JP7092969B2 - Photoelectric conversion element - Google Patents

Photoelectric conversion element Download PDF

Info

Publication number
JP7092969B2
JP7092969B2 JP2016237980A JP2016237980A JP7092969B2 JP 7092969 B2 JP7092969 B2 JP 7092969B2 JP 2016237980 A JP2016237980 A JP 2016237980A JP 2016237980 A JP2016237980 A JP 2016237980A JP 7092969 B2 JP7092969 B2 JP 7092969B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
micropores
photoelectric conversion
conversion element
transparent electrode
transport layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016237980A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018098224A (en
Inventor
徳重 木野
裕二 田中
剛 松山
保 堀内
陵宏 井出
重代 鈴木
直道 兼為
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2016237980A priority Critical patent/JP7092969B2/en
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to US16/466,916 priority patent/US10930443B2/en
Priority to EP17812093.7A priority patent/EP3552253B1/en
Priority to CN202410006801.2A priority patent/CN117812920A/en
Priority to PCT/JP2017/042468 priority patent/WO2018105431A1/en
Priority to CN201780075758.3A priority patent/CN110073508B/en
Priority to KR1020197019417A priority patent/KR102163405B1/en
Publication of JP2018098224A publication Critical patent/JP2018098224A/en
Priority to US17/155,628 priority patent/US11756743B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7092969B2 publication Critical patent/JP7092969B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Description

本発明は、光電変換素子に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element.

近年、電子回路における駆動電力が非常に少なくなり、微弱な電力(μWオーダー)でもセンサ等の様々な電子部品を駆動することができるようになっている。また、センサの活用に際し、その場で発電し消費できる自立電源として環境発電素子への応用が期待されている。これらの中でも、光電変換素子の一種である太陽電池は、光があれば、微弱光であっても、どこでも発電できる素子として注目を集めている。 In recent years, the driving power in electronic circuits has become extremely small, and it has become possible to drive various electronic components such as sensors even with a weak power (μW order). In addition, when using sensors, it is expected to be applied to energy harvesting elements as an independent power source that can generate and consume power on the spot. Among these, the solar cell, which is a kind of photoelectric conversion element, is attracting attention as an element that can generate electricity anywhere as long as there is light, even if it is weak light.

微弱光の代表としてはLED(light emitting diode;発光ダイオード)ライトや蛍光灯などが挙げられる。これらは主に室内で用いられるので室内光と呼ばれている。それらの光の照度は20ルクスから1,000ルクス程度であり、太陽の直射光(約100,000ルクス)と比べて非常に微弱な光である。環境発電素子においては、特に蛍光灯やLEDランプなどの室内光で効率よく発電できる素子が求められている。 Typical examples of weak light include LED (light emitting diode) lights and fluorescent lamps. These are called indoor lights because they are mainly used indoors. The illuminance of these lights is about 20 to 1,000 lux, which is very weak compared to the direct light of the sun (about 100,000 lux). In energy harvesting elements, there is a particular demand for elements that can efficiently generate electricity with indoor light such as fluorescent lamps and LED lamps.

前記光電変換素子は、一般的に、透明電極、電子輸送層、ホール輸送層、及び対向電極から構成される。前記透明電極の材料としては、高い透過率、低い抵抗値を両立する材料である、インジウム・スズ酸化物(以下、「ITO」と称する)が用いられている。
しかし、色素増感型太陽電池の場合、前記光電変換素子の電子輸送層として用いられる電子輸送性半導体の多孔質層形成においては、例えば、空気中500℃で30分間の焼成を行う必要があり、第一の透明電極としてITOを用いた場合、その抵抗値が大きく増加することで太陽電池の発電特性を悪化させてしまう。これを回避する方法として、ITOに耐熱性に優れたフッ素ドープ酸化スズ(以下、「FTO」と称する)やアンチモンドープ酸化スズ(以下、「ATO」と称する)によりITO電極表面をキャップする方法が挙げられる(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照)。
The photoelectric conversion element is generally composed of a transparent electrode, an electron transport layer, a hole transport layer, and a counter electrode. As the material of the transparent electrode, indium tin oxide (hereinafter referred to as "ITO"), which is a material having both high transmittance and low resistance value, is used.
However, in the case of a dye-sensitized solar cell, in forming a porous layer of an electron-transporting semiconductor used as an electron-transporting layer of the photoelectric conversion element, for example, it is necessary to bake in air at 500 ° C. for 30 minutes. When ITO is used as the first transparent electrode, its resistance value is greatly increased, which deteriorates the power generation characteristics of the solar cell. As a method for avoiding this, a method of capping the surface of the ITO electrode with fluorine-doped tin oxide (hereinafter referred to as "FTO") or antimony-doped tin oxide (hereinafter referred to as "ATO") having excellent heat resistance to ITO is available. (See, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

