JP4932200B2 - Electrode, manufacturing method thereof, and photoelectric conversion element - Google Patents

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Description

本発明は、色素増感太陽電池などの光電変換素子に用いられる対極としての電極に多孔質カーボン部材を用いてなる電極及びその製造方法、並びに前記電極を備えた光電変換素子に関する。   The present invention relates to an electrode using a porous carbon member as a counter electrode used in a photoelectric conversion element such as a dye-sensitized solar cell, a method for producing the same, and a photoelectric conversion element including the electrode.

色素増感太陽電池は、スイスのグレッツェルらにより開発されたものであり、光電変換効率が高く、製造コストが安いとの利点を持ち、新しいタイプの太陽電池として注目を集めている(例えば、特許文献1、2および非特許文献1参照)。   Dye-sensitized solar cells were developed by Gretzell et al. In Switzerland, and have the advantages of high photoelectric conversion efficiency and low manufacturing costs, and are attracting attention as new types of solar cells (for example, patents) Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1).

この色素増感太陽電池の概略構造としては、図3に示すように、通常、第一基材102と透明導電膜104とからなる透明な導電性電極基板の上に、二酸化チタンなどの酸化物半導体微粒子からなる多孔質膜105を形成することにより作用極108とし、一方、白金等の導電層107を塗布した第二基材103を対極109として備え、前記作用極108の多孔質膜105に光増感色素を担持して、これらの作用極108と対極109との間に、酸化還元対を含有する電解質106が充填させたものである。この種の色素増感型太陽電池101は、太陽光(図3にhνと表記)などの入射光を吸収した光増感色素により酸化物半導体微粒子が増感され、作用極108と対極109との間に起電力が生じることにより、光エネルギーを電力に変換する光電変換素子として機能する。   As shown in FIG. 3, the general structure of this dye-sensitized solar cell is usually an oxide such as titanium dioxide on a transparent conductive electrode substrate composed of a first base material 102 and a transparent conductive film 104. The working electrode 108 is formed by forming a porous film 105 made of semiconductor fine particles. On the other hand, the second substrate 103 coated with a conductive layer 107 such as platinum is provided as a counter electrode 109, and the porous film 105 of the working electrode 108 is provided on the porous film 105. A photosensitizing dye is supported, and an electrolyte 106 containing a redox pair is filled between the working electrode 108 and the counter electrode 109. In this type of dye-sensitized solar cell 101, oxide semiconductor fine particles are sensitized by a photosensitizing dye that absorbs incident light such as sunlight (indicated as hν in FIG. 3), and the working electrode 108, the counter electrode 109, When an electromotive force is generated during this period, it functions as a photoelectric conversion element that converts light energy into electric power.

そして、色素増感太陽電池の対極としては、一般的に、導電性の電極基板または金属板に、蒸着またはスパッタリングにより形成した白金膜を有する電極が用いられている。
ところが、白金は高価であり、スパッタ成膜は真空プロセスであるため、低コストで作製するのに限界がある。また電解質によっては白金が溶解し、発電特性の劣化を招くことがある。
As a counter electrode of the dye-sensitized solar cell, an electrode having a platinum film formed by vapor deposition or sputtering on a conductive electrode substrate or a metal plate is generally used.
However, platinum is expensive, and sputter film formation is a vacuum process, so that there is a limit to manufacturing at low cost. Depending on the electrolyte, platinum may be dissolved, resulting in deterioration of power generation characteristics.

一方、白金よりも安価であり、化学的に安定なカーボンを利用した対極を用いることにより、長期安定性を目指した色素増感太陽電池の開発も行なわれている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、カーボンを利用した対極の場合、対極として用いられるカーボンは焼結体であるために表面が平滑ではなく微細な空隙があり、この空隙の中に電解液が徐々に染み込んでしまうため、セルを組み立てて時間が経つと、動作しなくなってしまう虞が有る。
特許第2664194号公報 特開2001−160427号公報 特開2004−152747号公報 ミカエル・グレッツェル(M.Graetzel)ら、ネイチャー(Nature)誌(英国)、1991年、第737号、p.353
On the other hand, a dye-sensitized solar cell aiming at long-term stability has been developed by using a counter electrode using carbon that is cheaper than platinum and chemically stable (see, for example, Patent Document 3). .
However, in the case of a counter electrode using carbon, since the carbon used as the counter electrode is a sintered body, the surface is not smooth and there are fine voids, and the electrolytic solution gradually infiltrates into the voids. After assembly, there is a risk that it will stop working after a while.
Japanese Patent No. 2664194 JP 2001-160427 A JP 2004-152747 A M. Graetzel et al., Nature (UK), 1991, No. 737, p. 353

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、多孔質カーボン部材からなる電極に対する電解液の染み込みを抑制し、発電特性の長期安定性に優れた光電変換素子に好適な電極及びその製造方法、並びにこの電極を用いた光電変換素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and suppresses permeation of the electrolytic solution into the electrode made of a porous carbon member, and an electrode suitable for a photoelectric conversion element excellent in long-term stability of power generation characteristics and a method for manufacturing the same, An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element using this electrode.

