shield at least the electron transport layer and the hole transport layer from the external environment of the photoelectric conversion element. In other words, in the present invention, it is preferable to further include a sealing member that shields the photoelectric conversion layer from the external environment of the photoelectric conversion element.
As the sealing member, any conventionally known member can be used as long as it can reduce the intrusion of excessive moisture, oxygen, etc. from the external environment into the interior of the seal. The sealing member also has the effect of preventing mechanical destruction due to external pressure, and any conventionally known member can be used as long as it can achieve this.

封止の方式は、光電変換素子の光電変換層で構成される発電領域の周縁部に封止部材を設け、第2の基板と接着する「枠封止」と、前記発電領域全面に封止部材を設け、第2の基板と接着する「面封止」に大別できる。前者の「枠封止」は、封止内部に中空部を形成することができるため、封止内部の水分量や酸素量を適正に調整することが可能であり、また第2の電極が封止部材と接触していないために、電極剥がれの影響を低減できる効果がある。一方、後者の「面封止」は、外部からの過剰な水や酸素の侵入を防止する効果に優れており、また封止部材との接着面積が大きいため、封止強度が高く、特に第1の基板にフレキシブル基板を用いた場合に適している。 There are two types of sealing methods: "frame sealing" in which a sealing member is provided at the periphery of the power generation region made up of the photoelectric conversion layer of the photoelectric conversion element and adhered to the second substrate, and "frame sealing" in which the entire surface of the power generation region is sealed. It can be roughly divided into "surface sealing" in which a member is provided and bonded to the second substrate. The former type of "frame sealing" can form a hollow part inside the seal, so it is possible to appropriately adjust the amount of moisture and oxygen inside the seal, and the second electrode can be placed inside the seal. Since it is not in contact with the stopper member, it has the effect of reducing the effects of electrode peeling. On the other hand, the latter type of "surface sealing" has an excellent effect of preventing excessive water and oxygen from entering from the outside, and has a large adhesive area with the sealing member, so the sealing strength is high, especially for the first part. This is suitable when a flexible substrate is used as the first substrate.

前記封止部材の種類については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択可能であり、例えば、硬化樹脂や低融点ガラス樹脂などが挙げられる。
前記硬化樹脂としては、光や熱によって硬化する樹脂であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択可能であるが、中でもアクリル樹脂やエポキシ樹脂が好ましく用いられる。
The type of the sealing member is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples include hardened resin and low-melting glass resin.
The cured resin is not particularly limited as long as it is a resin that is cured by light or heat, and can be appropriately selected depending on the purpose, and among them, acrylic resins and epoxy resins are preferably used.

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又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。 The cured product of the acrylic resin can be any known material as long as it is a cured monomer or oligomer having an acrylic group in its molecule.

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又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。
前記エポキシ樹脂としては、例えば、水分散系、無溶剤系、固体系、加熱硬化型、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及び紫外線硬化型が好ましく、紫外線硬化型がより好ましい。なお、紫外線硬化型であっても、加熱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。
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、グリシジルエーテル型、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。
As the cured product of the epoxy resin, any known material can be used as long as it is a cured monomer or oligomer having an epoxy group in its molecule.
Examples of the epoxy resin include water dispersion type, solventless type, solid type, heat curing type, curing agent mixed type, and ultraviolet curing type. Among these, the thermosetting type and the ultraviolet curing type are preferable, and the ultraviolet curing type is more preferable. Note that even if the material is of the ultraviolet curing type, it is possible to heat it, and it is preferable to heat it even after it has been cured with ultraviolet light.
Examples of the epoxy resin include bisphenol A type, bisphenol F type, novolak type, cycloaliphatic 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や各種添加剤を混合することが好ましい。
前記硬化剤としては、アミン系、酸無水物系、ポリアミド系及びその他の硬化剤に分類され、目的に応じて適宜選択される。
前記アミン系硬化剤としては、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等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。
It is preferable that the epoxy resin is mixed with a curing agent and various additives, if necessary.
The curing agent is classified into amine-based, acid anhydride-based, polyamide-based, and other curing agents, and is appropriately selected depending on the purpose.
Examples of the amine curing agent include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine and triethylenetetramine, aromatic polyamines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone.
Examples of the acid anhydride curing agent include phthalic anhydride, tetra- and hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, pyromellitic anhydride, hetacetic anhydride, dodecenylsuccinic anhydride, and the like. It will be done.
Examples of the other curing agents include imidazoles and polymercaptans. 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、有機溶剤などが挙げられる。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、充填材及び重合開始剤がより好ましい。 Examples of the additives include fillers, gap agents, polymerization initiators, desiccants (hygroscopic agents), curing accelerators, coupling agents, softening agents, coloring agents, flame retardant aids, and oxidizing agents. Examples include inhibitors and organic solvents. Among these, fillers, gap agents, curing accelerators, polymerization initiators, and drying agents (hygroscopic agents) are preferred, and fillers and polymerization initiators are more preferred.

前記充填材は、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、硬化時又は加熱時のアウトガス量の低減、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、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。特に、光電変換素子の出力特性やその耐久性は、単に侵入する水分や酸素の影響だけでなく、封止部材の硬化時又は加熱時に発生するアウトガスの影響が無視できない。特に、加熱時に発生するアウトガスの影響は、高温環境保管における出力特性に大きな影響を及ぼす。
この場合、封止部材に充填材やギャップ剤、乾燥剤を含有させることにより、これら自身が水分や酸素の浸入を抑制できるほか、封止部材の使用量を低減できることにより、アウトガス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、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 moisture and oxygen, as well as reducing volumetric shrinkage during curing, reducing the amount of outgassing during curing or heating, improving mechanical strength, and improving thermal conductivity and fluidity. It is very effective in maintaining stable output even in various environments. In particular, the output characteristics and durability of a photoelectric conversion element are affected not only by moisture and oxygen that enter, but also by outgas generated during curing or heating of the sealing member, which cannot be ignored. In particular, the influence of outgas generated during heating has a large effect on output characteristics when stored in a high-temperature environment.
In this case, by including a filler, gap agent, or desiccant in the sealing material, these substances themselves can suppress the infiltration of moisture and oxygen, and the amount of sealing material used can be reduced, which has the effect of reducing outgassing. can be obtained. This is effective not only during curing but also when the photoelectric conversion element is stored in a high temperature environment.

前記充填材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶性又は不定形のシリカ、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系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。
前記充填材の平均一次粒径は、0.1μm以上10μmが好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましい。添加量が好ましい範囲内であると、水分や酸素の侵入を抑制する効果を十分に得ることができ、粘度が適正となり、基板との密着性や脱泡性の向上、又は封止部の幅の制御や作業性に対しても有効である。
The filler is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose; for example, inorganic materials such as crystalline or amorphous silica, talc, alumina, aluminum nitride, silicon nitride, calcium silicate, calcium carbonate, fillers are preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.
The average primary particle size of the filler is preferably 0.1 μm or more and 10 μm, more preferably 1 μm or more and 5 μm or less. When the amount added is within the preferred range, the effect of suppressing the intrusion of moisture and oxygen can be sufficiently obtained, the viscosity is appropriate, the adhesion with the substrate, the defoaming property is improved, and the width of the sealing part is improved. It is also effective for control and workability.

前記充填材の含有量としては、封止部材全体が100質量部に対し、10質量部以上90質量部以下が好ましく、20質量部以上70質量部以下がより好ましい。充填材の含有量が上記範囲内であることにより、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, more preferably 20 parts by mass or more and 70 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the entire sealing member. When the content of the filler is within the above range, a sufficient effect of inhibiting moisture and oxygen penetration can be obtained, the viscosity is also appropriate, and the adhesion and workability are also good.

前記ギャップ剤とは、ギャップ制御剤又は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可能になる。例えば、第1の基板もしくは第1の電極の上に、封止部材を付与し、その上に第2の基板を載せて封止を行う場合、エポキシ樹脂にギャップ剤を混合していることにより、封止部のギャップがギャップ剤のサイズに揃うため、容易に封止部のギャップを制御することができる。
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。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。
前記ギャップ剤の平均粒径としては、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 gap agent is also called a gap control agent or a spacer agent, and it becomes possible to control the gap of the sealing part. For example, when sealing is performed by applying a sealing member on the first substrate or the first electrode and placing the second substrate on top of the sealing member, the gap agent is mixed with the epoxy resin. Since the gap of the sealing part is equal to the size of the gap agent, the gap of the sealing part can be easily controlled.
As the gap agent, any known material can be used as long as it is granular, has a uniform particle size, and has high solvent resistance and heat resistance. It is preferable that the particles have a high affinity with the epoxy resin and have a spherical particle shape. Specific examples include glass beads, silica particles, organic resin particles, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
The average particle size of the gap agent can be selected depending on the gap of the sealing part to be set, but is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 5 μm or more and 50 μm or less.

前記重合開始剤は、例えば、熱を用いて重合を開始させる熱重合開始剤、光を用いて重合を開始させる光重合開始剤などが挙げられる。
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。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。一方、光重合開始剤は、エポキシ樹脂の場合光カチオン重合開始剤が好ましく用いられる。エポキシ樹脂に光カチオン重合開始剤を混合し、光照射を行うと光カチオン重合開始剤が分解して、強酸を発生し、酸がエポキシ樹脂の重合を引き起こし、硬化反応が進行する。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。
前記光カチオン重合開始剤としては、例えば、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、メタセロン化合物、シラノール・アルミニウム錯体などが挙げられる。
Examples of the polymerization initiator include a thermal polymerization initiator that initiates polymerization using heat, a photopolymerization initiator that initiates polymerization using light, and the like.
The thermal polymerization initiator is a compound that generates active species such as radicals and cations when heated, and specifically includes an azo compound such as 2,2'-azobisbutyronitrile (AIBN), and benzoyl peroxide ( Peroxides such as BPO) are used. As the thermal cationic polymerization initiator, benzenesulfonic acid ester, alkylsulfonium salt, etc. are used. On the other hand, in the case of an epoxy resin, a cationic photopolymerization initiator is preferably used as the photopolymerization initiator. When a cationic photopolymerization initiator is mixed with an epoxy resin and irradiated with light, the cationic photopolymerization initiator decomposes and generates a strong acid.The acid causes polymerization of the epoxy resin, and the curing reaction progresses. The cationic photopolymerization initiator has the following effects: less volumetric shrinkage during curing, no inhibition by oxygen, and high storage stability.
Examples of the photocationic polymerization initiator include aromatic diazonium salts, aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts, metatheron compounds, and silanol/aluminum complexes.