また、色素増感型太陽電池において、前記透明電極と前記電子輸送層の間に設けられるホールブロッキング層を本来の逆電子移動低減機能だけでなく、ITO表面のキャップ層としても利用することで、高い透過率を確保しつつ、電子輸送層の多孔質層形成における焼成温度環境においてITO電極の抵抗値増加を抑制することが可能となる(例えば、特許文献2参照)。 Further, in the dye-sensitized solar cell, the hole blocking layer provided between the transparent electrode and the electron transport layer can be used not only as the original function of reducing electron transfer but also as a cap layer on the ITO surface. While ensuring high permeability, it is possible to suppress an increase in the resistance value of the ITO electrode in the firing temperature environment in the formation of the porous layer of the electron transfer layer (see, for example, Patent Document 2).

本発明は、光電変換特性を低下させることなく、電気抵抗の低い出力取り出しが可能となる光電変換素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element capable of taking out an output having low electrical resistance without deteriorating the photoelectric conversion characteristics.

前記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、第一の基板と、
前記第一の基板上に配置された第一の透明電極と、
前記第一の透明電極上に配置されたホールブロッキング層と、
前記ホールブロッキング層上に配置された電子輸送層と、
前記電子輸送層上に配置され、ホール輸送材料からなるホール輸送層と、
前記ホール輸送層上に配置された第二の電極と、を有し、
前記ホールブロッキング層の、前記電子輸送層、前記ホール輸送層及び前記第二の電極が配置されない第1の端部領域に、該ホールブロッキング層を貫通する複数の第1の微細孔を形成してなり、該複数の第1の微細孔を通じて前記第一の透明電極から外部に電力を取り出すための出力取り出し端子部と、
前記ホールブロッキング層の、前記電子輸送層及び前記ホール輸送層が配置されない第2の端部領域に、該ホールブロッキング層を貫通する複数の第2の微細孔を形成してなり、該複数の第2の微細孔を通じて、前記第一の透明電極と分割された透明電極を有して隣接する光電変換素子の該透明電極と、前記第二の電極とを接続する直列セル接続部と、を有し、
前記複数の第1の微細孔のうち任意の4個の微細孔の中心を結んで形成される四角形の面積を単位面積としたときの、前記第1の微細孔の単位面積当たりの開口面積比率と、前記複数の第2の微細孔のうち任意の4個の微細孔の中心を結んで形成される四角形の面積を単位面積としたときの、前記第2の微細孔の単位面積当たりの開口面積比率とが、それぞれ、16.4%以上75.0%以下であることを特徴とする。
The photoelectric conversion element of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems has a first substrate and
With the first transparent electrode arranged on the first substrate,
The hole blocking layer arranged on the first transparent electrode and
The electron transport layer arranged on the hole blocking layer and
A hole transport layer arranged on the electron transport layer and made of a hole transport material,
With a second electrode disposed on the hole transport layer,
A plurality of first micropores penetrating the hole blocking layer are formed in the first end region of the hole blocking layer where the electron transport layer, the hole transport layer and the second electrode are not arranged. The output take-out terminal portion for taking out electric power from the first transparent electrode to the outside through the plurality of first micropores.
A plurality of second micropores penetrating the hole blocking layer are formed in the second end region of the hole blocking layer where the electron transport layer and the hole transport layer are not arranged , and the plurality of second micropores are formed . Through the micropores of 2, the transparent electrode of a photoelectric conversion element adjacent to the first transparent electrode having a transparent electrode divided from the first transparent electrode, and a series cell connecting portion for connecting the second electrode are provided. death,
The opening area ratio per unit area of the first micropores when the area of a quadrangle formed by connecting the centers of any four micropores among the plurality of first micropores is taken as the unit area. And, when the area of the quadrangle formed by connecting the centers of any four micropores among the plurality of second micropores is taken as the unit area, the opening per unit area of the second micropores. The area ratio is 16.4% or more and 75.0% or less, respectively .