本発明の請求項1に係る電極は、作用極に対して、少なくとも一部に電解質層を介して配置される対極をなす電極であって、前記対極は、前記電解質層と接する側が少なくとも多孔質カーボン部材から構成され、前記多孔質カーボン部材の電解質層側にのみ導電性酸化物が局所的に配されていることを特徴とする。
本発明の請求項2に係る電極は、請求項1において、前記導電性酸化物は、少なくとも前記多孔質カーボン部材の電解質層に面する空隙部の一部又は全部に充填されていることを特徴とする。
本発明の請求項3に係る電極の製造方法は、作用極に対して、少なくとも一部に電解質層を介して配置される対極をなす電極の製造方法であって、基材の一面にカーボンを主成分とするペーストを塗布してカーボン部材を形成する工程αと、前記カーボン部材に熱処理を施して多孔質カーボン部材を形成する工程βと、前記多孔質カーボン部材上に局所的に導電性酸化物を形成する工程γと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
本発明の請求項4に係る電極の製造方法は、請求項3において、前記工程γは、前記多孔質カーボン部材に向けて導電性酸化物の原料溶液を噴霧し、該導電性酸化物が多孔質カーボン部材の電解質層側を全て覆うように設け、次いで、前記導電性酸化物に加工を施すことによって、前記導電性酸化物を前記多孔質カーボン部材の空隙部の一部又は全部に充填させることを特徴とする。
本発明の請求項5に係る電極の製造方法は、請求項3において、前記工程γは、前記多孔質カーボン部材に向けて導電性酸化物の原料溶液を噴霧し、該導電性酸化物が多孔質カーボン部材の電解質層側を部分的に覆うように設けることによって、前記導電性酸化物を前記多孔質カーボン部材の空隙部の一部又は全部に充填させることを特徴とする。
本発明の請求項6に係る光電変換素子は、作用極に対して、少なくとも一部に電解質層を介して配置される対極をなす電極を備えた光電変換素子であって、前記電極は、前記電解質層と接する側が少なくとも多孔質カーボン部材から構成され、前記多孔質カーボン部材の電解質層側にのみ導電性酸化物が局所的に配されていることを特徴とする。
The electrode according to claim 1 of the present invention is an electrode that forms a counter electrode that is disposed at least partially via an electrolyte layer with respect to the working electrode, and the counter electrode is at least porous on the side in contact with the electrolyte layer It is composed of a carbon member, and a conductive oxide is locally arranged only on the electrolyte layer side of the porous carbon member.
An electrode according to a second aspect of the present invention is the electrode according to the first aspect, wherein the conductive oxide is filled in at least a part or the whole of the void portion facing the electrolyte layer of the porous carbon member. And
A method for producing an electrode according to claim 3 of the present invention is a method for producing an electrode that constitutes a counter electrode that is disposed at least partially through an electrolyte layer with respect to a working electrode, and carbon is applied to one surface of a substrate. A step α for forming a carbon member by applying a paste as a main component, a step β for forming a porous carbon member by subjecting the carbon member to a heat treatment, and a locally conductive oxidation on the porous carbon member And at least a step γ for forming an object.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the electrode manufacturing method according to the third aspect, wherein in the step γ, the conductive oxide raw material solution is sprayed toward the porous carbon member, and the conductive oxide is porous. The conductive carbon member is provided so as to cover all the electrolyte layer side, and then the conductive oxide is processed, thereby filling the conductive oxide with a part or all of the voids of the porous carbon member. It is characterized by that.
The electrode manufacturing method according to claim 5 of the present invention is the electrode manufacturing method according to claim 3, wherein the step γ sprays a raw material solution of a conductive oxide toward the porous carbon member, and the conductive oxide is porous. The conductive oxide is filled in part or all of the voids of the porous carbon member by partially covering the electrolyte layer side of the porous carbon member.
The photoelectric conversion element according to claim 6 of the present invention is a photoelectric conversion element provided with an electrode forming a counter electrode that is disposed at least partially via an electrolyte layer with respect to the working electrode, wherein the electrode is The side in contact with the electrolyte layer is composed of at least a porous carbon member, and a conductive oxide is locally disposed only on the electrolyte layer side of the porous carbon member.

本発明に係る電極は、電解質層と接する側が少なくとも多孔質カーボン部材から構成され、前記多孔質カーボン部材の電解質層側には導電性酸化物が局所的に配されているので、該導電性酸化物が電解質である電解液の多孔質カーボン部材に対する染み込みを抑制し、長期にわたって発電特性の劣化を招くことのない電極とすることができる。しかも、該導電性酸化物の低い電気抵抗によって電極反応が比較的安定に確保され、発電効率の優れた光電変換素子に好適な電極とすることができる。   In the electrode according to the present invention, the side in contact with the electrolyte layer is composed of at least a porous carbon member, and a conductive oxide is locally disposed on the electrolyte layer side of the porous carbon member. It is possible to suppress the penetration of the electrolytic solution, which is an electrolyte, into the porous carbon member, and to provide an electrode that does not cause deterioration of power generation characteristics over a long period of time. In addition, the electrode reaction is relatively stable due to the low electrical resistance of the conductive oxide, and the electrode can be suitable for a photoelectric conversion element with excellent power generation efficiency.

また、本発明に係る電極の製造方法では、多孔質カーボン部材上に局所的に導電性酸化物を形成する工程γを少なくとも備えるので、電解質である電解液の多孔質カーボン部材に対する染み込みを抑制すると共に、低い電気抵抗によって電極反応を円滑に進めることのできる導電性酸化物が、多孔質カーボン部材の電解質層側に局所的に配された電極を容易に製造することができる。   Further, in the method for producing an electrode according to the present invention, since at least the step γ for locally forming a conductive oxide on the porous carbon member is provided, the penetration of the electrolyte as an electrolyte into the porous carbon member is suppressed. At the same time, it is possible to easily manufacture an electrode in which a conductive oxide capable of smoothly proceeding an electrode reaction with a low electric resistance is locally disposed on the electrolyte layer side of the porous carbon member.

さらに、本発明に係る電極を用いた光電変換素子は、電解質層と接する側が少なくとも多孔質カーボン部材から構成され、前記多孔質カーボン部材の電解質層側には導電性酸化物が局所的に配されている電極を対極として備える。この構成とされた電極は、電解質である電解液の多孔質カーボン部材に対する染み込みが抑制され、電気特性の経時変化が低減されているので、発電特性が長期的に安定な光電変換素子が得られるものとなる。   Furthermore, in the photoelectric conversion element using the electrode according to the present invention, the side in contact with the electrolyte layer is composed of at least a porous carbon member, and a conductive oxide is locally disposed on the electrolyte layer side of the porous carbon member. Are provided as counter electrodes. The electrode having this configuration suppresses permeation of the electrolyte, which is an electrolyte, into the porous carbon member and reduces the change in electrical characteristics over time, so that a photoelectric conversion element with stable power generation characteristics can be obtained over the long term. It will be a thing.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の電極を用いた光電変換素子の構造を示す概略断面図であり、図2は、図1に示す光電変換素子の電極の構造を説明する部分拡大概略断面図である。
図1に示すように、本発明の光電変換素子1は、第一基材2と透明導電膜4と多孔質酸化物半導体層5とからなる三層構造の透明基板を光が入射する側の窓極(作用極)基板8とし、一方、第二基材3と多孔質カーボン部材7と導電性酸化物14とからなる電極基板を対極基板9として、この窓極基板8と対極基板9とで電解液(もしくは電解質ゲル)6を挟み込んだ構成とするものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a photoelectric conversion element using the electrode of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged schematic sectional view for explaining the structure of the electrode of the photoelectric conversion element shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element 1 according to the present invention has a three-layered transparent substrate composed of a first base material 2, a transparent conductive film 4, and a porous oxide semiconductor layer 5. A window electrode (working electrode) substrate 8 is used. On the other hand, an electrode substrate composed of the second base material 3, the porous carbon member 7 and the conductive oxide 14 is used as a counter electrode substrate 9. The electrolyte solution (or electrolyte gel) 6 is sandwiched.