また、光を照射することにより酸を発生する機能を有する光酸発生剤も使用できる。光酸発生剤は、カチオン重合を開始する酸として作用し、例えば、カチオン部とアニオン部からなるイオン性のスルホニウム塩系やヨードニウム塩系などのオニウム塩が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Furthermore, a photoacid generator having a function of generating an acid upon irradiation with light can also be used. The photoacid generator acts as an acid that initiates cationic polymerization, and includes, for example, onium salts such as ionic sulfonium salts and iodonium salts consisting of a cationic part and an anionic part. These may be used alone or in combination of two or more.

前記重合開始剤の添加量としては、使用する材料によって異なる場合があるが、封止部材全体が100質量部に対し、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。添加量が上記範囲内であることにより、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、またアウトガスが過剰になるのを防止でき、有効である。 The amount of the polymerization initiator added may vary depending on the material used, but it is preferably 0.5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, and 1 part by mass or more and 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the entire sealing member. Part or less is more preferable. When the amount added is within the above range, curing proceeds appropriately, the amount of uncured material remaining can be reduced, and excessive outgassing can be prevented, which is effective.

前記乾燥剤は、吸湿剤とも称され、水分を物理的又は化学的に吸着、吸湿する機能を有する材料であり、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、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 moisture absorbent, and is a material that has the function of adsorbing and absorbing moisture physically or chemically. By including it in the sealing member, it can further increase moisture resistance and reduce the effects of outgassing. It is effective because it can sometimes reduce the amount of water used.
The desiccant is preferably in the form of particles, and includes, for example, 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, which absorbs a large amount of moisture, is preferred. 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)等の三級アミン又は三級アミン塩、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ート等のホスフィン又はホスホニウム塩などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The curing accelerator is also called a curing catalyst and is used for the purpose of increasing the curing speed, and is mainly used for thermosetting epoxy resins.
Examples of the curing accelerator include DBU (1,8-diazabicyclo(5,4,0)-undecene-7) and DBN (1,5-diazabicyclo(4,3,0)-nonene-5). Tertiary amines or tertiary amine salts, imidazoles such as 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole, phosphines such as triphenylphosphine and tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, or Examples include phosphonium salts. 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 the effect of increasing molecular bonding strength, and includes silane coupling agents, such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane. Xypropylmethyldimethoxysilane, 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 include silane coupling agents such as -aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more.

更に、前記封止部材は、封止材、シール材又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。例えば、TB3118、TB3114、TB3124、TB3125F(スリーボンド社製)、WorldRock5910、WorldRock5920、WorldRock8723(協立化学株式会社製)、WB90US(P)(モレスコ社製)等が挙げられる。 Furthermore, as the sealing member, epoxy resin compositions that are commercially available as sealants, sealants, or adhesives are known, and can be effectively used in the present invention. Among these, there are epoxy resin compositions that have been developed and commercially available for use in solar cells and organic EL devices, and can be used particularly effectively in the present invention. Examples include TB3118, TB3114, TB3124, TB3125F (manufactured by ThreeBond), WorldRock5910, WorldRock5920, WorldRock8723 (manufactured by Kyoritsu Kagaku Co., Ltd.), and WB90US (P) (manufactured by Moresco).

一方、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ため、有効である。 On the other hand, in the case of a low-melting glass resin, the resin component is decomposed by a baking process at about 550° C. after the resin is applied, and then it is brought into close contact with the glass substrate while being melted by an infrared laser or the like. At this time, the low melting point glass component diffuses into the metal oxide layer and is physically bonded, thereby achieving high sealing performance. In addition, since the resin component has disappeared, no outgas is generated like in acrylic resins or epoxy resins, and the photoelectric conversion element is not deteriorated, which is effective.

本発明においては、封止部材としてシート状封止材を用いることもできる。
前記シート状封止材とは、例えば、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、本発明における第2の基板に該当する。
前記シート状封止材を、第2の電極上に貼り付け、その後硬化させることにより、封止部材及び第2の基板を一度に形成することができる。
前記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、中空部を設けた構造にすることもでき、有効である。シート上に形成する樹脂層が全面に形成されていれば、「面封止」になるが、樹脂層の形成パターンにより、光電変換素子の内部に中空部を設けるように樹脂層をパターン形成すれば「枠封止」になる。
In the present invention, a sheet-like sealing material can also be used as the sealing member.
The sheet-shaped sealing material is, for example, a sheet on which an epoxy resin layer is formed in advance, and the sheet is made of glass, a film with high gas barrier properties, or the like, and corresponds to the second substrate in the present invention.
By pasting the sheet-like sealing material onto the second electrode and then curing it, the sealing member and the second substrate can be formed at the same time.
Depending on the formation pattern of the epoxy resin layer formed on the sheet, it is also possible to form a structure with a hollow portion, which is effective. If the resin layer formed on the sheet is formed on the entire surface, it will be "surface sealing", but depending on the formation pattern of the resin layer, it is necessary to pattern the resin layer so that a hollow part is provided inside the photoelectric conversion element. This will result in "frame sealing".

封止部材の形成方法としては、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、スクリーン印刷等様々な方法を用いることができる。 There are no particular restrictions on the method for forming the sealing member, and any known method may be used, such as a dispense method, a wire bar method, a spin coating method, a roller coating method, a blade coating method, a gravure coating method, and a letterpress method. Various methods can be used, such as , offset, intaglio, rubber printing, and screen printing.

更に、封止部材と第2の電極との間にパッシベーション層を設けてもよい。
前記パッシベーション層としては、封止部材が第2の電極に接しないように配置されていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、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く用いられる。
封止内部の中空部には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、光電変換素子の耐久性向上に対して有効な場合がある。本発明において、封止することによって設けられた封止内部の中空部には酸素を含有することが好ましく、その酸素濃度は10.0体積%以上21.0体積%以下がより好ましい。
Furthermore, a passivation layer may be provided between the sealing member and the second electrode.
The passivation layer is not particularly limited as long as it is arranged so that the sealing member does not touch the second electrode, and can be appropriately selected depending on the purpose, but aluminum oxide, silicon nitride, silicon oxide, etc. is preferably used.
By containing oxygen in the hollow space inside the seal, the hole transport function of the hole transport layer can be stably maintained over a long period of time, which may be effective in improving the durability of photoelectric conversion elements. . In the present invention, the hollow portion inside the seal provided by sealing preferably contains oxygen, and the oxygen concentration is more preferably 10.0 volume % or more and 21.0 volume % or less.

前記中空部の酸素濃度は、酸素濃度を調整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。酸素濃度の調整は、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又は酸素モニターを用いて測定できる。
封止によって形成された前記中空部内の酸素濃度の測定は、例えば、IVA(Internal Vapor Analysis)によって行うことができる。具体的には、光電変換素子を高真空中に装填し孔あけして発生したガスや水分について質量分析を行う方法である。この方法により、光電変換素子の封止内部に含有する酸素濃度を明らかにすることができる。質量分析計としては、四重極型と飛行時間型があり、後者の方がより高感度の測定が可能である。
The oxygen concentration in the hollow portion can be controlled by sealing the inside of the glove box in which the oxygen concentration is adjusted. The oxygen concentration can be adjusted by using a gas cylinder having a specific oxygen concentration or by using a nitrogen gas generator. The oxygen concentration in the glove box can be measured using a commercially available oxygen concentration meter or oxygen monitor.
The oxygen concentration within the hollow portion formed by sealing can be measured by, for example, IVA (Internal Vapor Analysis). Specifically, this is a method in which a photoelectric conversion element is loaded in a high vacuum, a hole is drilled, and the gas and moisture generated are subjected to mass spectrometry. With this method, the oxygen concentration contained within the sealed interior of the photoelectric conversion element can be determined. There are two types of mass spectrometers: quadrupole and time-of-flight, and the latter allows for more sensitive measurements.

封止内部に含有す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好ましい。
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とき、凝結が開始される温度として定義される。
前記露点としては、特に制限されるものではないが、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。
As the gas other than oxygen contained inside the seal, an inert gas is preferable, and nitrogen, argon, etc. are preferable.
When sealing is performed, it is preferable to control the oxygen concentration and dew point inside the glove box, which is effective in improving output and durability. Dew point is defined as the temperature at which condensation begins when a gas containing water vapor is cooled.
The dew point is not particularly limited, but is preferably 0°C or lower, more preferably -20°C or lower. The lower limit is preferably -50°C or higher.

以下、図面を参照しながら、本発明の光電変換素子の一例について説明する。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。 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, etc. of the following constituent members that are not described in this embodiment are also included in the scope of the present invention.

