JP4817428B2 - 光応答電極及びそれを用いた有機太陽電池 - Google Patents
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Description
<1> 透明導電膜と、前記透明導電膜の少なくとも一方の面に、導電性高分子モノマーと、色素と、フラーレン構造部と前記導電性高分子モノマーと電解重合可能な基とを含むフラーレン化合物と、を電解重合して形成された複合高分子膜と、を備えた光応答電極である。
本発明の光応答電極は、透明導電膜と、前記透明導電膜の少なくとも一方の面に、導電性高分子モノマーと、色素と、フラーレン構造部と前記導電性高分子モノマーと電解重合可能な基とを含むフラーレン化合物と、を電解重合して形成された複合高分子膜と、を備えたものである。
[フラーレン化合物の合成]
C60フラーレン0.56mmol、3−チオフェンアルデヒド1.11mmol、N−メチルグリシン5.62mmolをトルエン200mlに溶解させ、9時間加熱還流を行なった。溶媒留去の後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて分離精製した。最後にゲル濾過クロマトグラフィー(GPC)にて分離精製し、再結晶して式(1)で示される化合物を得た。
[実験例1]
エチレンジオキシチオフェン(EDOT、濃度:0.3mmol/L)、メチルチエニルピロリジノフラーレン(ThC60、式(1)に示す化合物、濃度:0.10mmol/L)及びテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロリン酸(濃度:0.1mol/L)を、それぞれ所定の濃度になるように塩化メチレンに溶解して混合溶液を調製した。そして、ナシ型フラスコ中に入れた混合溶液に、電線を接続したITOガラス(ITO透明電極膜を備えた電極、作用極)、対極用の白金電極、参照電極用の銀電極を浸漬し、混合溶液をマグネティックスターラーにより300rpmの回転速度で撹拌した。この状態で、サイクリックボルタンメトリーによってITOガラスの電位を自然電位から+2Vまで毎秒50mVの速さで昇圧し、その後直ちに同じ速さで0Vまで降圧した。この電位挿引操作を10回繰り返して電解重合を行い、作用極であるITO透明導電膜上に複合高分子膜を形成させた。この複合高分子膜を洗浄・乾燥して、透明導電膜上に複合高分子膜が形成された光応答電極を得た。
ThC60を用いなかった以外は実験例1と同様にして光応答電極及びそれを用いた3極式セルを作成し、同様の評価を実施した。得られた結果を図2(□でプロット)に示す。
ビチオフェン(BiTh、濃度:0.75mmol/L)、メチルビチエニルピロリジノフラーレン(2−BiThC60、式(2)に示す化合物、濃度:0.10mmol/L)及びテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロリン酸(濃度:0.1mol/L)を、それぞれ所定の濃度になるように塩化メチレンに溶解して混合溶液を調製した。そして、ナシ型フラスコ中に入れた混合溶液に、電線を接続したITOガラス(ITO透明電極膜を備えた電極、作用極)、対極用の白金電極、参照電極用の銀電極を浸漬し、混合溶液をマグネティックスターラーにより300rpmの回転速度で撹拌した。この状態で、サイクリックボルタンメトリーによってITOガラスの電位を自然電位から+2Vまで毎秒50mVの速さで昇圧し、その後直ちに同じ速さで0Vまで降圧した。この電位挿引を10回繰り返して、作用極であるITO透明導電膜上に複合高分子膜を形成させた。この複合高分子膜を洗浄・乾燥して、透明導電膜上に複合高分子膜が形成された光応答電極を得た。この光応答電極を用いて実験例1と同様にして3極式セルを作成し、同様の評価を実施した。得られた結果を図3(●でプロット)に示す。
2−BiThC60を用いなかった以外は実験例2と同様にして光応答電極及びそれを用いた3極式セルを作成し、同様の評価を実施した。得られた結果を図3(□でプロット)に示す。
ビチオフェン(BiTh、濃度:1.50mmol/L)、テトラチエニルポルフィリン(TThP、濃度:0.25mmol/L)、ThC60(濃度:0.10mmol)及びテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロリン酸(濃度:0.1mol/L)を、それぞれ所定の濃度になるように塩化メチレンに溶解して混合溶液を調製した。そして、ナシ型フラスコ中に入れた混合溶液に、電線を接続したITOガラス(ITO透明電極膜を備えた電極、作用極)、対極用の白金電極、参照電極用の銀電極を浸漬し、混合溶液をマグネティックスターラーにより250rpmの回転速度で撹拌した。この状態で、サイクリックボルタンメトリーによってITOガラスの電位を自然電位から+2Vまで毎秒50mVの速さで昇圧し、その後直ちに同じ速さで0Vまで降圧して電解重合を行い、透明導電膜上に複合高分子膜を形成させた。この複合高分子膜をアセトンで洗浄してから乾燥して、透明導電膜上に複合高分子膜が形成された光応答電極を得た。
ThC60の代わりに、2−BiThC60を用いた以外は実施例1と同様にして光応答電極及びそれを用いた有機太陽電池を作製した。作製した有機太陽電池について、実施例1と同様にして電流−電圧曲線を測定した。得られた結果を図5に示す。
ThC60を用いなかった以外は実施例1と同様にして光応答電極及びそれを用いた有機太陽電池を作製した。作製した有機太陽電池について、実施例1と同様にして電流−電圧曲線を測定した。得られた結果を図4及び5に示す。
4 透明電極膜
5 複合高分子膜
6 光応答電極
10 電極
12 対極
14 電荷移動層
16 封止部材
Claims (3)
- 透明導電膜と、
前記透明導電膜の少なくとも一方の面に、導電性高分子モノマーと、色素と、フラーレン構造部と前記導電性高分子モノマーと電解重合可能な基とを含むフラーレン化合物と、を電解重合して形成された複合高分子膜と、
を備えた光応答電極。 - 前記フラーレン構造部が、前記複合高分子膜を構成する複合高分子の側鎖又は末端に結合した請求項1に記載の光応答電極。
- 請求項1又は2に記載の光応答電極を用いた有機太陽電池。
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