第一基材2は、表面に導電材料からなる膜(層)を形成することにより電気を通す導電性を有し、光透過性の高い透明な部材であれば何でも良く、特に制限されない。この第一基材2としては、ガラス板を使用するのが一般的であるが、ガラス板以外にも、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)などのプラスチックシート、酸化チタン、アルミナなどセラミックスの研磨板などを用いることができる。ここで、表面とは、基材面のうち透明導電膜4等を形成し、対極として作用する多孔質カーボン部材7と対向して配置される面をいう。
また、第一基材2は、後に透明導電膜を形成した基板上に色素担持用の多孔質酸化物半導体5として二酸化チタン(TiO)を焼き付ける場合は、500℃程度の高熱に耐える導電性耐熱ガラスとするのが望ましい。
The first base material 2 is not particularly limited as long as it is a transparent member having electrical conductivity that conducts electricity by forming a film (layer) made of a conductive material on the surface and having high light transmittance. As the first base material 2, a glass plate is generally used, but other than the glass plate, for example, plastics such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polycarbonate (PC). A ceramic polishing plate such as a sheet, titanium oxide, or alumina can be used. Here, the surface refers to the surface of the substrate surface that is disposed opposite to the porous carbon member 7 that forms the transparent conductive film 4 and the like and acts as a counter electrode.
In addition, the first base material 2 is a conductive material that can withstand high heat of about 500 ° C. when titanium dioxide (TiO 2 ) is baked on the substrate on which a transparent conductive film is formed later as the porous oxide semiconductor 5 for supporting the dye. It is desirable to use heat resistant glass.

透明導電層4は、第一基材2上に形成された導電材料からなる光透過率の高い導電性の膜である。透明導電層4としては、例えば、スズ添加酸化インジウム(ITO)や酸化スズ(SnO)、フッ素添加スズ(FTO)などの透明な酸化物半導体を単独で、もしくは複数種類を複合化して用いることもできるが、特に限定されるものではなく、光透過率や導電性の点で使用目的に適合するものを選べば良い。また、導電補助(集電)効果を与えるために、光透過性を著しく損ねない範囲で金属配線等を追加しても良い。
そして、第一基材2上に透明導電層4を形成することで窓極用基板とする。
The transparent conductive layer 4 is a conductive film having a high light transmittance made of a conductive material formed on the first substrate 2. As the transparent conductive layer 4, for example, a transparent oxide semiconductor such as tin-added indium oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), or fluorine-added tin (FTO) is used alone or in combination of a plurality of types. However, it is not particularly limited, and a material that meets the purpose of use in terms of light transmittance and conductivity may be selected. Further, in order to provide a conductive assist (collecting current) effect, a metal wiring or the like may be added within a range that does not significantly impair the light transmittance.
And it is set as the window electrode board | substrate by forming the transparent conductive layer 4 on the 1st base material 2. FIG.

多孔質酸化物半導体層5の素材、形成方法などについて特に限定されるものは無いが、例えば、二酸化チタン(TiO)、酸化スズ(SnO)、酸化タングステン(WO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニオブ(Nb)などを単独、または2種以上を複合させた、平均粒径が15nm〜30nmの酸化物半導体粒子を主成分とする多孔質の薄膜であり、市販の微粒子やゾル−ゲル法により得られたコロイド溶液などから得ることができる。 There are no particular limitations on the material and formation method of the porous oxide semiconductor layer 5, for example, titanium dioxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), zinc oxide (ZnO). ), Niobium oxide (Nb 2 O 5 ) or the like, or a composite of two or more, and is a porous thin film mainly composed of oxide semiconductor particles having an average particle diameter of 15 nm to 30 nm, and commercially available fine particles Or a colloidal solution obtained by a sol-gel method.

多孔膜化の手法としては、例えばコロイド溶液や分散液(必要に応じて添加剤を含む)を、スクリーンプリント、インクジェットプリント、ロールコート、ドクターブレード、スピンコート、スプレー塗布など、種々の塗布法を用いて塗布する他、微粒子の泳動電着、発泡剤の併用などによるものでも構わない。そして、この多孔質酸化物半導体層5には、増感色素が担持される。   As a method for forming a porous film, for example, colloidal solutions and dispersions (including additives as necessary), various coating methods such as screen printing, inkjet printing, roll coating, doctor blade, spin coating, spray coating, etc. In addition to coating by coating, electrophoretic electrodeposition of fine particles, combined use of a foaming agent, etc. may be used. The porous oxide semiconductor layer 5 carries a sensitizing dye.

増感色素は、例えば、ビピリジン構造、ターピリジン構造などを配位子に含むルテニウム錯体、ポルフィリン、フタロシアニンなどの含金属錯体をはじめ、エロシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素なども使用することができ、用途、使用する半導体多孔質膜によって適当なものを、特に限定されることなく選ぶことができる。   As the sensitizing dye, for example, a ruthenium complex containing a bipyridine structure, a terpyridine structure or the like as a ligand, a metal-containing complex such as porphyrin, phthalocyanine, or an organic dye such as erosine, rhodamine, or merocyanine can be used. An appropriate material can be selected without particular limitation depending on the use and the porous semiconductor membrane to be used.

また、第二基材3は、対極に用いる多孔質カーボン部材7が具備される基板となるものであり、上記第一基材2と同様に、ガラス板を使用するのが一般的であるが、ガラス板以外にも、例えば、電気導電性が良く、自由に厚みの設計が可能なチタン(Ti)板やカーボン板を用いることが可能である。   Further, the second base material 3 is a substrate on which the porous carbon member 7 used for the counter electrode is provided. Like the first base material 2, a glass plate is generally used. In addition to the glass plate, for example, it is possible to use a titanium (Ti) plate or a carbon plate that has good electrical conductivity and can be freely designed in thickness.

多孔質カーボン部材7は、図2に示すように、少なくとも電解液6に面する側に、カーボン部7Aと微細な空隙部7Bを有するものである。したがって、微細な空隙部7Bは、多孔質カーボン部材7全体に有していても良い。   As shown in FIG. 2, the porous carbon member 7 has a carbon portion 7 </ b> A and a fine gap portion 7 </ b> B at least on the side facing the electrolytic solution 6. Therefore, the fine void portion 7B may be provided in the entire porous carbon member 7.