<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態の光電変換素子の一例を示す概略図である。この図1の第1の実施形態の光電変換素子101は、第1の基板1上に第1の電極2が形成される。第1の電極2上には電子輸送層4が形成され、電子輸送層4を構成する電子輸送性材料の表面に光増感化合物5が吸着されている。電子輸送層4の上部及び内部にはホール輸送層6が形成され、ホール輸送層6の上に第2の電極7が形成されている。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。この時、封止部材8は第1の電極2ではなく、第1の基板1と接着させることも可能であり、密閉性を高める上で有効な場合がある。
この図1の第1の実施形態の光電変換素子101は、第2の電極7と第2の基板9の間に中空部10を有する。中空部10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、これにより発電性能や耐久性を高めることができる。更に、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は、特に制限はなく、自由に制御することが可能であるが、10%以上21%以下が好ましい。
なお、図示を省略しているが、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。
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a photoelectric conversion element according to the first embodiment. In the photoelectric conversion element 101 of the first embodiment shown in FIG. 1, a first electrode 2 is formed on a first substrate 1. An electron transport layer 4 is formed on the first electrode 2, and a photosensitizing compound 5 is adsorbed on the surface of the electron transport material constituting the electron transport layer 4. A hole transport layer 6 is formed above and inside the electron transport layer 4, and a second electrode 7 is formed on the hole transport layer 6. A second substrate 9 is arranged above the second electrode 7 , and the second substrate 9 is fixed to the first electrode 2 by a sealing member 8 . At this time, the sealing member 8 may be bonded to the first substrate 1 instead of the first electrode 2, which may be effective in improving the sealing performance.
The photoelectric conversion element 101 of the first embodiment shown in FIG. 1 has a hollow portion 10 between the second electrode 7 and the second substrate 9. By having the hollow part 10, it becomes possible to control the moisture content and oxygen concentration in the hollow part, thereby improving power generation performance and durability. Furthermore, since the second electrode 7 and the second substrate 9 are not in contact with each other, peeling and destruction of the second electrode 7 can be prevented. The oxygen concentration within the hollow space is not particularly limited and can be freely controlled, but is preferably 10% or more and 21% or less.
Although not shown, the first electrode 2 and the second electrode 7 each have a conductive path to the electrode extraction terminal.

<第2の実施形態>
図2は、第2の実施形態の光電変換素子の一例を示す概略図である。この図2の第2の実施形態の光電変換素子101は、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が形成されている。ホールブロッキング層3を形成することにより、電子とホールの再結合を防止することができ、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と第2の基板9の間に中空部10を有する。
<Second embodiment>
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a photoelectric conversion element according to the second embodiment. In the photoelectric conversion element 101 of the second embodiment shown in FIG. 2, a hole blocking layer 3 is formed between the first substrate 1 and the electron transport layer 4. By forming the hole blocking layer 3, recombination of electrons and holes can be prevented, which is effective in improving power generation performance. The photoelectric conversion element shown in FIG. 2 has a hollow portion 10 between the second electrode 7 and the second substrate 9, as in FIG.

<第3の実施形態>
図3は、第3の実施形態の光電変換素子の一例を示す概略図である。この図3の第3の実施形態の光電変換素子101は、図2に示す中空部10を封止部材8で覆い、全面封止を行ったものである。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、第2の電極7と封止部材8との間にパッシベーション層11を設けることが可能であり、第2の電極の剥離防止に有効な場合がある。このように、ほぼ全面を封止部材で覆うことにより、光電変換素子の機械的強度を高めることが可能になる。
<Third embodiment>
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a photoelectric conversion element according to the third embodiment. In the photoelectric conversion element 101 of the third embodiment shown in FIG. 3, the hollow portion 10 shown in FIG. 2 is covered with a sealing member 8 to seal the entire surface. For example, the sealing member 8 can be formed by applying the sealing member 8 over the entire surface of the second electrode 7 and providing the second substrate 9 thereon, or by using the sheet-shaped sealing material described above. In this case, it is possible to provide a passivation layer 11 between the second electrode 7 and the sealing member 8, which may be effective in preventing peeling of the second electrode. By covering almost the entire surface with the sealing member in this way, it is possible to increase the mechanical strength of the photoelectric conversion element.

(光電変換素子の製造方法)
本発明の光電変換素子に係る光電変換素子の製造方法は、
下記一般式(1a)で表される化合物及び下記一般式(1b)で表される化合物の少なくともいずれかと、下記一般式(2)で表される化合物と、を含有する電子輸送層を形成する電子輸送層形成工程を含み、さらに必要に応じてその他の工程を含む。
・・・一般式(1a)
(一般式(1a)中、R及びRは炭素数2から12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。)
・・・一般式(1b)
(一般式(1b)中、Rは、炭素数4から10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、Arは下記構造のいずれかを表す。)
・・・一般式(2)
(一般式(2)中、R及びRはアルキル基、アリール基、及びヘテロ環基のいずれかを表し、RはArと結合して環状構造を形成してもよく、Arは、下記構造のいずれかを表す。)
(Method for manufacturing photoelectric conversion element)
The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to the present invention includes:
Forming an electron transport layer containing at least one of a compound represented by the following general formula (1a) and a compound represented by the following general formula (1b), and a compound represented by the following general formula (2). It includes an electron transport layer forming step, and further includes other steps as necessary.
...General formula (1a)
(In general formula (1a), R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 2 to 12 carbon atoms.)
...General formula (1b)
(In general formula (1b), R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, and Ar 1 represents any of the following structures.)
...General formula (2)
(In general formula (2), R 4 and R 5 represent any one of an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group, and R 5 may combine with Ar 2 to form a cyclic structure, and Ar 2 represents one of the following structures.)

本発明の光電変換素子の製造方法は、第1の基板上に第1の電極を形成し、第1の電極上に光電変換層を形成し、光電変換層上に第2の電極を形成し、さらに必要に応じて、ホールブロッキング層、及び封止部材などのその他の部材を配する工程を含む。 The method for manufacturing a photoelectric conversion element of the present invention includes forming a first electrode on a first substrate, forming a photoelectric conversion layer on the first electrode, and forming a second electrode on the photoelectric conversion layer. , further including the step of disposing other members such as a hole blocking layer and a sealing member as necessary.

本発明の光電変換素子の製造方法において、第1の電極、光電変換層、第2の電極、及びその他の部材及び層は、本発明の光電変換素子において説明したものと同様である。 In the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the present invention, the first electrode, photoelectric conversion layer, second electrode, and other members and layers are the same as those described in the photoelectric conversion element of the present invention.

<電子輸送層形成工程>
前記電子輸送層形成工程は、第一の電極上に下記一般式(1a)で表される化合物及び下記一般式(1b)で表される化合物の少なくともいずれかと、下記一般式(2)で表される化合物と、を含有する電子輸送層を形成する工程である。
・・・一般式(1a)
(一般式(1a)中、R及びRは炭素数2から12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。)
・・・一般式(1b)
(一般式(1b)中、Rは、炭素数4から10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、Arは下記構造のいずれかを表す。)
・・・一般式(2)
(一般式(2)中、R及びRはアルキル基、アリール基、及びヘテロ環基のいずれかを表し、RはArと結合して環状構造を形成してもよく、Arは、下記構造のいずれかを表す。)
<Electron transport layer formation process>
The electron transport layer forming step includes forming at least one of a compound represented by the following general formula (1a) and a compound represented by the following general formula (1b) on the first electrode, and a compound represented by the following general formula (2). This is a step of forming an electron transport layer containing a compound.
...General formula (1a)
(In general formula (1a), R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 2 to 12 carbon atoms.)
...General formula (1b)
(In general formula (1b), R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, and Ar 1 represents any of the following structures.)
...General formula (2)
(In general formula (2), R 4 and R 5 represent any one of an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group, and R 5 may combine with Ar 2 to form a cyclic structure, and Ar 2 represents one of the following structures.)

前記電子輸送層形成工程は、本発明の光電変換素子において説明した前記電子輸送層の形成方法と同様の方法により電子輸送層を形成する工程である。 The electron transport layer forming step is a step of forming an electron transport layer by a method similar to the method for forming the electron transport layer described in the photoelectric conversion element of the present invention.

<その他の工程>
その他の工程としては、本発明の光電変換素子において説明した各層の形成方法と同様の方法により各層を形成する工程である。
<Other processes>
Other steps include forming each layer by the same method as the method for forming each layer described in the photoelectric conversion element of the present invention.

(光電変換モジュール)
本発明の光電変換モジュールは、本発明の光電変換素子を複数有し、互いに隣接する前記光電変換素子が、直列又は並列に電気的に接続されている。
前記光電変換モジュールは、例えば、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、第1の電極と第2の電極との間に、電子輸送層及びホール輸送層を含む光電変換層が形成される。
(Photoelectric conversion module)
The photoelectric conversion module of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements of the present invention, and the photoelectric conversion elements that are adjacent to each other are electrically connected in series or in parallel.
The photoelectric conversion module has, for example, a photoelectric conversion element arrangement area 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 connected to a first electrode. A photoelectric conversion layer including an electron transport layer and a hole transport layer is formed between the second electrode and the second electrode.

前記光電変換モジュールは、前記光電変換素子を、複数有する構成とすることができる。また、前記複数の光電変換素子は、直列及び/又は並列で接続されていてもよいし、接続されておらず独立した光電変換素子を含んでいてもよい。
前記光電変換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 photoelectric conversion module may have a plurality of photoelectric conversion elements. Further, the plurality of photoelectric conversion elements may be connected in series and/or in parallel, or may include independent photoelectric conversion elements that are not connected.
The structure of each layer of the photoelectric conversion module may be the same as that of the photoelectric conversion element.

前記光電変換モジュールの構造としては、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、第1の電極、電子輸送層、第2の電極は、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、分割されていることが好ましく、これによりショートのリスクを低減することができる。一方、ホール輸送層は、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、分割されていてもよいし、前記ホール輸送層どうしが互いに延設された連続層の形態であってもよい。 The structure of the photoelectric conversion module is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. It is preferable that the circuit is divided, thereby reducing the risk of short circuit. On the other hand, the hole transport layer may be divided into at least two photoelectric conversion elements adjacent to each other, or may be in the form of a continuous layer in which the hole transport layers are mutually extended.

また、前記光電変換モジュールは、互いに隣接する少なくとも2つの前記光電変換素子を有する光電変換モジュールにおいて、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、前記光電変換層を貫通した導通部により電気的に接続されていることが好ましい。 Further, in the photoelectric conversion module having at least two photoelectric conversion elements adjacent to each other, the first electrode in one of the photoelectric conversion elements and the second electrode in the other photoelectric conversion element It is preferable that the electrode is electrically connected to the photoelectric conversion layer by a conductive portion passing through the photoelectric conversion layer.