本発明によると、光電変換特性を低下させることなく、電気抵抗の低い出力取り出しが可能となる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 photoelectric conversion element capable of taking out an output having low electrical resistance without deteriorating the photoelectric conversion characteristics.

図1は、本発明の光電変換素子の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a photoelectric conversion element of the present invention. 図2は、本発明の光電変換素子の他の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention. 図3は、出力取り出し端子部に加工された円形状微細孔のピッチと径の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of the pitch and diameter of the circular micropores machined in the output take-out terminal portion. 図4は、出力取り出し端子部に加工されたライン状微細孔のピッチと幅の概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of the pitch and width of the line-shaped fine holes machined in the output take-out terminal portion. 図5は、2端子法による出力取り出し端子部の抵抗値計測の概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of resistance value measurement of the output take-out terminal portion by the two-terminal method. 図6は、製造例1~17の微細孔の開口面積比率と、その抵抗値の相関図である。FIG. 6 is a correlation diagram between the opening area ratio of the micropores of Production Examples 1 to 17 and the resistance value thereof.

(光電変換素子)
本発明の光電変換素子は、第一の基板と、
前記第一の基板上に配置された第一の透明電極と、
前記第一の透明電極上に配置されたホールブロッキング層と、
前記ホールブロッキング層上に配置され、表面に光増感化合物を吸着させた電子輸送性半導体からなる電子輸送層と、
前記電子輸送層と接続し、ホール輸送材料からなるホール輸送層と、
前記ホール輸送層上に配置された第二の電極と、を有し、
前記ホールブロッキング層を貫通する複数の微細孔により、外部に電力を取り出すための出力取り出し端子部、及び前記第二の電極と前記第一の透明電極とを接続する直列セル接続部が形成されており、更に必要に応じてその他の部材を有する。
(Photoelectric conversion element)
The photoelectric conversion element of the present invention has a first substrate and
With the first transparent electrode arranged on the first substrate,
The hole blocking layer arranged on the first transparent electrode and
An electron transport layer arranged on the hole blocking layer and made of an electron transport semiconductor having a photosensitizer adsorbed on the surface thereof.
A hole transport layer connected to the electron transport layer and made of a hole transport material,
With a second electrode disposed on the hole transport layer,
The plurality of micropores penetrating the hole blocking layer form an output take-out terminal portion for extracting electric power to the outside and a series cell connection portion connecting the second electrode and the first transparent electrode. It also has other members as needed.

本発明の光電変換素子は、従来の太陽電池では、出力取り出し端子部も抵抗値の高いホールブロッキング層によりキャップすることになるため、電子輸送性半導体の多孔質層形成における焼成、及び、酸性液浸漬の後に出力取り出し端子部、及び直列セル接続部のホールブロッキング層を剥離し、ITO電極を露出させる必要がある。しかし、フォトレジスト等を用いて出力取り出し端子部のみホールブロック層を選択的エッチングする場合、焼成、及び、酸性液浸漬した電子輸送性半導体の多孔質層、或いは積層した光電変換素子にレジストを塗布することとなり、レジスト剥離、清浄化等工程が煩雑化するだけでなく、素子特性劣化、歩留り低下を引き起こす可能性が高くなるという知見に基づくものである。 In the conventional solar cell, the photoelectric conversion element of the present invention also caps the output take-out terminal portion with a hole blocking layer having a high resistance value. After the immersion, it is necessary to peel off the hole blocking layer of the output take-out terminal portion and the series cell connection portion to expose the ITO electrode. However, when the hole block layer is selectively etched only at the output take-out terminal using a photoresist or the like, the resist is applied to the porous layer of the electron-transporting semiconductor that has been fired and immersed in an acidic liquid, or the laminated photoelectric conversion element. This is based on the finding that not only the resist peeling and cleaning processes are complicated, but also the element characteristics are deteriorated and the yield is likely to be lowered.

