JP4824997B2 - 光応答電極及びこれを備える有機太陽電池 - Google Patents
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Description
武市憲典、外6名、「ソーラー・セルズ・オブ・アイオディン−ドープト・ポリチオフェン/ポルフィリン・ポリマー・フィルムズ(Solarcells of iodine-doped polythiophene/porphyrin polymer films)」,第15回インターナショナル・カンファレンス・オン・フォトケミカル・コンヴァージョン・アンド・ストーレージ・オブ・ソーラー・エナジー(15thInternational conference on photochemical conversion and storage of solarenergy)(IPS-15)予稿集,2004年,W5-P15
第2導電性高分子としてポリ−3−ヘキシルチオフェンをトルエンに対し0.65質量%の濃度になるように溶解し、ITOガラス(ガラス基板/ITO)上にスピンキャスト法(回転数:3500rpm、30秒)によって製膜し、導電層及びITOガラスからなる導電性基板を得た。
第2導電性高分子として、ポリ−3−ヘキシルチオフェンに代えて、ポリ−3−ドデシルチオフェンを用いたこと以外は実施例1と同様にして光応答電極を作製した。そして、この光応答電極を用い、実施例1と同様にして有機太陽電池を作製した。
スピンキャスト法に代えて、電解重合法を用いてITOガラス上に導電層を作製したこと以外は実施例1と同様にして光応答電極を作製し、この光応答電極を用いて実施例1と同様にして有機太陽電池を作製した。なお、上記導電層は、以下のようにして作製した。即ち、まず3−ヘキシルチオフェン(濃度:1.50mmol/L)およ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。この混合溶液をナス型フラスコ中に入れ、当該混合溶液に、電線を接続したITOガラス、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250rpmの回転速度で攪拌した。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+2.5Vまで毎秒10mV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、ITOガラス上に、ポリ−3−ヘキシルチオフェンの電解重合膜からなる導電層を得た。
第2導電性高分子として、ポリ−3−ヘキシルチオフェンに代えて、ポリピロールを用いたこと以外は実施例1と同様にして光応答電極を作製した。そして、この光応答電極を用い、実施例1と同様にして有機太陽電池を作製した。
ITOガラス上に導電層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして光応答電極を作製した。そして、この光応答電極を用い、実施例1と同様にして、有機太陽電池を作製した。
電荷移動層として、ヨウ化リチウム及びヨウ素の3−メトキシピロピオニトリル溶液の代わりに、過塩素酸ナトリウム(濃度:0.1mol/L)及びメチルビロゲン(濃度:0.005mol/L)を、それぞれ所定濃度になるようにイオン交換水に溶解して調製した電解液を用いたこと以外は実施例1と同様にして光応答電極を作製した。そして、この光応答電極を用い、実施例1と同様にして有機太陽電池を作製した。
ITOガラス上に導電層を形成しなかったこと以外は実施例5と同様にして光応答電極を作製した。そして、この光応答電極を用い、実施例5と同様にして、有機太陽電池を作製した。こうして得られ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。測定の結果を、図6に実施例5の結果とともに示す。図6に示す電流−電圧曲線の結果より、本比較例に係る有機太陽電池の光電変換効率は0.004%と算出された(表2参照)。
上記のようにして作製した有機太陽電池について、100mW/cm2の強度の白色光を光応答電極のITOガラスに照射したときの電流及び電圧を測定し、電流−電圧曲線を作成した。結果を図2〜図6に示す。各図に示す電流−電圧曲線の結果から、実施例1〜4及び比較例1に係る有機太陽電池の光電変換効率は表1に示す通りであり、実施例5及び比較例2に係る有機太陽電池の光電変換効率は表2に示す通りであった。なお、表1においては比較例1を基準とした上昇率を、表2においては比較例2を基準とした上昇率をそれぞれ示した。なお、上昇率は下記式:
上昇率={(光電変換効率(実施例)/光電変換効率(比較例))−1}×100
に基づいて算出した。
Claims (10)
- 透明導電膜と、前記透明導電膜の少なくとも一方の面側に設けられ、第1導電性高分子及び色素が互いに共有結合して成る複合高分子を含む複合電極とを備え、
前記複合電極と前記透明導電膜との間に、第2導電性高分子を含む導電層を備えた、光応答電極。 - 第1導電性高分子の前駆体と、前記前駆体と電解反応により共有結合し得る色素と、を含有する混合溶液中での電解重合により、透明導電膜の少なくとも一方の面上の第2導電性高分子を含む導電層の上に複合電極を形成して得られる、光応答電極。
- 前記電解重合は、前記混合溶液が前記導電層に対して相対的に流動している状態で行われる、請求項2に記載の光応答電極。
- 前記導電層は、前記透明導電膜の少なくとも一方の面上に、キャスト法を用いて形成される、請求項2又は3に記載の光応答電極。
- 前記色素は、ポルフィリン色素、フタロシアニン色素、シアニン色素、メロシアニン色素及びクマリン色素からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光応答電極。
- 前記第1導電性高分子は、ポリチオフェン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレンおよびこれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光応答電極。
- 前記第2導電性高分子は、ポリチオフェン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレンおよびこれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光応答電極。
- 前記第1導電性高分子及び前記第2導電性高分子は、チオフェンを繰り返し単位として有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光応答電極。
- 前記導電層の厚さが、0.01μm〜10μmである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光応答電極。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の光応答電極を備える有機太陽電池。
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