また、前記光電変換モジュールは、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。特に、前記光電変換モジュールは、前記光電変換モジュールにおける複数の前記光電変換素子の前記光電変換層を、前記光電変換モジュールの外部環境から遮蔽する封止部材を有することが好ましい。 Further, the photoelectric conversion module has a pair of substrates, and has a photoelectric conversion element arrangement area connected in series or parallel between the pair of substrates, and the sealing member is sandwiched between the pair of substrates. It can be configured as follows. In particular, the photoelectric conversion module preferably includes a sealing member that shields the photoelectric conversion layers of the plurality of photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion module from an external environment of the photoelectric conversion module.

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。 An example of the photoelectric conversion element module of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these, and for example, the number, position, shape, etc. of the following constituent members that are not described in this embodiment are also included in the scope of the present invention.

<第4の実施形態>
図4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4は、ホール輸送層6を形成した後、貫通部12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12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4には図示しないが、第1の電極2a及び第2の電極7bは、更に隣接する光電変換素子の電極、又は出力取出し端子まで導通する経路を有する。
<Fourth embodiment>
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the photoelectric conversion element module of the present invention, and is an example showing a cross section of a part of the photoelectric conversion element module including a plurality of photoelectric conversion elements connected in series. .
FIG. 4 shows that after forming the hole transport layer 6, the penetrating part 12 is formed, and then the second electrode 7 is formed, so that the second electrode material is introduced into the penetrating part 12 and the adjacent It can be electrically connected to the first electrode 2b of the cell. Although not shown in FIG. 4, the first electrode 2a and the second electrode 7b further have a conductive path to an electrode of an adjacent photoelectric conversion element or an output extraction terminal.

貫通部12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12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12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12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 12 may penetrate the first electrode 2 and reach the first substrate 1, or the penetrating portion 12 may stop processing inside the first electrode 2 and may not reach the first substrate 1. Good too.
When the shape of the penetration part 12 is a microhole that penetrates the first electrode 2 and reaches the first substrate 1, if the total opening area of the microholes becomes too large relative to the area of the penetration part 12, the As the film cross-sectional area of electrode 2 decreases, the resistance value increases, which may cause a decrease in photoelectric conversion efficiency. Therefore, the ratio of the total opening area of the micropores to the area of the penetrating portion 12 is preferably 5/100 or more and 60/100 or less.

貫通部12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12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12の形成を一度に簡易的に行うことができる。 The method for forming the penetration portion 12 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include sandblasting, waterblasting, abrasive paper, chemical etching, laser processing, and the like. Among these, laser processing is preferred. As a result, fine holes can be formed without using sand, etching, resist, etc., and processing can be performed cleanly and with good reproducibility. Furthermore, when forming the penetration part 12, it is possible to remove at least one of the hole blocking layer 3, the electron transport layer 4, the hole transport layer 6, and the second electrode 7 by impact peeling using a laser processing method. Become. Thereby, there is no need to provide a mask during lamination, and removal and formation of the minute penetration portions 12 can be easily performed at the same time.

<第5の実施形態>
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、図4と異なり、ホール輸送層6が隣接する光電変換素子と分割されており、それぞれが独立した層構成となっている。これにより、電子拡散が抑制されてリーク電流が低下し、耐久性が更に向上する場合があり有効である。
<Fifth embodiment>
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the photoelectric conversion element module of the present invention, and unlike FIG. 4, the hole transport layer 6 is separated from the adjacent photoelectric conversion element, and each has an independent layer structure. There is. This is effective in suppressing electron diffusion, reducing leakage current, and further improving durability.

(電子機器)
本発明の電子機器は、本発明の光電変換素子、及び前記光電変換モジュールのいずれかと、前記光電変換素子又は前記光電変換モジュールが光電変換することによって発生した電力によって動作する装置と、を有し、更に必要に応じてその他の装置を有する。
また、本発明の電子機器は、本発明の光電変換素子、及び前記光電変換モジュールのいずれかと、前記光電変換素子又は前記光電変換モジュールが光電変換することによって発生した電力を蓄電可能な畜電池と、前記畜電池に蓄電された前記電力によって動作する装置とを有し、更に必要に応じてその他の装置を有する。
(Electronics)
An electronic device of the present invention includes either the photoelectric conversion element of the present invention or the photoelectric conversion module, and a device that operates using electric power generated by photoelectric conversion by the photoelectric conversion element or the photoelectric conversion module. , and further includes other devices as necessary.
Further, the electronic device of the present invention includes either the photoelectric conversion element of the present invention or the photoelectric conversion module, and a storage battery capable of storing electric power generated by photoelectric conversion by the photoelectric conversion element or the photoelectric conversion module. , a device operated by the electric power stored in the storage battery, and further includes other devices as necessary.

(電源モジュール)
本発明の電源モジュールは、前記光電変換モジュールと、電源回路(IC;Integrated Circuit)とを有し、更に必要に応じてその他の装置を有する。
(power module)
The power supply module of the present invention includes the photoelectric conversion module and a power supply circuit (IC; Integrated Circuit), and further includes other devices as necessary.

次に、前記光電変換モジュールと、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。 Next, a specific embodiment of an electronic device including the photoelectric conversion module and a device that operates using the power generated by the photoelectric conversion module will be described.

図6は、本発明の電子機器の一例としてのパソコン用マウスのブロック図である。
図6に示すように、光電変換モジュールと電源IC、更に蓄電デバイスとを組み合わせ、供給される電力をマウスの制御回路の電源に接続する。これにより、マウスを使用していない時に蓄電デバイスに充電し、その電力でマウスを動作させることができ、配線や電池交換が不要なマウスを得ることができる。また、電池が不要になることで軽量化も可能となり、有効である。
FIG. 6 is a block diagram of a computer mouse as an example of the electronic device of the present invention.
As shown in FIG. 6, a photoelectric conversion module, a power supply IC, and a power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power supply of the control circuit of the mouse. As a result, the power storage device can be charged when the mouse is not in use, and the mouse can be operated using that power, making it possible to obtain a mouse that does not require wiring or battery replacement. Furthermore, since no batteries are required, weight reduction becomes possible, which is effective.

図7は、図6に示したマウスの一例を示す概略外観図である。
図7に示すように、光電変換モジュール及び電源IC、蓄電デバイスはマウス内部に実装されるが、光電変換モジュールの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。
FIG. 7 is a schematic external view showing an example of the mouse shown in FIG. 6.
As shown in Figure 7, the photoelectric conversion module, power supply IC, and power storage device are mounted inside the mouse, but the top of the photoelectric conversion element is covered with a transparent casing so that light hits the photoelectric conversion element of the photoelectric conversion module. It is being said. It is also possible to mold the entire mouse casing from transparent resin. The arrangement of the photoelectric conversion element is not limited to this. For example, it is possible and preferable to arrange the photoelectric conversion element at a position where light is irradiated even when the mouse is covered with the hand.

次に、前記光電変換モジュールと、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。 Next, another embodiment of an electronic device including the photoelectric conversion module and a device operated by the power generated by the photoelectric conversion module will be described.

図8は、本発明の電子機器の一例としてのパソコン用キーボードのブロック図である。
図8に示すように、光電変換モジュールの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。
FIG. 8 is a block diagram of a personal computer keyboard as an example of the electronic device of the present invention.
As shown in FIG. 8, the photoelectric conversion element of the photoelectric conversion module, the power supply IC, and the power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power supply of the control circuit of the keyboard. As a result, the power storage device can be charged when the keyboard is not in use, and the keyboard can be operated using that power, making it possible to obtain a keyboard that does not require wiring or battery replacement. Furthermore, since no batteries are required, weight reduction becomes possible, which is effective.

図9は、図8に示したキーボードの一例を示す概略外観図である。
図9に示すように、光電変換モジュールの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10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。
FIG. 9 is a schematic external view showing an example of the keyboard shown in FIG. 8.
As shown in Figure 9, the photoelectric conversion element, power supply IC, and power storage device of the photoelectric conversion module are mounted inside the keyboard, but the top of the photoelectric conversion element is covered with a transparent casing so that the photoelectric conversion element is exposed to light. It is being said. It is also possible to mold the entire keyboard casing from transparent resin. The arrangement of the photoelectric conversion elements is not limited to this. In the case of a small keyboard in which the space for incorporating the photoelectric conversion element is small, it is possible and effective to embed the small photoelectric conversion element in a part of the key, as shown in FIG.

次に、前記光電変換モジュールと、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。 Next, another embodiment of an electronic device including the photoelectric conversion module and a device operated by the power generated by the photoelectric conversion module will be described.

図11は、本発明の電子機器の一例としてのセンサのブロック図である。
図11に示すように、光電変換モジュールの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。
FIG. 11 is a block diagram of a sensor as an example of the electronic device of the present invention.
As shown in FIG. 11, the photoelectric conversion element of the photoelectric conversion module, the power supply IC, and the power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power source of the sensor circuit. This makes it possible to configure a sensor module without the need to connect to an external power source or replace the battery. The present invention can be effectively applied to various sensors such as temperature/humidity, illuminance, human sensation, CO 2 , acceleration, UV, noise, geomagnetism, and atmospheric pressure. 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, etc. via wireless communication.

IoT(Internet of Things)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、前記光電変換モジュールは、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。 With the advent of the Internet of Things (IoT) society, the number of sensors is expected to increase rapidly. Replacing the batteries of these countless sensors one by one takes a lot of effort and is not practical. Additionally, sensors are located in places where it is difficult to replace batteries, such as on ceilings or walls, which also makes work easier. The fact that power can be supplied by the photoelectric conversion element is also a great advantage. Further, the photoelectric conversion module can obtain a high output even at low illuminance, and the dependence of the output on the light incident angle is small, so that it also has the advantage of having a high degree of installation freedom.

次に、前記光電変換モジュールと、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。 Next, another embodiment of an electronic device including the photoelectric conversion module and a device operated by the power generated by the photoelectric conversion module will be described.

図12は、本発明の電子機器の一例としてのターンテーブルのブロック図である。
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。前記光電変換モジュールを用いることで、そのような不具合を解消でき、有効である。
FIG. 12 is a block diagram of a turntable as an example of the electronic device of the present invention.
As shown in FIG. 12, a photoelectric conversion element, a power supply IC, and a power storage device are combined, and the supplied power is connected to the power supply of the turntable circuit. This makes it possible to construct a turntable without having to connect it to an external power source or replacing batteries.
Turntables are used, for example, in showcases to display products, but the power supply wiring is unsightly and the display items must be removed when replacing batteries, which requires a lot of effort. By using the photoelectric conversion module, such problems can be solved and it is effective.