本明細書において、前記光電変換素子とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子あるいは電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子を表し、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。 In the present specification, the photoelectric conversion element represents an element that converts light energy into electric energy or an element that converts electric energy into light energy, and specific examples thereof include a solar cell and a photodiode.

本発明の光電変換素子においては、第一の透明電極材料であるITOの抵抗値増加抑制機能を併せ持つホールブロッキング層において、出力取り出し端子部、及び直列セル接続部を簡便なレーザー加工等で微細剥離し第一の透明電極を露出させることで、光電変換特性を低下させることなく、出力取り出し端子部、及び直列セル接続部を形成可能である。 In the photoelectric conversion element of the present invention, the output take-out terminal portion and the series cell connection portion are finely peeled off by simple laser processing or the like in the hole blocking layer having the function of suppressing the increase in resistance value of ITO, which is the first transparent electrode material. By exposing the first transparent electrode, the output take-out terminal portion and the series cell connection portion can be formed without deteriorating the photoelectric conversion characteristics.

<第一の基板>
前記第一の基板としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができる。
前記第一の基板は、透明な材質のものが好ましく、例えば、ガラス、透明プラスチック板、透明プラスチック膜、無機物透明結晶体などが挙げられる。
<First board>
The first substrate is not particularly limited, and known ones can be used.
The first substrate is preferably made of a transparent material, and examples thereof include glass, a transparent plastic plate, a transparent plastic film, and an inorganic transparent crystal.

<第一の透明電極>
前記第一の透明電極としては、可視光に対して透明な導電性物質であれば特に制限されるものではなく、通常の光電変換素子、又は液晶パネル等に用いられる公知のものを使用でき、例えば、インジウム・スズ酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、インジウム・亜鉛酸化物、ニオブ・チタン酸化物、グラフェ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、高い透過率、及び低い電気抵抗値を両立できる点から、ITOが好ましい。
前記第一の透明電極の平均厚みは、高い透過率、及び低効率の観点から、10nm以上1,000μm以下が好ましい。
前記第一の透明電極は、一定の硬性を維持するため、可視光に透明な材質からなる前記第一の基板上に設けることが好ましい。前記第一の透明電極と前記第一の基板とが一体となっている公知のものを用いることもでき、例えば、ITOコートガラス、ITOコート透明プラスチック膜などが挙げられる。
また、電気抵抗を下げる目的で、金属リード線等を併用してもよい。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、ニッケル等の金属が挙げられる。前記金属リード線は、基板に蒸着、スパッタリング、圧着等で設置し、その上にITOを設ける方法により形成することができる。
<First transparent electrode>
The first transparent electrode is not particularly limited as long as it is a conductive substance transparent to visible light, and ordinary photoelectric conversion elements, known ones used for liquid crystal panels and the like can be used. For example, indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), antimony-doped tin oxide (ATO), indium-zinc oxide, niobium-titanium oxide, graphene and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, ITO is preferable from the viewpoint of achieving both high transmittance and low electrical resistance value.
The average thickness of the first transparent electrode is preferably 10 nm or more and 1,000 μm or less from the viewpoint of high transmittance and low efficiency.
In order to maintain a certain degree of hardness, the first transparent electrode is preferably provided on the first substrate made of a material transparent to visible light. A known one in which the first transparent electrode and the first substrate are integrated can also be used, and examples thereof include ITO-coated glass and ITO-coated transparent plastic film.
Further, for the purpose of lowering the electric resistance, a metal lead wire or the like may be used in combination. Examples of the material of the metal lead wire include metals such as aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel. The metal lead wire can be formed by installing the metal lead wire on a substrate by thin film deposition, sputtering, crimping or the like, and providing ITO on the metal lead wire.