この多孔質カーボン部材7は、例えば、溶剤を含有するカーボンペーストを第二基材3上に塗布または印刷することによりカーボン膜を形成し、これを加熱して含有する溶剤を蒸発させることで、微細な空隙部7Bを有するように形成することができる。上述した多孔質カーボン部材7は、図1に示すように、第二基材3上に具備された膜体となっているが、第二基材3を兼ねた板体としても良い。   The porous carbon member 7 is formed by, for example, forming a carbon film by applying or printing a carbon paste containing a solvent on the second substrate 3, and evaporating the solvent contained by heating the carbon film. It can be formed to have a fine gap 7B. As shown in FIG. 1, the porous carbon member 7 described above is a film body provided on the second base material 3, but may be a plate body that also serves as the second base material 3.

また、この多孔質カーボン部材7の電解液6側には、導電性酸化物14が局所的に配されている。したがって、多孔質カーボン部材7は、電解液6と接する側に、カーボン部分が露出した領域と導電性酸化物14で覆われた領域とを有するものとなっている。   Further, a conductive oxide 14 is locally disposed on the electrolyte solution 6 side of the porous carbon member 7. Therefore, the porous carbon member 7 has a region where the carbon portion is exposed and a region covered with the conductive oxide 14 on the side in contact with the electrolytic solution 6.

導電性酸化物14は、電気伝導性を有する導電材料であり、例えば、スズ添加酸化インジウム(ITO)や酸化スズ(SnO)、フッ素添加スズ(FTO)などが挙げられ、多孔質カーボン部材7の電解液6側に局所的に配されている。これにより、多孔質カーボン部材7に対する電解液6の染み込みを抑制することができると共に、低い電気抵抗によって電極反応が比較的安定に確保することができる。 The conductive oxide 14 is a conductive material having electrical conductivity. Examples thereof include tin-added indium oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), and fluorine-added tin (FTO). Is locally disposed on the electrolyte solution 6 side. Thereby, the penetration of the electrolytic solution 6 into the porous carbon member 7 can be suppressed, and the electrode reaction can be relatively stably ensured by the low electric resistance.

また、導電性酸化物14は、具体的には、図2に示すように、少なくとも多孔質カーボン部材7の電解質層6に面する空隙部7Bの一部又は全部に充填されていると好ましい。これにより、導電性酸化物14が、多孔質カーボン部材7表面の微細な空隙部7Bを局所的に閉塞し、電解液6が空隙部7Bに染み込んでしまうことのないようにより一層抑制している。したがって、長期にわたって発電特性の劣化を招くことのない電極とすることができる。   Specifically, as shown in FIG. 2, the conductive oxide 14 is preferably filled in at least a part or the whole of the void 7 </ b> B facing the electrolyte layer 6 of the porous carbon member 7. Thereby, the electroconductive oxide 14 block | closes the fine space | gap part 7B on the surface of the porous carbon member 7 locally, and suppresses further so that the electrolyte solution 6 may not penetrate | infiltrate into the space | gap part 7B. . Therefore, it can be set as the electrode which does not cause deterioration of power generation characteristics over a long period of time.

この導電性酸化物14は、例えば、スプレー熱分解法(SPD)やスパッタ法、CVD法などによって形成できるが、スパッタ法などのドライプロセスでは、多孔質カーボン部材7に形成された微細な空隙部7Bの中に生成させることは困難であるため、多孔質カーボン部材7の空隙部7Bに充填させる場合は、液相からの熱分解で作製することが必要である。なお、この導電性酸化物14は、透明性は特に必要されるものではない。   The conductive oxide 14 can be formed by, for example, a spray pyrolysis method (SPD), a sputtering method, a CVD method, or the like, but in a dry process such as a sputtering method, fine voids formed in the porous carbon member 7 are used. Since it is difficult to produce in 7B, when filling the void 7B of the porous carbon member 7, it is necessary to produce it by thermal decomposition from the liquid phase. The conductive oxide 14 is not particularly required to be transparent.

また、電解液6は、電解質が液中で解離して陽イオンと陰イオンを生じる電導性を有する溶液をいう。この電解液6としては、例えば、酸化還元対を含む有機溶媒や、イオン性液体(常温溶融塩)などを用いることができる。酸化還元対も特に限定されるものでは無いが、例えばヨウ素/ヨウ化物イオン、臭素/臭化物イオンなどを選ぶことができ、前者であればヨウ化物塩(リチウム塩、四級化イミダゾリウム塩、テトラブチルアンモニウム塩などを単独、あるいは複合して用いることができる)とヨウ素を単独、あるいは複合して添加することにより与えることができる。   Moreover, the electrolyte solution 6 refers to a conductive solution in which the electrolyte is dissociated in the solution to generate cations and anions. As the electrolytic solution 6, for example, an organic solvent containing a redox pair, an ionic liquid (room temperature molten salt), or the like can be used. The oxidation-reduction pair is not particularly limited. For example, iodine / iodide ion, bromine / bromide ion, etc. can be selected. In the former case, iodide salt (lithium salt, quaternized imidazolium salt, tetra Butylammonium salt and the like can be used alone or in combination, and iodine can be added alone or in combination.

有機溶媒としては、アセトニトリルやメトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどを用いた揮発性電解液が例示される。
また、イオン性液体としては、例えば、四級化イミダゾリウム誘導体や四級化ピリジニウム誘導体、四級化アンモニウム誘導体といった四級化された窒素原子を有する化合物をカチオンとした室温で液体の常温溶融塩が挙げられる。
Examples of the organic solvent include volatile electrolytes using acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, and the like.
Examples of the ionic liquid include, for example, a room temperature molten salt which is a liquid at room temperature using a compound having a quaternized nitrogen atom such as a quaternized imidazolium derivative, a quaternized pyridinium derivative, or a quaternized ammonium derivative as a cation. Is mentioned.

また、このような電解液6を適当なゲル化剤、充填剤を導入することにより流動性を抑えた疑似固体化したもの、いわゆるゲル電解質を用いても構わない。
電解液6には、更に必要に応じてリチウム塩やtert−ブチルピリジンなど種々の添加物を加えても構わない。更に、このような電解液と同様に電荷輸送能力を有する高分子固体電解質などを用いても構わない。
Further, a so-called gel electrolyte may be used in which the electrolytic solution 6 is pseudo-solidified by introducing an appropriate gelling agent and filler to suppress fluidity.
Various additives such as lithium salt and tert-butylpyridine may be further added to the electrolytic solution 6 as necessary. Further, a polymer solid electrolyte having a charge transporting ability as in the case of such an electrolytic solution may be used.