以上、前記光電変換モジュールと、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、前記光電変換モジュールが、これらの用途に限定されるものではない。 Above, the photoelectric conversion module, an electronic device having a device that operates using the electric power generated by these modules, and a power supply module have been described, but these are just a few, and the photoelectric conversion module It is not limited to the use of

<用途>
本発明の光電変換素子及び光電変換モジュールは、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、又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、又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。
<Application>
The photoelectric conversion element and photoelectric conversion module of the present invention can function as a self-contained power source, and the device can be operated using the electric power generated by photoelectric conversion. Since the photoelectric conversion module of the present invention can generate power by being irradiated with light, there is no need to connect the electronic device to a power source or replace the battery. Therefore, it is possible to operate electronic devices even in places without power supply facilities, carry them around on your person, and operate electronic devices without changing batteries even in places where battery replacement is difficult. In addition, when using dry batteries, the electronic device becomes heavier and larger, which may make it difficult to install it on a wall or ceiling or carry it around. However, the photoelectric conversion of the present invention Because the module is lightweight and thin, it has a high degree of freedom in installation and has great advantages when worn or carried around.

このように、本発明の光電変換モジュールは、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。
本発明の光電変換モジュールは、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。
In this way, the photoelectric conversion module of the present invention can be used as a stand-alone power source and can be combined with various electronic devices. For example, display devices such as electronic desktop calculators, wristwatches, mobile phones, electronic notebooks, and electronic paper, computer accessories such as mice and keyboards, various sensor devices such as temperature/humidity sensors and human sensors, and transmitters such as beacons and GPS. It can be used in combination with a number of electronic devices such as flashlights, auxiliary lights, and remote controls.
The photoelectric conversion module of the present invention can generate electricity even with particularly low-intensity light, so it can generate electricity indoors or even in dim shadows, so it has a wide range of applications. Additionally, unlike dry batteries, they do not leak, and unlike button batteries, they cannot be accidentally swallowed, making them highly safe. Furthermore, it can be used as an auxiliary power source to extend the continuous use time of rechargeable or battery-powered electrical appliances. In this way, by combining the photoelectric conversion module of the present invention with a device that operates using the electric power generated by the photoelectric conversion, it is lightweight and easy to use, has a high degree of installation flexibility, does not require replacement, and is safe. It can be reborn as an electronic device that has excellent performance and is effective in reducing environmental impact.

本発明の光電変換モジュールと、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13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。
しかし、光電変換モジュールの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13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14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。
FIG. 13 shows a basic configuration diagram of an electronic device that combines the photoelectric conversion module of the present invention and a device that operates using the power generated by the photoelectric conversion module. When the photoelectric conversion element is irradiated with light, it generates electricity and can extract electric power. The circuitry of the device is enabled to operate using the electrical power.
However, since the output of the photoelectric conversion element of the photoelectric conversion module changes depending on the ambient illuminance, the electronic device shown in FIG. 13 may not be able to operate stably. In this case, as shown in FIG. 14, it is possible and effective to incorporate a power supply IC for the photoelectric conversion element between the photoelectric conversion element and the device circuit in order to supply a stable voltage to the circuit side. .

しかし、光電変換モジュールの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15に示すように、キャパシタ等の蓄電デバイスを電源ICと機器回路の間に搭載することによって、光電変換素子からの余剰電力を蓄電デバイスに充電することが可能となり、照度が低すぎる場合や、光電変換素子に光が当たらない場合でも、蓄電デバイスに蓄えられた電力を機器回路に供給することが可能になり、安定に動作させることが可能となる。
このように、本発明の光電変換モジュールと、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, the photoelectric conversion element of a photoelectric conversion module can generate electricity if it is illuminated with light of sufficient illuminance, but if the illuminance is insufficient to generate electricity, the desired power cannot be obtained, and this is also a drawback of the photoelectric conversion element. be. In this case, as shown in Figure 15, by installing a power storage device such as a capacitor between the power supply IC and the device circuit, it becomes possible to charge the power storage device with surplus power from the photoelectric conversion element, and the illumination level Even if the current is too low or the photoelectric conversion element is not exposed to light, the power stored in the power storage device can be supplied to the device circuit, allowing stable operation.
In this way, in an electronic device that combines the photoelectric conversion module of the present invention and a device circuit, by combining a power IC and a power storage device, it can operate even in an environment without a power source, does not require battery replacement, and is stable. This makes it possible to drive the photoelectric conversion element to the fullest, thereby maximizing the benefits of the photoelectric conversion element.

一方、本発明の光電変換モジュールは、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16に示すように、本発明の光電変換モジュールと、光電変換素子用の電源ICを接続すると、光電変換モジュールの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。 On the other hand, the photoelectric conversion module of the present invention can also be used as a power supply module and is useful. For example, as shown in FIG. 16, when the photoelectric conversion module of the present invention and a power supply IC for a photoelectric conversion element are connected, the power generated by photoelectric conversion by the photoelectric conversion element of the photoelectric conversion module is fixed at the power supply IC. It is possible to construct a DC power supply module that can supply voltage at a voltage level of

更に、図17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、光電変換モジュールの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16及び図17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。
Furthermore, as shown in Figure 17, by adding a power storage device to the power supply IC, it becomes possible to charge the power generated by the photoelectric conversion element of the photoelectric conversion module into the power storage device, so that the power storage device can be charged when the illuminance is too low or when the illuminance is too low. , it is possible to configure a power supply module that can supply power even when the photoelectric conversion element is not exposed to light.
The power supply module of the present invention shown in FIGS. 16 and 17 can be used as a power supply module without replacing the battery unlike conventional primary batteries.

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 in any way.

(実施例1)
<光電変換素子1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た。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(平均厚み20nm)を酸素ガスによる反応性スパッタにより形成した。
(Example 1)
<Production of photoelectric conversion element 1>
On a glass substrate as a first substrate, indium-doped tin oxide (ITO) and niobium-doped tin oxide (NTO) as a first electrode were sequentially formed by sputtering. Next, a dense layer (average thickness 20 nm) made of titanium oxide was formed as a hole blocking layer by reactive sputtering using oxygen gas.

次に、酸化チタン(Greatcell Solar Materials社製、18NR-T)ペーストを、ホールブロッキング層上に平均厚みが約1.2μmになるようにスクリーン印刷により塗布した。120℃で乾燥後、空気中、500℃で30分間焼成し、多孔質状の電子輸送層を形成した。
電子輸送層を形成したガラス基板を、下記(1a-1)で表される光増感化合物(0.2mM)と、下記(2-1)で表される光増感化合物(0.2mM)と、にアセトニトリル/t-ブタノール(体積比1:1)混合液を加えて撹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。
(1a-1)
(2-1)
Next, titanium oxide (18NR-T, manufactured by Greatcell Solar Materials) paste was applied onto the hole blocking layer by screen printing to an average thickness of about 1.2 μm. After drying at 120°C, it was fired in air at 500°C for 30 minutes to form a porous electron transport layer.
The glass substrate on which the electron transport layer was formed was treated with a photosensitizing compound (0.2mM) represented by the following (1a-1) and a photosensitizing compound (0.2mM) represented by the following (2-1). Then, a mixture of acetonitrile/t-butanol (volume ratio 1:1) was added and the mixture was immersed in a stirred solution, and left to stand in a dark place for 1 hour to allow the photosensitizing compound to be adsorbed onto the surface of the electron transport layer. Ta.
(1a-1)
(2-1)

次に、クロロベンゼン溶液1mLに、上記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、リチウム塩としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li-TFSI、キシダ化学株式会社製)70mM、ターシャルブチルピリジン(tBP、アルドリッチ社製)の塩基性化合物135mM、酸化剤としてG-Iで表されるジアセトキシヨードベンゼン(アルドリッチ社製)の超原子価ヨウ素化合物15mMを加えて溶解し、ホール輸送層塗布液1を調整した。 Next, 1 mL of chlorobenzene solution was added with 150 mM of the organic hole transport material represented by D-7 (SHT-263, manufactured by Merck & Co., Ltd.) and lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Li-TFSI, Kishida Chemical Co., Ltd.) as a lithium salt. Co., Ltd.) 70mM, a basic compound of tertiary butylpyridine (tBP, manufactured by Aldrich) 135mM, and a hypervalent iodine compound of diacetoxyiodobenzene (manufactured by Aldrich) represented by GI 15mM as an oxidizing agent. In addition, the solution was dissolved to prepare hole transport layer coating solution 1.

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1を用いて、ダイコートにより平均厚み約500nmのホール輸送層を塗工した。
ホール輸送層塗布液を光増感化合物が吸着した電子輸送層上に塗工した後、オーブンを用いて常圧下、60℃、60分間加熱乾燥した。
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、更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。
Next, on the electron transport layer on which the photosensitizing compound was adsorbed, a hole transport layer having an average thickness of about 500 nm was applied by die coating using hole transport layer coating liquid 1.
The hole transport layer coating solution was applied onto the electron transport layer to which the photosensitizing compound had been adsorbed, and then heated and dried in an oven at 60° C. for 60 minutes under normal pressure.
Thereafter, the end portion of the glass substrate on which the sealing member was to be provided was etched by laser processing, and a through hole for connection to the ITO layer, which would become a terminal extraction portion, was further formed by laser processing.

ガラス基板の端部及びセル間にマスクを装着した後、銀を真空蒸着し、約70nmの第2の電極を形成した。 After installing a mask between the end of the glass substrate and the cells, silver was vacuum deposited to form a second electrode with a thickness of about 70 nm.