<ホールブロッキング層>
前記ホールブロッキング層は、電解質が電極と接して、電解質中のホールと電極表面の電子が再結合(いわゆる逆電子移動)することによる電力低下を抑制するために設けられる。前記ホールブロッキング層の効果は、固体型色素増感型太陽電池において特に顕著である。これは、電解液を用いた湿式色素増感型太陽電池と比較し、有機ホール輸送材料等を用いた固体型色素増感型太陽電池はホール輸送材料中のホールと電極表面の電子の再結合(逆電子移動)速度が速いことに起因している。
前記ホールブロッキング層の材料としては、可視光に対して透明であり、かつ電子輸送性材料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、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。
<Hole blocking layer>
The hole blocking layer is provided in order to suppress a decrease in electric power due to the electrolyte coming into contact with the electrode and the holes in the electrolyte and the electrons on the surface of the electrode being recombined (so-called reverse electron transfer). The effect of the hole blocking layer is particularly remarkable in the solid-state dye-sensitized solar cell. This is compared with the wet dye-sensitized solar cell using an electrolytic solution, and the solid dye-sensitized solar cell using an organic hole transport material or the like recombines electrons in the hole in the hole transport material and the electrode surface. (Reverse electron transfer) This is due to the high speed.
The material of the hole blocking layer is not particularly limited as long as it is transparent to visible light and is an electron transporting material, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, titanium oxide, niobium oxide, and the like. Examples thereof include magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, tungsten oxide and tin oxide. These may be used alone or in combination of two or more.

前記ホールブロッキング層の製膜方法としては、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、室内光における損失電流を抑制するためには、高い内部抵抗が必要であり、製膜方法も重要である。一般的には、湿式製膜となるゾルゲル法が挙げられるが、膜密度が低く十分に損失電流を抑制できない。そのため、より好ましくは、スパッタリング法などの乾式製膜であり、膜密度が十分に高く損失電流を抑制できる。
前記ホールブロッキング層の平均厚みは、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、透過率及び逆電子移動抑制の観点から、5nm以上1,000nm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10nm以上30nm以下がより好ましい。
The method for forming the whole blocking layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, high internal resistance is required to suppress the loss current in the room light, and the film is formed. The method is also important. Generally, a sol-gel method in which a wet film is formed can be mentioned, but the film density is low and the loss current cannot be sufficiently suppressed. Therefore, more preferably, it is a dry-type film forming method such as a sputtering method, and the film density is sufficiently high and the loss current can be suppressed.
The average thickness of the hole blocking layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, from the viewpoint of transmittance and suppression of back electron transfer, 5 nm or more and 1,000 nm or less are preferable, and in wet film formation. It is more preferably 500 nm or more and 700 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 30 nm or less in the dry film forming.

<電子輸送層>
前記電子輸送層は、前記ホールブロッキング層上に配置され、表面に光増感化合物を吸着させた電子輸送性半導体からなり、前記電子輸送層は単層であっても多層であってもよい。
前記電子輸送性半導体としては、電子輸送性半導体微粒子が好ましく用いられる。
多層の場合、粒径の異なる半導体微粒子の分散液を多層塗布することも、種類の異なる半導体や、樹脂、添加剤の組成が異なる塗布層を多層塗布することもできる。
なお、一度の塗布で膜厚が不足する場合には、前記多層塗布は有効な手段である。
一般的に、前記電子輸送層の平均厚みが増大するほど単位投影面積当たりの担持光増感材料量も増えるため光の捕獲率が高くなるが、注入された電子の拡散距離も増えるため、電荷の再結合によるロスも大きくなってしまう。したがって、前記電子輸送層の平均厚みは、100nm以上100μm以下が好ましい。
<Electron transport layer>
The electron transport layer is arranged on the hole blocking layer and is made of an electron transport semiconductor having a photosensitizing compound adsorbed on the surface, and the electron transport layer may be a single layer or a multilayer.
As the electron-transporting semiconductor, electron-transporting semiconductor fine particles are preferably used.
In the case of multiple layers, dispersions of semiconductor fine particles having different particle sizes can be applied in multiple layers, or different types of semiconductors, resins, and coating layers having different compositions of additives can be applied in multiple layers.
When the film thickness is insufficient by one coating, the multilayer coating is an effective means.
Generally, as the average thickness of the electron transport layer increases, the amount of the supported photosensitizer material per unit projected area also increases, so that the light capture rate increases, but the diffusion distance of the injected electrons also increases, so the charge increases. The loss due to the recombination of is also large. Therefore, the average thickness of the electron transport layer is preferably 100 nm or more and 100 μm or less.

