JP5185518B2 - 光電変換材料、半導体電極並びにそれを用いた光電変換素子 - Google Patents
光電変換材料、半導体電極並びにそれを用いた光電変換素子Info
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Description
酸化チタン(日本アエロジル社製P−25)2g、アセチルアセトン0.2g、界面活性剤(アルドリッチ社製Triton X−100)0.3gを水6.5gと共にペイントコンディショナー(レッドデビル社製)で6時間分散処理を施した。更に、この分散液4.0gに対して濃硝酸0.2ml、エタノール0.4ml、ポリエチレングリコール(#20,000)1.2gを加えてペーストを作製した。このペーストをFTOガラス基板上に膜厚12μmになるように塗布し、室温で乾燥後、100℃で1時間、更に550℃で1時間焼成した。
例示色素(A−4)で示した色素をTHFに溶解し、0.3mMの濃度の色素溶液を作製した。この色素溶液に、共吸着剤としてのステロイド化合物(B−1)を0.6mMの濃度で溶解した。このようにして調製した色素溶液に、先に作製した半導体電極を室温で15時間浸漬して吸着処理を施し、作用電極を作製した。対極にはチタニウム板上に白金をスパッタリングしたものを使用した。両電極を互いに向かい合うように配置し、それらの間に電解液を注入して光電変換素子を作製した。電解液はヨウ化リチウム0.1M、ヨウ素0.05M、ヨウ化1,2−ジメチル−3−n−プロピルイミダゾリウム0.5M、4−t−ブチルピリジン0.05Mの3−メトキシプロピオニトリル溶液を使用した。
例示色素(A−4)を、表1に示す例示色素に変更した以外は実施例1と同様にして素子を作製し評価した。その結果を表1に示す。
例示色素(A−4)を、表2に示す例示色素に変更し、共吸着剤としてステロイド化合物(B−1)を表2に示す例示化合物に変更した以外は実施例2と同様にして素子を作製し評価した。その結果を表2に示す。
例示色素(C−1)をTHFに溶解し、0.3mMの濃度の色素溶液を作製した。この色素溶液に、共吸着剤としてのステロイド化合物(B−1)を0.6mMの濃度で溶解した。このようにして調製した色素溶液に、先に作製した半導体電極を室温で15時間浸漬して吸着処理を施し、色素増感した半導体電極を作製した。対極にはチタニウム板上に白金をスパッタリングしたものを使用した。両電極を互いに向かい合うように配置し、それらの間に電解液を注入して光電変換素子を作製した。電解液はヨウ化リチウム0.1M、ヨウ素0.05M、ヨウ化1,2−ジメチル−3−n−プロピルイミダゾリウム0.5M、4−t−ブチルピリジン0.05Mの3−メトキシプロピオニトリル溶液を使用した。
実施例2で作製した光電変換素子を60℃環境下で10日間保存した後、実施例2と同じ光電変換特性を評価した。その結果、開放電圧0.71V、短絡電流密度12.0mA/cm2、形状因子0.67、光電変換効率5.71%と良好な値を示した。次いで、光電変換効率の維持率を求めた。維持率は保存前の光電変換効率に対する、保存後の光電変換効率の百分率として算出した。その結果、維持率は96%であった。
実施例14〜24で作製した光電変換素子を用いて、実施例26と同様な評価を行った。その結果を表3に示す。
半導体電極に対する色素の吸着安定性を評価した。例示色素(A−4)をTHFに溶解し、0.3mMの濃度の色素溶液を作製した。この溶液に、実施例1と同様にして作製した半導体電極を室温で15時間浸漬して吸着処理を施した。次いで、この色素吸着半導体電極を電解質の溶媒である3−メトキシプロピオニトリル中に浸漬し、遮光、密閉かつ室温下で10日間保存した。保存した後の半導体電極上における色素の担持状態を目視で観察した。その結果、溶媒への色素の溶出は見られなかった。
例示色素(A−4)を表4に示す例示色素に変更し、実施例38と同様の評価を行った。その結果を表4に示す。
例示色素(A−4)を例示色素(C−2)に変更し、実施例38と同様の評価を行った。その結果、10日間経過後、半導体電極上には色素が残留しているが溶媒への色素の溶出も観察された。
Claims (4)
- 一般式[I]で示される色素を用いることを特徴とする光電変換材料。
- 導電性支持体と、その導電性支持体表面上を被覆した半導体層と、その半導体層の表面に吸着した色素からなる半導体電極において、色素として請求項1記載の一般式[I]で示される色素を少なくとも一種以上含有することを特徴とする半導体電極。
- 前記半導体が、チタン、スズ、亜鉛、鉄、銅、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、カドミウム、鉛、銀、アンチモン、ビスマス、モリブデン、アルミニウム、ガリウム、クロム、コバルト、ニッケルから選ばれる金属カルコゲニドを少なくとも1種含むことを特徴とする請求項2記載の半導体電極。
- 請求項2または3記載の半導体電極を用いることを特徴とする光電変換素子。
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