このように本実施形態によれば、作用極に対して、少なくとも一部に電解質層を介して電配置される対極をなす電極として、表面の微細な空隙部を有する多孔質カーボン部材を用いた場合であっても、導電性酸化物が局所的に配されていることにより電解液が前記空隙部に染み込んでしまうことを抑制して、長期にわたって発電特性の劣化を招くことのない電極とすることができると共に、電極反応が比較的安定に確保され、発電効率の優れた、長期的に安定な光電変換素子とすることができる。   As described above, according to the present embodiment, the porous carbon member having fine voids on the surface is used as the counter electrode that is electrically arranged at least partially via the electrolyte layer with respect to the working electrode. Even in such a case, the conductive oxide is locally disposed to prevent the electrolyte from penetrating into the gap, and the electrode does not cause deterioration of power generation characteristics over a long period of time. In addition, the electrode reaction can be ensured relatively stably, and the photoelectric conversion element having excellent power generation efficiency and long-term stability can be obtained.

次に、本発明に係る光電変換素子の製造方法の一例について説明する。
まず、ガラス板などの第一基材上に透明導電膜を形成することで窓極用基板を構成する。透明導電膜の形成方法としては、透明導電膜の材料に応じて公知の方法を用いて行えば良く、例えば、スパッタ法やCVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法などにより、スズ添加酸化インジウム(ITO)などの酸化物半導体からなる薄膜を形成する。これにより、導電性基板が構成される。そして、この透明導電膜は、厚過ぎると光透過性が劣り、一方、薄過ぎると導電性が劣ってしまうこととなるため、光透過性と導電性の両方を考慮して、0.6μm〜1.0μm程度の膜厚に形成するとよい。
Next, an example of a method for producing a photoelectric conversion element according to the present invention will be described.
First, a window electrode substrate is formed by forming a transparent conductive film on a first substrate such as a glass plate. As a method for forming the transparent conductive film, a known method may be used depending on the material of the transparent conductive film. For example, a sputtering method, a CVD method (vapor phase growth method), an SPD method (spray pyrolysis deposition method). A thin film made of an oxide semiconductor such as tin-added indium oxide (ITO) is formed by a vapor deposition method or the like. Thereby, an electroconductive board | substrate is comprised. And, if this transparent conductive film is too thick, the light transmittance is inferior, whereas if it is too thin, the conductivity is inferior, so that both the light transmittance and the conductivity are taken into consideration. A film thickness of about 1.0 μm is preferable.

次いで、透明導電膜上に多孔質酸化物半導体層を形成することで作用極としての窓極を構成する。多孔質酸化物半導体層を形成する方法としては、例えば、二酸化チタン(TiO)の粉末を分散媒と混ぜてペーストを調整し、これをスクリーンプリント法やインクジェットプリント法、ロールコート法、ドクターブレード法、スピンコート法などにより、導電性基板上に塗布する。この多孔質酸化物半導体層としては、10μm〜20μm程度の薄膜が好ましい。これにより、導電性を有する基板(電極用基板)が構成され、この電極用基板を通して太陽光(図1にhνと表記)を光電変換素子内部に入射する。
そして、多孔質酸化物半導体層が形成された窓極を色素液に浸漬することにより多孔質酸化物半導体層に色素を担持させる。
Next, a window electrode as a working electrode is formed by forming a porous oxide semiconductor layer on the transparent conductive film. As a method for forming a porous oxide semiconductor layer, for example, a titanium dioxide (TiO 2 ) powder is mixed with a dispersion medium to prepare a paste, and this is used for a screen printing method, an ink jet printing method, a roll coating method, a doctor blade. It coats on a conductive substrate by a method, a spin coat method, etc. As this porous oxide semiconductor layer, a thin film of about 10 μm to 20 μm is preferable. Thus, a conductive substrate (electrode substrate) is formed, and sunlight (denoted as hν in FIG. 1) enters the photoelectric conversion element through the electrode substrate.
And a pigment | dye is carry | supported by a porous oxide semiconductor layer by immersing the window pole in which the porous oxide semiconductor layer was formed in a pigment | dye liquid.

一方、チタン(Ti)板などの第二基材上に、溶剤を含むカーボンペーストを塗布または印刷してカーボン膜を形成し、これに熱処理を施して含有する溶剤を蒸発させることで、多孔質カーボン部材を形成する対極を構成する。
多孔質カーボン部材の形成方法としては、まず、溶剤としてポリエチレングリコールを含むカーボンペーストをスクリーン印刷法などにより第二基材上に塗布し、カーボン膜を形成する。このカーボン膜は、1μm〜5μm程度の膜厚に形成する。次いで、このカーボン膜を、例えば450℃で10分間焼成する。これによりカーボン膜中から溶剤としてポリエチレングリコールが分解し、この分解した箇所に空隙が生じて、多孔質カーボン部材が形成される。
On the other hand, on a second substrate such as a titanium (Ti) plate, a carbon paste containing a solvent is applied or printed to form a carbon film, which is then heat treated to evaporate the contained solvent, thereby making the porous The counter electrode which forms a carbon member is comprised.
As a method for forming the porous carbon member, first, a carbon paste containing polyethylene glycol as a solvent is applied onto the second substrate by a screen printing method or the like to form a carbon film. This carbon film is formed to a thickness of about 1 μm to 5 μm. Next, this carbon film is baked at 450 ° C. for 10 minutes, for example. As a result, polyethylene glycol is decomposed as a solvent from the carbon film, and voids are generated at the decomposed portions, thereby forming a porous carbon member.