前記半導体としては、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、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。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 semiconductor is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include elemental semiconductors such as silicon and germanium; compound semiconductors typified by metallic chalcogenide, and compounds having a perovskite structure. .. These may be used alone or in combination of two or more.

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。
Examples of the chalcogenide of the metal include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, ittrium, lanthanum, vanadium, niobium, and oxides of tantalum; cadmium, zinc, lead, silver, and the like. Antimony, sulfides of bismuth; cadmium, lead selenium, cadmium tellurides, etc.
Examples of other compound semiconductors include phosphates such as zinc, gallium, indium and cadmium; gallium arsenic, copper-indium-selenium, copper-indium-sulfide and the like.

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。 Examples of the compound having a perovskite structure include strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate and the like.

前記半導体の中でも、酸化物半導体が好ましく、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。
前記半導体の結晶型については、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が、単結晶、多結晶、及び非晶質のいずれでも構わない。
Among the above semiconductors, oxide semiconductors are preferable, and titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and niobium oxide are more preferable.
The crystal type of the semiconductor is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but may be single crystal, polycrystal, or amorphous.

前記半導体微粒子のサイズとしては、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、一次粒子の平均粒径は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、より大きい平均粒径の半導体微粒子を混合又は積層して入射光を散乱させる効果により、効率を向上させることも可能である。この場合、前記半導体粒子の平均粒径は50nm以上500nm以下が好ましい。
The size of the semiconductor fine particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but the average particle size of the primary particles is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 5 nm or more and 50 nm or less.
It is also possible to improve efficiency by the effect of mixing or laminating semiconductor fine particles having a larger average particle size to scatter incident light. In this case, the average particle size of the semiconductor particles is preferably 50 nm or more and 500 nm or less.

前記電子輸送層の作製方法については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタリング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、製造コスト等を考慮した場合、湿式製膜法が好ましく、半導体微粒子又はゾルを分散したペーストを調製し、電子集電電極基板上に塗布する方法が特に好ましい。
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、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、グラビアコート法などが挙げられる。また、湿式印刷方法として、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が挙げられる。
The method for producing the electron transport layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a method of forming a thin film in a vacuum such as sputtering and a wet film forming method. Among these, the wet film forming method is preferable in consideration of the manufacturing cost and the like, and the method of preparing a paste in which semiconductor fine particles or sol are dispersed and applying the paste on the electron collecting electrode substrate is particularly preferable.
When the wet film forming method is used, the coating method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a dip method, a spray method, a wire bar method, a spin coating method, or a roller coating method can be selected. , Blade coat method, gravure coat method and the like. Further, examples of the wet printing method include letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, screen printing and the like.

前記半導体微粒子の分散液を機械的粉砕、又はミルを使用して作製する場合、少なくとも半導体微粒子単独、又は半導体微粒子と樹脂の混合物を水又は有機溶剤に分散して形成される。 When the dispersion liquid of the semiconductor fine particles is mechanically pulverized or produced by using a mill, it is formed by dispersing at least the semiconductor fine particles alone or a mixture of the semiconductor fine particles and a resin in water or an organic solvent.

前記樹脂としては、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。 The resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a polymer or copolymer of a vinyl compound made of styrene, vinyl acetate, acrylic acid ester, methacrylic acid ester or the like, a silicone resin, etc. Examples thereof include phenoxy resin, polysulfone resin, polyvinyl butyral resin, polyvinylformal resin, polyester resin, cellulose ester resin, cellulose ether resin, urethane resin, phenol resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polyallylate resin, polyamide resin, and polyimide resin. .. These may be used alone or in combination of two or more.