ガラス基板の端部に、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℃に調整し、かつ酸素濃度を10体積%に調整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た後、80℃で60分間加熱した。以上のように、発電領域の封止を行い、図1に示したような光電変換素子1を作製した。 An ultraviolet curable resin (TB3118, manufactured by Three Bond Holdings Co., Ltd.) was applied to the edge of the glass substrate using a dispenser (2300N, manufactured by Sanei Tech Co., Ltd.) so that the power generation area was surrounded. Thereafter, it was transferred to a glove box whose dew point was adjusted to minus 40°C and oxygen concentration was adjusted to 10% by volume, and a cover glass as a second substrate was placed on top of the ultraviolet curing resin and cured by ultraviolet irradiation. After that, it was heated at 80°C for 60 minutes. As described above, the power generation region was sealed, and the photoelectric conversion element 1 as shown in FIG. 1 was manufactured.

次に、作製した光電変換素子について、以下のようにして、「光電変換素子の性能」を評価した。結果を表1に示した。 Next, the "performance of the photoelectric conversion element" of the produced photoelectric conversion element was evaluated as follows. The results are shown in Table 1.

<光電変換素子の評価>
得られた光電変換素子について、1,500luxに調整した5,000Kの白色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(V)、及び最大出力電力Pmax1(μW/cm)を求めた。
次に、5,000Kの白色LED、5,000lux下において、50℃、500時間照射し、再度同条件の光源におけるIV特性を評価し、太陽光照射後の開放電圧Voc2、及び最大出力電力Pmax2(μW/cm)を測定し、それぞれの維持率Voc2/Voc1(%)、Pmax2/Pmax1(%)を求めた。
<Evaluation of photoelectric conversion element>
The IV characteristics of the obtained photoelectric conversion element were evaluated using a solar cell evaluation system (As-510-PV03, manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd.) under irradiation with a 5,000K white LED adjusted to 1,500lux. The initial open circuit voltage Voc1 (V) and the maximum output power Pmax1 (μW/cm 2 ) were determined.
Next, irradiation was performed for 500 hours at 50°C under 5,000 lux using a 5,000K white LED, and the IV characteristics of the light source under the same conditions were evaluated again. (μW/cm 2 ) was measured, and the respective retention rates Voc2/Voc1 (%) and Pmax2/Pmax1 (%) were determined.

(実施例2)
実施例1において、化合物1a-1と化合物2-1とを、下記化合物1a-2と下記化合物2-3とに変更し、有機ホール輸送材料D-7を、有機ホール輸送材料D-10(Luminescence Technology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2を作製した。また、光電変換素子2の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(1a-2)
(2-3)
(Example 2)
In Example 1, compound 1a-1 and compound 2-1 were changed to the following compound 1a-2 and the following compound 2-3, and organic hole transport material D-7 was replaced with organic hole transport material D-10 ( A photoelectric conversion element 2 was produced in the same manner as in Example 1, except that the material was changed to (manufactured by Luminescence Technology). Furthermore, the performance of photoelectric conversion element 2 was also evaluated in the same manner as photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.
(1a-2)
(2-3)

(実施例3)
実施例1において、化合物1a-1と化合物2-1とを、下記化合物1a-3と下記化合物2-5とに変更し、酸化剤G-1を、FK102(アルドリッチ社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子3を作製した。また、光電変換素子3の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(1a-3)
(2-5)
(Example 3)
In Example 1, Compound 1a-1 and Compound 2-1 were changed to the following Compound 1a-3 and the following Compound 2-5, and the oxidizing agent G-1 was changed to FK102 (manufactured by Aldrich). A photoelectric conversion element 3 was produced in the same manner as in Example 1. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 3 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.
(1a-3)
(2-5)

(実施例4~6)
実施例3において、化合物1a-1と化合物2-1とを、表1に記載の下記化合物1a-4~1a-6、下記化合物2-7、2-8、2-10とに変更した以外は、実施例3と同様にして、光電変換素子4~6を作製した。また、光電変換素子4~6の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(1a-4)
(1a-5)
(1a-6)
(2-7)
(2-8)
(2-10)
(Examples 4 to 6)
In Example 3, except that compound 1a-1 and compound 2-1 were changed to the following compounds 1a-4 to 1a-6 and the following compounds 2-7, 2-8, and 2-10 listed in Table 1. Photoelectric conversion elements 4 to 6 were produced in the same manner as in Example 3. Furthermore, the performance of photoelectric conversion elements 4 to 6 was also evaluated in the same manner as photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.
(1a-4)
(1a-5)
(1a-6)
(2-7)
(2-8)
(2-10)

(実施例7)
実施例4において、化合物1a-4を表1に記載の化合物1a-1に変更し、塩基性化合物としてターシャルブチルピリジン(tBP)を4-ジメチルアミノピリジン(東京化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例4と同様にして、光電変換素子7を作製した。また、光電変換素子7の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 7)
In Example 4, compound 1a-4 was changed to compound 1a-1 listed in Table 1, and tert-butylpyridine (tBP) was changed to 4-dimethylaminopyridine (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as the basic compound. A photoelectric conversion element 7 was produced in the same manner as in Example 4 except for the following. Furthermore, the performance of photoelectric conversion element 7 was also evaluated in the same manner as photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例8)
実施例7において、塩基性化合物として4-ジメチルアミノピリジンを4-ピロリジノピリジン(東京化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子8を作製した。また、光電変換素子8の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 8)
Photoelectric conversion element 8 was produced in the same manner as in Example 7, except that 4-dimethylaminopyridine was changed to 4-pyrrolidinopyridine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as the basic compound. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 8 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例9)
実施例7において、塩基性化合物として4-ジメチルアミノピリジンをH-1で表される化合物に変更した以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子9を作製した。また、光電変換素子9の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 9)
Photoelectric conversion element 9 was produced in the same manner as in Example 7, except that 4-dimethylaminopyridine was changed to the compound represented by H-1 as the basic compound. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 9 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例10)
実施例7において、塩基性化合物として4-ジメチルアミノピリジンを下記H-3で表される化合物に変更した以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子10を作製した。また、光電変換素子10の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 10)
A photoelectric conversion element 10 was produced in the same manner as in Example 7, except that 4-dimethylaminopyridine as the basic compound was changed to a compound represented by H-3 below. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 10 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例11)
実施例7において、塩基性化合物として4-ジメチルアミノピリジンを下記H-5で表される化合物に変更した以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子11を作製した。また、光電変換素子11の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 11)
Photoelectric conversion element 11 was produced in the same manner as in Example 7, except that 4-dimethylaminopyridine as the basic compound was changed to a compound represented by H-5 below. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 11 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例12)
実施例9において、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニルイミド)(Li-TFSI)を、リチウム(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li-FTFSI、東京化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例9と同様にして、光電変換素子12を作製した。また、光電変換素子12の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 12)
In Example 9, except that lithium bis(trifluoromethanesulfonylimide) (Li-TFSI) was changed to lithium (fluoromethanesulfonyl)(trifluoromethanesulfonyl)imide (Li-FTFSI, manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), A photoelectric conversion element 12 was produced in the same manner as in Example 9. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 12 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例13)
実施例12において、酸化剤FK102をFK209(アルドリッチ社製)に変更した以外は、実施例12と同様にして、光電変換素子13を作製した。また、光電変換素子13の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 13)
A photoelectric conversion element 13 was produced in the same manner as in Example 12, except that the oxidizing agent FK102 was changed to FK209 (manufactured by Aldrich). Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 13 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例14)
実施例13において、リチウム(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li-FTFSI、東京化成工業株式会社製)の他に、更に1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(ビストリフルオロメタンスルホニル)イミド(EMIM-TFSI)を15mM添加した以外は、実施例13と同様にして、光電変換素子14を作製した。また、光電変換素子14の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 14)
In Example 13, in addition to lithium (fluoromethanesulfonyl)(trifluoromethanesulfonyl)imide (Li-FTFSI, manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), 1-ethyl-3-methylimidazolium (bistrifluoromethanesulfonyl)imide was added. A photoelectric conversion element 14 was produced in the same manner as in Example 13, except that 15 mM of (EMIM-TFSI) was added. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 14 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例15)
実施例1において、化合物1a-1を、下記化合物1b-1に変更した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子15を作製した。また、光電変換素子15の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(1b-1)
(Example 15)
Photoelectric conversion element 15 was produced in the same manner as in Example 1, except that Compound 1a-1 in Example 1 was changed to Compound 1b-1 below. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 15 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.
(1b-1)

(実施例16)
実施例15において、化合物1b-1を、下記化合物1b-2に変更し、有機ホール輸送材料D-7を、有機ホール輸送材料D-10(Luminescence Technology社製)に変更した以外は、実施例15と同様にして、光電変換素子16を作製した。また、光電変換素子16の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(1b-2)
(Example 16)
Example 15 except that compound 1b-1 was changed to compound 1b-2 below, and organic hole transport material D-7 was changed to organic hole transport material D-10 (manufactured by Luminescence Technology). A photoelectric conversion element 16 was produced in the same manner as in Example 15. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 16 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.
(1b-2)

(実施例17)
実施例15において、化合物1b-1と化合物2-1とを、下記化合物1b-2と下記化合物2-3とに変更し、酸化剤G-1を、FK102(アルドリッチ社製)に変更した以外は、実施例15と同様にして、光電変換素子17を作製した。また、光電変換素子17の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(1b-2)
(2-3)
(Example 17)
In Example 15, Compound 1b-1 and Compound 2-1 were changed to the following Compound 1b-2 and the following Compound 2-3, and the oxidizing agent G-1 was changed to FK102 (manufactured by Aldrich). A photoelectric conversion element 17 was produced in the same manner as in Example 15. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 17 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.
(1b-2)
(2-3)

(実施例18~22)
実施例17において、化合物1b-2と化合物2-3とを、表1に記載の下記化合物1b-3、1b-7、下記化合物2-5、2-7、2-8、2-10、2-12とに変更した以外は、実施例17と同様にして、光電変換素子18~22を作製した。また、光電変換素子18~22の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(1b-3)
(1b-7)
(2-5)
(2-7)
(2-8)
(2-10)
(2-12)
(Examples 18-22)
In Example 17, compound 1b-2 and compound 2-3 were replaced with the following compounds 1b-3, 1b-7, the following compounds 2-5, 2-7, 2-8, 2-10, and the following compounds listed in Table 1. Photoelectric conversion elements 18 to 22 were fabricated in the same manner as in Example 17, except that 2-12 was changed. Furthermore, the performance of photoelectric conversion elements 18 to 22 was also evaluated in the same manner as photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.
(1b-3)
(1b-7)
(2-5)
(2-7)
(2-8)
(2-10)
(2-12)