次いで、多孔質カーボン部材上に、導電性酸化物を局所的に配する。導電性酸化物は、例えば、スプレー熱分解法(SPD)によって形成できる。
この導電性酸化物を局所的に配する場合、まず、多孔質カーボン部材を所定の温度に加熱する。次に、霧化器等の噴霧手段を用いて、この加熱した多孔質カーボン部材に向けて導電性酸化物の原料溶液を噴霧し、該導電性酸化物が多孔質カーボン部材の表面を全て覆うように設ける。これにより、多孔質カーボン部材の表面に付着した液滴中の溶媒の蒸発と溶質が反応することにより結晶が形成し、反応が徐々に進んで該導電性酸化物によって多孔質カーボン部材が覆われる。そして、導電性酸化物の原料溶液が、多孔質カーボン部材表面の空隙部の一部又は全部に染み込み充填されることにより、多孔質カーボン部材の表面からある程度の深さにわたって導電性酸化物の膜を形成することができる。
Next, a conductive oxide is locally disposed on the porous carbon member. The conductive oxide can be formed, for example, by spray pyrolysis (SPD).
When this conductive oxide is locally disposed, first, the porous carbon member is heated to a predetermined temperature. Next, using a spraying means such as an atomizer, the conductive oxide raw material solution is sprayed toward the heated porous carbon member, and the conductive oxide covers the entire surface of the porous carbon member. Provide as follows. As a result, the evaporation of the solvent in the droplets attached to the surface of the porous carbon member reacts with the solute to form crystals, and the reaction gradually proceeds to cover the porous carbon member with the conductive oxide. . The conductive oxide raw material solution is soaked and filled in part or all of the voids on the surface of the porous carbon member, so that the conductive oxide film extends over a certain depth from the surface of the porous carbon member. Can be formed.

その後、多孔質カーボン部材の表面を全て覆うように設けられた前記導電性酸化物に、例えば、研磨加工を施し、導電性酸化物の最表面をごく薄く除去することで多孔質カーボン部材の表面に導電性酸化物を局所的に残存させ、カーボン部分を露出させる。これにより、露出した多孔質カーボン部材のカーボン部分に対極としての働きを持たせ、簡単かつ確実に、該導電性酸化物が多孔質カーボン部材表面の空隙部の一部又は全部に充填されるようにすることができる。   Thereafter, the conductive oxide provided so as to cover the entire surface of the porous carbon member is subjected to, for example, polishing, and the surface of the porous carbon member is removed by removing the outermost surface of the conductive oxide very thinly. The conductive oxide is left locally to expose the carbon portion. As a result, the carbon part of the exposed porous carbon member has a function as a counter electrode, and the conductive oxide is easily and surely filled into part or all of the voids on the surface of the porous carbon member. Can be.

上記方法では、導電性酸化物が多孔質カーボン部材の表面を全て覆うように設ける工程と、多孔質カーボン部材の表面を全て覆うように設けられた前記導電性酸化物に加工を施す工程からなる二つの工程によって、導電性酸化物が局所的に配されるようにしたが、本発明では、以下に述べる一つの工程によって直接導電性酸化物が局所的に配されるものとしても良い。   The method comprises a step of providing a conductive oxide so as to cover the entire surface of the porous carbon member, and a step of processing the conductive oxide provided so as to cover the entire surface of the porous carbon member. Although the conductive oxide is locally disposed by two steps, in the present invention, the conductive oxide may be directly disposed by one step described below.

一つの工程により導電性酸化物が局所的に配されるようにする場合は、まず、多孔質カーボン部材を所定の温度に加熱する。次に、霧化器等の噴霧手段を用いて、この加熱した多孔質カーボン部材に向けて導電性酸化物の原料溶液を噴霧し、該導電性酸化物が多孔質カーボン部材の表面を局所的に、換言すると多孔質カーボン部材表面の空隙部を選択的に、覆うように設ける。すなわち、多孔質カーボン部材表面において窪みをなす空隙部にのみ、誘電性酸化物の堆積が促進されるようにする。これにより、一工程で効率良く、該導電性酸化物が多孔質カーボン部材表面の空隙部の一部又は全部に充填されるようにすることができる。   When the conductive oxide is locally arranged in one step, first, the porous carbon member is heated to a predetermined temperature. Next, using a spraying means such as an atomizer, a conductive oxide raw material solution is sprayed toward the heated porous carbon member, and the conductive oxide locally spreads the surface of the porous carbon member. In other words, it is provided so as to selectively cover the voids on the surface of the porous carbon member. That is, the deposition of the dielectric oxide is promoted only in the void portion that forms a depression on the surface of the porous carbon member. Thereby, the conductive oxide can be efficiently filled in part or all of the voids on the surface of the porous carbon member in one step.

そして、窓極の多孔質酸化物半導体層と対極の多孔質カーボン部材とを対向して配置し、その間に電解質層として電解液を充填し、封止を施すことにより、本発明に係る電極を有した光電変換素子として色素増感太陽電池が製造される。   And the porous oxide semiconductor layer of the window electrode and the porous carbon member of the counter electrode are arranged to face each other, and the electrolyte according to the present invention is sealed by filling the electrolyte solution as an electrolyte layer between them. A dye-sensitized solar cell is manufactured as the photoelectric conversion element.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
本例では、本発明の電極が多孔質カーボン部材から構成され、さらに前記多孔質カーボン部材の電解質層側に導電性酸化物が局部的に配されることが望ましいことを確認するため、以下に記載の各対極を作成し、その光電変換効率を測定した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
Example 1
In this example, in order to confirm that the electrode of the present invention is composed of a porous carbon member and that a conductive oxide is desirably locally disposed on the electrolyte layer side of the porous carbon member, Each counter electrode described was prepared and its photoelectric conversion efficiency was measured.

まず、9mm×11mm×1mmの多孔質カーボン板を基板として準備し、この多孔質カーボン板の表面温度が400℃になるように加熱した。次いで、以下の表1に示す条件にて、スプレー熱分解(SPD)法により導電性酸化物の原料溶液を、上記加熱した多孔質カーボン板に向かって噴霧し、フッ素添加スズ(FTO)膜を形成した。次いで、このフッ素添加スズ(FTO)膜の表面に対して、1200番のSiC紙を用いて機械研磨処理を施すことによって導電性酸化物をごく薄く除去し、基板のカーボンを露出させることで導電性酸化物を局部的に配するものとした窓側電極を作製した。 First, a porous carbon plate of 9 mm × 11 mm × 1 mm t was prepared as a substrate and heated so that the surface temperature of the porous carbon plate was 400 ° C. Next, under the conditions shown in Table 1 below, a conductive oxide raw material solution is sprayed toward the heated porous carbon plate by a spray pyrolysis (SPD) method to form a fluorine-added tin (FTO) film. Formed. Next, the surface of the fluorine-added tin (FTO) film is subjected to a mechanical polishing process using No. 1200 SiC paper to remove the conductive oxide very thinly, thereby exposing the carbon of the substrate. A window-side electrode in which a conductive oxide was locally arranged was produced.