前記溶媒としては、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、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、α-テルピネオール等のアルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル等のエステル系溶媒;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、ジオキサン等のエーテル系溶媒;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-ピロリドン等のアミド系溶媒;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-クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;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、クメン等の炭化水素系溶媒などが挙げられる。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 solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, alcohol-based solvents such as water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol and α-terpineol; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like. Ketone solvent; ester solvent such as ethyl formate, ethyl acetate, n-butyl acetate; ether solvent such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolan, dioxane; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide , N-Methyl-2-pyrrolidone and other amide solvents; dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene. Halogenated hydrocarbon solvents such as n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadien, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene. , Ethylbenzene, hydrocarbon solvents such as cumene and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記半導体微粒子の分散液、又はゾルゲル法等によって得られた半導体微粒子のペーストは、半導体微粒子の再凝集を防ぐため、塩酸、硝酸、酢酸等の酸;ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル等の界面活性剤、アセチルアセトン、2-アミノエタノール、エチレンジアミン等のキレート化剤などを添加することができる。
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、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、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等の高分子;エチルセルロースなどが挙げられる。
The dispersion liquid of the semiconductor fine particles or the paste of the semiconductor fine particles obtained by the solgel method or the like is an acid such as hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid or the like; polyoxyethylene (10) octylphenyl ether or the like in order to prevent reaggregation of the semiconductor fine particles. A surfactant, a chelating agent such as acetylacetone, 2-aminoethanol, or ethylenediamine can be added.
It is also an effective means to add a thickener for the purpose of improving the film-forming property.
The thickener is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include polymers such as polyethylene glycol and polyvinyl alcohol; ethyl cellulose and the like.

前記半導体微粒子は、塗布した後に粒子同士を電子的にコンタクトさせ、膜強度の向上や基板との密着性を向上させるために焼成、マイクロ波照射、電子線照射、レーザー光照射を行うことが好ましい。これらの処理は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
前記焼成する場合、焼成温度については、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が、温度を上げ過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ため、30℃以上700℃以下が好ましく、100℃以上600℃以下がより好ましい。焼成時間については、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が、10分間以上10時間以下が好ましい。
After the semiconductor fine particles are applied, the particles are preferably electronically contacted with each other, and firing, microwave irradiation, electron beam irradiation, and laser light irradiation are preferably performed in order to improve the film strength and the adhesion to the substrate. .. These treatments may be used alone or in combination of two or more.
In the case of firing, the firing temperature is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. However, if the temperature is raised too high, the resistance of the substrate may increase or the substrate may melt. ° C. or higher and 700 ° C. or lower are preferable, and 100 ° C. or higher and 600 ° C. or lower are more preferable. The firing time is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10 minutes or more and 10 hours or less.

前記マイクロ波照射は、電子輸送層形成側から照射しても、裏側から照射しても構わない。前記マイクロ波の照射時間については、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が、1時間以内で行うことが好ましい。 The microwave irradiation may be performed from the electron transport layer forming side or from the back side. The irradiation time of the microwave is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferably performed within 1 hour.