(実施例23)
実施例20において、塩基性化合物としてターシャルブチルピリジン(tBP)を4-ジメチルアミノピリジン(DMAP、東京化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例20と同様にして、光電変換素子23を作製した。また、光電変換素子23の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 23)
In Example 20, the photoelectric conversion element 23 was prepared in the same manner as in Example 20, except that tertiary butylpyridine (tBP) was changed to 4-dimethylaminopyridine (DMAP, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as the basic compound. was created. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 23 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例24)
実施例20において、塩基性化合物としてターシャルブチルピリジン(tBP)を4-ピロリジノピリジン(PyP、東京化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例20と同様にして、光電変換素子24を作製した。また、光電変換素子24の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 24)
In Example 20, the photoelectric conversion element 24 was prepared in the same manner as in Example 20, except that tertiary butylpyridine (tBP) was changed to 4-pyrrolidinopyridine (PyP, manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as the basic compound. was created. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 24 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例25)
実施例20において、塩基性化合物としてターシャルブチルピリジン(tBP)をH-1で表される化合物に変更した以外は、実施例20と同様にして、光電変換素子25を作製した。また、光電変換素子25の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 25)
A photoelectric conversion element 25 was produced in the same manner as in Example 20, except that tertiary butylpyridine (tBP) as the basic compound was changed to a compound represented by H-1. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 25 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例26)
実施例20において、塩基性化合物としてターシャルブチルピリジン(tBP)をH-3で表される化合物に変更した以外は、実施例20と同様にして、光電変換素子26を作製した。また、光電変換素子26の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 26)
A photoelectric conversion element 26 was produced in the same manner as in Example 20, except that tertiary butylpyridine (tBP) as the basic compound was changed to a compound represented by H-3. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 26 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例27)
実施例20において、塩基性化合物としてターシャルブチルピリジン(tBP)をH-5で表される化合物に変更した以外は、実施例20と同様にして、光電変換素子27を作製した。また、光電変換素子27の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 27)
A photoelectric conversion element 27 was produced in the same manner as in Example 20, except that tertiary butylpyridine (tBP) as the basic compound was changed to a compound represented by H-5. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 27 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例28)
実施例25において、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニルイミド)(Li-TFSI)を、リチウム(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li-FTFSI、東京化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例25と同様にして、光電変換素子28を作製した。また、光電変換素子28の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 28)
In Example 25, except that lithium bis(trifluoromethanesulfonylimide) (Li-TFSI) was changed to lithium (fluoromethanesulfonyl)(trifluoromethanesulfonyl)imide (Li-FTFSI, manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), A photoelectric conversion element 28 was produced in the same manner as in Example 25. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 28 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例29)
実施例28において、酸化剤FK102をFK209(アルドリッチ社製)に変更した以外は、実施例28と同様にして、光電変換素子29を作製した。また、光電変換素子29の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 29)
A photoelectric conversion element 29 was produced in the same manner as in Example 28, except that the oxidizing agent FK102 was changed to FK209 (manufactured by Aldrich). Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 29 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例30)
実施例29において、リチウム(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li-FTFSI、東京化成工業株式会社製)の他に、更に1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(ビストリフルオロメタンスルホニル)イミド(EMIM-TFSI)を15mM添加した以外は、実施例29と同様にして、光電変換素子30を作製した。また、光電変換素子30の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Example 30)
In Example 29, in addition to lithium (fluoromethanesulfonyl)(trifluoromethanesulfonyl)imide (Li-FTFSI, manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), 1-ethyl-3-methylimidazolium (bistrifluoromethanesulfonyl)imide was added. A photoelectric conversion element 30 was produced in the same manner as in Example 29, except that 15 mM of (EMIM-TFSI) was added. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 30 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(実施例31)
実施例1において、化合物1a-1と、化合物1b-2と、化合物2-8とを、表1に記載の処方で混合した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子31を作製した。また、光電変換素子31の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表1に示す。
(Example 31)
A photoelectric conversion element 31 was produced in the same manner as in Example 1, except that Compound 1a-1, Compound 1b-2, and Compound 2-8 were mixed in the formulation shown in Table 1. did. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 31 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例7において、光増感化合物の化合物2-7を添加しなかった以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子32を作製した。また、光電変換素子32の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Comparative example 1)
A photoelectric conversion element 32 was produced in the same manner as in Example 7, except that the photosensitizing compound Compound 2-7 was not added. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 32 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(比較例2)
実施例7において、光増感化合物の化合物1a-1を添加しなかった以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子33を作製した。また、光電変換素子33の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Comparative example 2)
A photoelectric conversion element 33 was produced in the same manner as in Example 7, except that the photosensitizing compound Compound 1a-1 was not added. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 33 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(比較例3)
実施例7において、光増感化合物の化合物2-7を三菱製紙社製D102に変更した以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子34を作製した。また、光電変換素子34の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Comparative example 3)
A photoelectric conversion element 34 was produced in the same manner as in Example 7, except that the photosensitizing compound Compound 2-7 was changed to D102 manufactured by Mitsubishi Paper Mills. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 34 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(比較例4)
実施例7において、光増感化合物の化合物1a-1を下記構造式の化合物Aに変更した以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子35を作製した。また、光電変換素子35の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
・・・化合物A
(Comparative example 4)
A photoelectric conversion element 35 was produced in the same manner as in Example 7, except that the photosensitizing compound Compound 1a-1 was changed to Compound A having the following structural formula. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 35 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.
...Compound A

(比較例5)
実施例20において、光増感化合物の化合物2-8を添加せず、塩基性化合物としてターシャルブチルピリジン(tBP)を4-ジメチルアミノピリジン(DMAP、東京化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例20と同様にして、光電変換素子36を作製した。また、光電変換素子36の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Comparative example 5)
In Example 20, except that compound 2-8 of the photosensitizing compound was not added and tertiary butylpyridine (tBP) was changed to 4-dimethylaminopyridine (DMAP, manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as the basic compound. A photoelectric conversion element 36 was produced in the same manner as in Example 20. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 36 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(比較例6)
実施例20において、光増感化合物の化合物1b-2を添加せず、塩基性化合物としてターシャルブチルピリジン(tBP)を4-ジメチルアミノピリジン(DMAP、東京化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例20と同様にして、光電変換素子37を作製した。また、光電変換素子37の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Comparative example 6)
In Example 20, except that the photosensitizing compound Compound 1b-2 was not added and tertiary butylpyridine (tBP) was changed to 4-dimethylaminopyridine (DMAP, manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as the basic compound. A photoelectric conversion element 37 was produced in the same manner as in Example 20. Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 37 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(比較例7)
実施例20において、光増感化合物の化合物2-8を三菱製紙社製D102に変更し、塩基性化合物としてターシャルブチルピリジン(tBP)を4-ジメチルアミノピリジン(DMAP、東京化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例20と同様にして、光電変換素子38を作製した。また、光電変換素子38の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 7)
In Example 20, the photosensitizing compound Compound 2-8 was changed to D102 manufactured by Mitsubishi Paper Mills, and the basic compound tert-butylpyridine (tBP) was replaced with 4-dimethylaminopyridine (DMAP, manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.). ) A photoelectric conversion element 38 was produced in the same manner as in Example 20, except that the photoelectric conversion element 38 was changed to . Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 38 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.

(比較例8)
実施例20において、光増感化合物の化合物1b-2を下記構造式の化合物Bに変更し、塩基性化合物としてターシャルブチルピリジン(tBP)を4-ジメチルアミノピリジン(DMAP、東京化成工業株式会社製)に変更した以外は、実施例20と同様にして、光電変換素子39を作製した。また、光電変換素子39の性能についても、光電変換素子1と同様に評価した。結果を表2に示す。
・・・化合物B
(Comparative example 8)
In Example 20, Compound 1b-2 as a photosensitizing compound was changed to Compound B of the following structural formula, and tert-butylpyridine (tBP) was replaced with 4-dimethylaminopyridine (DMAP, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a basic compound. A photoelectric conversion element 39 was produced in the same manner as in Example 20, except that the photoelectric conversion element 39 was changed to Furthermore, the performance of the photoelectric conversion element 39 was also evaluated in the same manner as the photoelectric conversion element 1. The results are shown in Table 2.
...Compound B