Figure 0004932200
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また、比較例1として9mm×11mm×1mmの多孔質カーボン板単体を対極として準備すると共に、比較例2として9mm×11mm×1mmのFTOガラス電極基板を用い、その上面にスパッタ法にて白金からなる電極層を50nm被覆することにより対極を作製した。 In addition, as a comparative example 1, a 9 mm × 11 mm × 1 mm t porous carbon plate alone was prepared as a counter electrode, and as a comparative example 2, a 9 mm × 11 mm × 1 mm t FTO glass electrode substrate was used, and the upper surface thereof was formed by sputtering. A counter electrode was prepared by coating an electrode layer made of platinum with a thickness of 50 nm.

一方、9mm×11mm×1mmの耐熱ガラスを第一基材として用い、その上面にSPD法にて、シート抵抗が2Ω/□の複合膜[ITO膜にフッ素添加スズ(FTO)膜を重ねた積層膜]を透明導電層として合計780nm[ITO(600nm)/FTO(180nm)]の厚さに形成して、電極用基板とした。次いで、この電極用基板の上に、多孔質酸化物半導体として、酸化チタン電極層を9mm×5mmのサイズに形成し、これにN3色素[Ru(2, 2'-bipyridine-4, 4'-dicarboxylic acid)(NCS)] を担持させることにより、色素増感太陽電池の窓側電極とした。 On the other hand, a heat-resistant glass of 9 mm × 11 mm × 1 mm t was used as the first base material, and a composite film with a sheet resistance of 2Ω / □ [fluorine-added tin (FTO) film was superimposed on the ITO film] on the upper surface by SPD method. The laminated film] was formed as a transparent conductive layer to a total thickness of 780 nm [ITO (600 nm) / FTO (180 nm)] to obtain an electrode substrate. Next, a titanium oxide electrode layer having a size of 9 mm × 5 mm is formed as a porous oxide semiconductor on the electrode substrate, and an N3 dye [Ru (2, 2′-bipyridine-4, 4′- dicarboxylic acid) 2 (NCS) 2 ] was used to form a window-side electrode of a dye-sensitized solar cell.

そして、作製した各対極と窓側電極とをそれぞれ重ね合わせ、電解質としてメトキシアセトニトリルを溶媒とした揮発系電解液を使用し、この電解液を両極間に充填して色素増感太陽電池を組み立てそれぞれ試験セルとし、これに光を照射して色素増感太陽電池における光電変換効率をそれぞれ測定した。また、試験セル作製から24時間後にも同様に光電変換効率の測定を行なった。この際、光照射条件は、100mW/cmとした。その測定結果を表2にそれぞれ示す(n=3での平均値)。 Then, each counter electrode produced and the window side electrode were overlapped, and a volatile electrolyte solution using methoxyacetonitrile as a solvent was used as an electrolyte. The electrolyte solution was filled between both electrodes, and a dye-sensitized solar cell was assembled and tested. The cell was irradiated with light, and the photoelectric conversion efficiency in the dye-sensitized solar cell was measured. Moreover, the photoelectric conversion efficiency was similarly measured 24 hours after the test cell was produced. At this time, the light irradiation condition was 100 mW / cm 2 . The measurement results are shown in Table 2 (average value at n = 3).

さらに、セル作製後に、上記色素増感太陽電池における短絡電流密度、開放端電圧、フィルファクター、及びシート抵抗も測定した。短絡電流密度、開放端電圧、及びフィルファクターは全て、I−Vカーブトレーサー(英弘精機社製、MP−160)により、並びにシート抵抗は抵抗率計(三菱化学社製、MCP−T600)により、それぞれ測定した。これらの測定結果を、纏めて表2に示す。   Furthermore, the short circuit current density in the said dye-sensitized solar cell, the open end voltage, the fill factor, and sheet resistance were also measured after cell preparation. The short-circuit current density, open-circuit voltage, and fill factor are all measured with an IV curve tracer (manufactured by EKO Co., Ltd., MP-160), and the sheet resistance is measured with a resistivity meter (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, MCP-T600). Each was measured. These measurement results are summarized in Table 2.

Figure 0004932200
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表2から、以下の点が明らかとなった。
(1)対極を多孔質カーボン部材から構成し、さらに導電性酸化物が前記多孔質カーボン部材の電解質層側に局部的に配した場合(実施例1)は、導電性酸化物が電解液の染み込みを抑制し、セル作製から24時間後でも発電が維持される。
(2)対極を多孔質カーボン板のみ(単体)とした場合(比較例1)は、セル作製から24時間後は発電せず光電変換効率を測定することができなかった。なお、セル作製から24時間後に発電しかなった比較例1のセルを分解したところ、電解液が対極に染み込み、電極間には殆ど無くなっていることが分かった。
(3)FTOガラス板に白金からなる電極層を設けて対極とした場合(比較例2)は、長期的に安定した発電特性が得られる。
From Table 2, the following points became clear.
(1) When the counter electrode is composed of a porous carbon member and the conductive oxide is locally disposed on the electrolyte layer side of the porous carbon member (Example 1), the conductive oxide is an electrolyte solution. Infiltration is suppressed, and power generation is maintained even 24 hours after cell fabrication.
(2) When only the porous carbon plate was used as the counter electrode (comparative example 1) (Comparative Example 1), power generation was not possible after 24 hours from the cell production, and the photoelectric conversion efficiency could not be measured. In addition, when the cell of Comparative Example 1 that only generated power 24 hours after cell preparation was disassembled, it was found that the electrolyte soaked into the counter electrode and almost no gap was present between the electrodes.
(3) In the case where an electrode layer made of platinum is provided on the FTO glass plate as a counter electrode (Comparative Example 2), stable power generation characteristics can be obtained in the long term.

以上の結果より、電解質によっては溶解して発電特性の劣化を招く虞があるとともに、高価な材料として知られる白金を用いること無く、白金より極めて安価であり、化学的にも安定なカーボンを利用した本発明に係る電極は、長期安定性に優れた光電変換素子の提供に寄与することが確認された。   From the above results, some electrolytes may dissolve and cause deterioration of power generation characteristics, and carbon that is extremely cheaper than platinum and chemically stable is used without using platinum known as an expensive material. It has been confirmed that the electrode according to the present invention contributes to the provision of a photoelectric conversion element excellent in long-term stability.

また、本発明に基づく実施例1の対極は、各性能が何れも多孔質カーボン板単体とした比較例1の対極を上回っており、白金を使用した比較例2の対極に迫る望ましいものとなった。なお、実施例1ではシート抵抗が比較例1より若干低下しているが、これは微細な空隙部分に導電性酸化物が充填されたためと考えられる。   Moreover, the counter electrode of Example 1 based on this invention has exceeded each counter electrode of the comparative example 1 which made each porous carbon board single-piece | unit, and it will become a desirable thing approaching the counter electrode of the comparative example 2 which uses platinum. It was. In Example 1, the sheet resistance is slightly lower than that in Comparative Example 1, which is considered to be because the conductive oxide was filled in the fine voids.

以上のとおり本実施例ではSPD法によりFTOを作製したが、本発明は必ずしもこの方法である必要は無く、例えば、多孔質カーボン部材から構成された基板を導電性酸化物の原料溶液に浸漬後、加熱を繰り返して多孔質カーボン部材上にFTOを成膜し、その後、研磨加工を施して最表面のFTOをごく薄く除去することによって多孔質カーボン部材のカーボン部分を露出させ、導電性酸化物としてのFTOを多孔質カーボン部材上に局所的に残存させるようにしても良い。また、導電性酸化物もFTOに限らず、液相からの熱分解により生成する導電性酸化物であれば適用することができる。   As described above, FTO was produced by the SPD method in this example. However, the present invention is not necessarily this method. For example, after a substrate composed of a porous carbon member is immersed in a raw material solution of a conductive oxide Then, heating is repeated to form an FTO film on the porous carbon member, and then the polishing process is performed to remove the FTO on the outermost surface very thinly, thereby exposing the carbon portion of the porous carbon member. FTO may be left locally on the porous carbon member. In addition, the conductive oxide is not limited to FTO, and any conductive oxide generated by thermal decomposition from a liquid phase can be applied.

本発明に係る電極を用いた光電変換素子の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion element using the electrode which concerns on this invention. 図1に示す光電変換素子の電極の構造を説明する部分拡大概略断面図である。It is a partial expanded schematic sectional drawing explaining the structure of the electrode of the photoelectric conversion element shown in FIG. 従来の電極を用いた光電変換素子の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion element using the conventional electrode.

符号の説明Explanation of symbols

1 光電変換素子(色素増感太陽電池)、2 第一基材、3 第二基材、4 透明導電層、5 多孔質酸化物半導体層、6 電解質層、7 多孔質カーボン部材、7A カーボン部、7B 空隙部、8 窓極(作用極)基板、9 対極基板、14 導電性酸化物。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoelectric conversion element (dye-sensitized solar cell), 2nd base material, 2nd base material, 4 transparent conductive layer, 5 porous oxide semiconductor layer, 6 electrolyte layer, 7 porous carbon member, 7A carbon part , 7B gap, 8 window electrode (working electrode) substrate, 9 counter electrode substrate, 14 conductive oxide.

Claims (6)

作用極に対して、少なくとも一部に電解質層を介して配置される対極をなす電極であって、前記対極は、前記電解質層と接する側が少なくとも多孔質カーボン部材から構成され、前記多孔質カーボン部材の電解質層側にのみ導電性酸化物が局所的に配されていることを特徴とする電極。 An electrode constituting a counter electrode disposed at least partially with respect to the working electrode via an electrolyte layer, wherein the counter electrode is composed of at least a porous carbon member on a side in contact with the electrolyte layer, and the porous carbon member A conductive oxide is locally disposed only on the electrolyte layer side of the electrode. 前記導電性酸化物は、少なくとも前記多孔質カーボン部材の電解質層に面する空隙部の一部又は全部に充填されていることを特徴とする請求項1に記載の電極。   2. The electrode according to claim 1, wherein the conductive oxide is filled in at least a part or the whole of the void portion facing the electrolyte layer of the porous carbon member. 作用極に対して、少なくとも一部に電解質層を介して配置される対極をなす電極の製造方法であって、基材の一面にカーボンを主成分とするペーストを塗布してカーボン部材を形成する工程αと、前記カーボン部材に熱処理を施して多孔質カーボン部材を形成する工程βと、前記多孔質カーボン部材上に局所的に導電性酸化物を形成する工程γと、を少なくとも備えたことを特徴とする電極の製造方法。   A method of manufacturing an electrode that forms a counter electrode that is disposed at least partially through an electrolyte layer with respect to a working electrode, wherein a carbon member is formed by applying a carbon-based paste on one surface of a substrate. It comprises at least a step α, a step β in which a heat treatment is performed on the carbon member to form a porous carbon member, and a step γ in which a conductive oxide is locally formed on the porous carbon member. A method for producing an electrode. 前記工程γは、前記多孔質カーボン部材に向けて導電性酸化物の原料溶液を噴霧し、該導電性酸化物が多孔質カーボン部材の電解質層側を全て覆うように設け、次いで、前記導電性酸化物に加工を施すことによって、前記導電性酸化物を前記多孔質カーボン部材の空隙部の一部又は全部に充填させることを特徴とする請求項3に記載の電極の製造方法。   In the step γ, a conductive oxide raw material solution is sprayed toward the porous carbon member, and the conductive oxide is provided so as to cover the entire electrolyte layer side of the porous carbon member. The method for producing an electrode according to claim 3, wherein the conductive oxide is filled into a part or all of the voids of the porous carbon member by processing the oxide. 前記工程γは、前記多孔質カーボン部材に向けて導電性酸化物の原料溶液を噴霧し、該導電性酸化物が多孔質カーボン部材の電解質層側を部分的に覆うように設けることによって、前記導電性酸化物を前記多孔質カーボン部材の空隙部の一部又は全部に充填させることを特徴とする請求項3に記載の電極の製造方法。   In the step γ, the raw material solution of the conductive oxide is sprayed toward the porous carbon member, and the conductive oxide is provided so as to partially cover the electrolyte layer side of the porous carbon member. The method for producing an electrode according to claim 3, wherein a conductive oxide is filled in part or all of the voids of the porous carbon member. 作用極に対して、少なくとも一部に電解質層を介して配置される対極をなす電極を備えた光電変換素子であって、前記電極は、前記電解質層と接する側が少なくとも多孔質カーボン部材から構成され、前記多孔質カーボン部材の電解質層側にのみ導電性酸化物が局所的に配されていることを特徴とする光電変換素子。 A photoelectric conversion element comprising a counter electrode arranged at least partially with respect to a working electrode via an electrolyte layer, wherein the electrode is formed of at least a porous carbon member on the side in contact with the electrolyte layer A photoelectric conversion element, wherein a conductive oxide is locally disposed only on the electrolyte layer side of the porous carbon member.
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