Figure 2023136056000177
Figure 2023136056000177

Figure 2023136056000178
Figure 2023136056000178

表1及び表2の結果から、実施例1~31は、比較例1~8と比べると太陽光照射下に晒された後でも、低照度光における特性低下を抑制することができることがわかった。
固体型色素増感太陽電池は、太陽光照射環境下において、効率的に光電変換される為には、色素同士の会合状態や相互作用が非常に重要であることがわかった。
また、表1の結果から、本発明の光電変換素子はその色をナチュラルカラーにすることができることが分かった。
From the results in Tables 1 and 2, it was found that Examples 1 to 31 were able to suppress characteristic deterioration in low-intensity light even after being exposed to sunlight, compared to Comparative Examples 1 to 8. .
It has been found that in solid-state dye-sensitized solar cells, the association state and interaction between dyes are extremely important for efficient photoelectric conversion under sunlight irradiation environments.
Further, from the results shown in Table 1, it was found that the photoelectric conversion element of the present invention can have a natural color.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 第1電極と、
下記一般式(1a)で表される化合物及び下記一般式(1b)で表される化合物の少なくともいずれかと、下記一般式(2)で表される化合物と、を含有する電子輸送層と、
ホール輸送層と、
第2電極と、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)
(一般式(1a)中、R及びRは炭素数2から12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。)
・・・一般式(1b)
(一般式(1b)中、Rは、炭素数4から10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、Arは下記構造のいずれかを表す。)
・・・一般式(2)
(一般式(2)中、R及びRはアルキル基、アリール基、及びヘテロ環基のいずれかを表し、RはArと結合して環状構造を形成してもよく、Arは、下記構造のいずれかを表す。)
<2> 前記一般式(2)が下記一般式(3)で表される、前記<1>に記載の光電変換素子である。
・・・一般式(3)
(一般式(3)中、R及びRは、水素原子又は炭素数1から10のアルコキシ基を表し、Xは、C-(CH又は無くてもよく、Xは、Arと結合して環状構造を形成してもよく、Arは、下記構造式のいずれかを表す。)
<3> 前記ホール輸送層が、p型半導体材料、塩基性化合物、及びリチウム塩を有し、
前記塩基化合物が、下記一般式(A)で表される化合物である、前記<1>から<2>のいずれかに記載の光電変換素子である。
・・・一般式(A)
(一般式(A)中、R及びRは、置換基を有してもよいベンジル基、フェニル基、及び炭素数1から10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基のいずれかを表し、R及びRは、互いに結合して置換基を有する環状構造を形成してもよい。)
<4> 前記一般式(A)が下記一般式(A1)で表される化合物である、前記<3>に記載の光電変換素子である。
・・・一般式(A1)
(一般式(A1)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。)
<5> 前記リチウム塩が、リチウム(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドである、前記<3>から<4>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<6> 前記ホール輸送層が、下記一般式(30)で表される3価のコバルト錯体化合物を含有する、前記<1>から<5>のいずれかに記載の光電変換素子である。
(一般式(30)中、R31からR33は、水素原子、メチル基、エチル基、ターシャルブチル基、又はトリフルオロメチル基を示し、Xは、下記構造式(6)から(9)のいずれかを表す。)

Figure 2023136056000195
<7> 前記ホール輸送層がイオン液体のイミダゾリウム化合物を含む、前記<1>から<6>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<8> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の光電変換素子が直列又は並列に電気的に接続されたことを特徴とする光電変換モジュールである。
<9> 前記<1>から<7>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。
<10> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の光電変換素子と、電源ICとを有することを特徴とする電源モジュールである。 Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> A first electrode,
An electron transport layer containing at least one of a compound represented by the following general formula (1a) and a compound represented by the following general formula (1b), and a compound represented by the following general formula (2);
a hole transport layer;
A photoelectric conversion element characterized by having a second electrode.
...General formula (1a)
(In general formula (1a), R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 2 to 12 carbon atoms.)
...General formula (1b)
(In general formula (1b), R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, and Ar 1 represents any of the following structures.)
...General formula (2)
(In general formula (2), R 4 and R 5 represent any one of an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group, and R 5 may combine with Ar 2 to form a cyclic structure, and Ar 2 represents one of the following structures.)
<2> The photoelectric conversion element according to <1>, wherein the general formula (2) is represented by the following general formula (3).
...General formula (3)
(In general formula (3), R 6 and R 7 represent a hydrogen atom or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, X is C-(CH 3 ) 2 or may be absent, and X is Ar 3 may be combined with to form a cyclic structure, and Ar 3 represents any of the following structural formulas.)
<3> The hole transport layer includes a p-type semiconductor material, a basic compound, and a lithium salt,
The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <2>, wherein the basic compound is a compound represented by the following general formula (A).
...General formula (A)
(In the general formula (A), R 8 and R 9 represent either a benzyl group, a phenyl group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, which may have a substituent. R 8 and R 9 may be bonded to each other to form a cyclic structure having a substituent.)
<4> The photoelectric conversion element according to <3>, wherein the general formula (A) is a compound represented by the following general formula (A1).
... General formula (A1)
(In general formula (A1), Ar 4 and Ar 5 represent an aryl group which may have a substituent.)
<5> The photoelectric conversion element according to any one of <3> to <4>, wherein the lithium salt is lithium (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl)imide.
<6> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <5>, wherein the hole transport layer contains a trivalent cobalt complex compound represented by the following general formula (30).
(In general formula (30), R 31 to R 33 represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a tert-butyl group, or a trifluoromethyl group, and X represents the following structural formulas (6) to (9). )
Figure 2023136056000195
<7> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <6>, wherein the hole transport layer contains an ionic liquid imidazolium compound.
<8> A photoelectric conversion module, characterized in that the photoelectric conversion elements according to any one of <1> to <7> are electrically connected in series or in parallel.
<9> An electronic device comprising the photoelectric conversion element according to any one of <1> to <7>.
<10> A power supply module comprising the photoelectric conversion element according to any one of <1> to <7> and a power supply IC.

前記<1>から<7>のいずれかに記載の光電変換素子、前記<8>に記載の光電変換モジュール、前記<9>に記載の電子機器、及び前記<10>に記載の電源モジュールは、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。 The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <7>, the photoelectric conversion module according to <8>, the electronic device according to <9>, and the power supply module according to <10> , it is possible to solve the conventional problems and achieve the object of the present invention.

特開2018-113305号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-113305 特開2019-083324号公報JP2019-083324A

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 中空部
11 パッシベーション層
12 貫通部(導通部)
101 光電変換素子
102 光電変換モジュール

1 First substrate 2, 2a, 2b First electrode 3 Hole blocking layer 4 Electron transport layer 5 Photosensitizing compound 6 Hole transport layer 7, 7a, 7b Second electrode 8 Sealing member 9 Second substrate 10 Hollow part 11 Passivation layer 12 Penetration part (conducting part)
101 Photoelectric conversion element 102 Photoelectric conversion module

Claims (10)

第1電極と、
下記一般式(1a)で表される化合物及び下記一般式(1b)で表される化合物の少なくともいずれかと、下記一般式(2)で表される化合物と、を含有する電子輸送層と、
ホール輸送層と、
第2電極と、を有することを特徴とする光電変換素子。
・・・一般式(1a)
(一般式(1a)中、R及びRは炭素数2から12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。)
・・・一般式(1b)
(一般式(1b)中、Rは、炭素数4から10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、Arは下記構造のいずれかを表す。)
・・・一般式(2)
(一般式(2)中、R及びRはアルキル基、アリール基、及びヘテロ環基のいずれかを表し、RはArと結合して環状構造を形成してもよく、Arは、下記構造のいずれかを表す。)
a first electrode;
An electron transport layer containing at least one of a compound represented by the following general formula (1a) and a compound represented by the following general formula (1b), and a compound represented by the following general formula (2);
a hole transport layer;
A photoelectric conversion element characterized by having a second electrode.
...General formula (1a)
(In general formula (1a), R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 2 to 12 carbon atoms.)
...General formula (1b)
(In general formula (1b), R 3 represents a linear or branched alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, and Ar 1 represents any of the following structures.)
...General formula (2)
(In general formula (2), R 4 and R 5 represent any one of an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group, and R 5 may combine with Ar 2 to form a cyclic structure, and Ar 2 represents one of the following structures.)
前記一般式(2)が下記一般式(3)で表される、請求項1に記載の光電変換素子。
・・・一般式(3)
(一般式(3)中、R及びRは、水素原子又は炭素数1から10のアルコキシ基を表し、Xは、C-(CH又は無くてもよく、Xは、Arと結合して環状構造を形成してもよく、Arは、下記構造式のいずれかを表す。)
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the general formula (2) is represented by the following general formula (3).
...General formula (3)
(In general formula (3), R 6 and R 7 represent a hydrogen atom or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, X is C-(CH 3 ) 2 or may be absent, and X is Ar 3 may be combined with to form a cyclic structure, and Ar 3 represents any of the following structural formulas.)
前記ホール輸送層が、p型半導体材料、塩基性化合物、及びリチウム塩を有し、
前記塩基化合物が、下記一般式(A)で表される化合物である、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(A)
(一般式(A)中、R及びRは、置換基を有してもよいベンジル基、フェニル基、及び炭素数1から10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基のいずれかを表し、R及びRは、互いに結合して置換基を有する環状構造を形成してもよい。)
The hole transport layer has a p-type semiconductor material, a basic compound, and a lithium salt,
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 2, wherein the basic compound is a compound represented by the following general formula (A).
...General formula (A)
(In the general formula (A), R 8 and R 9 represent either a benzyl group, a phenyl group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, which may have a substituent. R 8 and R 9 may be bonded to each other to form a cyclic structure having a substituent.)
前記一般式(A)が下記一般式(A1)で表される化合物である、請求項3に記載の光電変換素子
・・・一般式(A1)
(一般式(A1)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 according to claim 3, wherein the general formula (A) is a compound represented by the following general formula (A1).
... General formula (A1)
(In general formula (A1), Ar 4 and Ar 5 represent an aryl group which may have a substituent.)
前記リチウム塩が、リチウム(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドである、請求項3から4のいずれかに記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to any one of claims 3 to 4, wherein the lithium salt is lithium (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl)imide. 前記ホール輸送層が、下記一般式(30)で表される3価のコバルト錯体化合物を含有する、請求項1から5のいずれかに記載の光電変換素子。
(一般式(30)中、R31からR33は、水素原子、メチル基、エチル基、ターシャルブチル基、又はトリフルオロメチル基を示し、Xは、下記構造式(6)から(9)のいずれかを表す。)
Figure 2023136056000212
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 5, wherein the hole transport layer contains a trivalent cobalt complex compound represented by the following general formula (30).
(In general formula (30), R 31 to R 33 represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a tert-butyl group, or a trifluoromethyl group, and X represents the following structural formulas (6) to (9). )
Figure 2023136056000212
前記ホール輸送層がイオン液体のイミダゾリウム化合物を含む、請求項1から6のいずれかに記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 6, wherein the hole transport layer contains an ionic liquid imidazolium compound. 請求項1から7のいずれかに記載の光電変換素子が直列又は並列に電気的に接続されたことを特徴とする光電変換モジュール。 A photoelectric conversion module, characterized in that the photoelectric conversion elements according to any one of claims 1 to 7 are electrically connected in series or in parallel. 請求項1から7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 7. 請求項1から7のいずれか記載の光電変換素子と、電源IC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 claim 1 and a power supply IC.

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