焼成後、半導体微粒子の表面積の増大や、光増感化合物から半導体微粒子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の半導体微粒子を焼結等によって積層した膜は、多孔質状態を形成する。このナノ多孔構造は、非常に高い表面積を持ち、その表面積はラフネスファクターを用いて表わすことができる。
前記ラフネスファクターは、基板に塗布した半導体微粒子の面積に対する多孔質内部の実面積を表す数値である。したがって、前記ラフネスファクターは大きいほど好ましいが、電子輸送層の膜厚との関係から、20以上が好ましい。
After firing, for the purpose of increasing the surface area of the semiconductor fine particles and increasing the efficiency of electron injection from the photosensitizing compound into the semiconductor fine particles, for example, chemical plating using an aqueous solution of titanium tetrachloride or a mixed solution with an organic solvent or trichloride An electrochemical plating treatment using an aqueous titanium solution may be performed.
A film obtained by laminating semiconductor fine particles having a diameter of several tens of nm by sintering or the like forms a porous state. This nanoporous structure has a very high surface area, which can be expressed using the roughness factor.
The roughness factor is a numerical value representing the actual area inside the porous medium with respect to the area of the semiconductor fine particles coated on the substrate. Therefore, the larger the roughness factor is, the more preferable it is, but it is preferably 20 or more in relation to the film thickness of the electron 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、光増感化合物を電子輸送層の電子輸送性半導体の表面に吸着させることが好ましい。
前記光増感化合物は、使用される励起光により光励起される化合物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、特表平7-500630号公報、特開平10-233238号公報、特開2000-26487号公報、特開2000-323191号公報、特開2001-59062号公報等に記載の金属錯体化合物;特開平10-93118号公報、特開2002-164089号公報、特開2004-95450号公報、J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)等に記載のクマリン化合物;特開2004-95450号公報、Chem.Commun.,4887(2007)等に記載のポリエン化合物;特開2003-264010号公報、特開2004-63274号公報、特開2004-115636号公報、特開2004-200068号、特開2004-235052号公報、J.Am.Chem.Soc.,12218,Vol.126(2004)、Chem.Commun.,3036(2003)、Angew.Chem.Int.Ed.,1923,Vol.47(2008)等に記載のインドリン化合物;J.Am.Chem.Soc.,16701,Vol.128(2006)、J.Am.Chem.Soc.,14256,Vol.128(2006)等に記載のチオフェン化合物;特開平11-86916号公報、特開平11-214730号公報、特開2000-106224号公報、特開2001-76773号公報、特開2003-7359号公報等に記載のシアニン色素;特開平11-214731号公報、特開平11-238905号公報、特開2001-52766号公報、特開2001-76775号公報、特開2003-7360号等に記載メロシアニン色素;特開平10-92477号公報、特開平11-273754号公報、特開平11-273755号公報、特開2003-31273号等に記載の9-アリールキサンテン化合物;特開平10-93118号公報、特開2003-31273号等に記載のトリアリールメタン化合物;特開平9-199744号公報、特開平10-233238号公報、特開平11-204821号公報、特開平11-265738号、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)、特開2006-032260号公報、J.Porphyrins Phthalocyanines,230,Vol.3(1999)、Angew.Chem.Int.Ed.,373,Vol.46(2007)、Langmuir,5436,Vol.24(2008)等に記載のフタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物などが挙げられる。これらの中でも、金属錯体化合物、クマリン化合物、ポリエン化合物、インドリン化合物、チオフェン化合物が好ましく、三菱製紙株式会社製の下記構造式(1)で表されるD131、下記構造式(2)で表されるD102、下記構造式(3)で表されるD358がより好ましい。
-Photosensitizer compound-
In the present invention, it is preferable to adsorb the photosensitizer on the surface of the electron transporting semiconductor of the electron transporting layer in order to further improve the conversion efficiency.
The photosensitizing compound is not particularly limited as long as it is a compound photoexcited by the excitation light used, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. The metal complex compounds described in JP-A-233238, JP-A-2000-26487, JP-A-2000-323191, JP-A-2001-59062, etc .; JP-A-10-93118, JP-A-2002-164089. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-95450, J. Mol. Phys. Chem. C, 7224, Vol. The coumarin compound described in 111 (2007) and the like; JP-A-2004-95450, Chem. Commun. , 4887 (2007) and the like; JP-A-2003-264010, JP-A-2004-63274, JP-A-2004-115636, JP-A-2004-200068, JP-A-2004-23552. , J. Am. Chem. Soc. , 12218, Vol. 126 (2004), Chem. Commun. , 3036 (2003), Angew. Chem. Int. Ed. , 1923, Vol. 47 (2008) and the like; Am. Chem. Soc. , 16701, Vol. 128 (2006), J. Mol. Am. Chem. Soc. , 14256, Vol. The thiophene compound described in 128 (2006) and the like; JP-A-11-86916, JP-A-11-214730, JP-A-2000-106224, JP-A-2001-76773, JP-A-2003-7359. Cyanine dyes described in JP-A-11-214731, JP-A-11-238905, JP-A-2001-52766, JP-A-2001-7675, JP-A-2003-7360, etc. 9-arylxanthene compounds described in JP-A-10-92477, JP-A-11-273754, JP-A-11-273755, JP-A-2003-31273, etc .; JP-A-10-93118, special publications. The triarylmethane compound described in Kai 2003-31273 and the like; JP-A-9-199744, JP-A-10-233238, JP-A-11-204821, JP-A-11-265738, J. Mol. Phys. Chem. , 2342, Vol. 91 (1987), J. Mol. Phys. Chem. B, 6272, Vol. 97 (1993), Electrical. Chem. , 31, Vol. 537 (2002), JP-A-2006-032260, J. Mol. Porphyrins Phthalocyanines, 230, Vol. 3 (1999), Angew. Chem. Int. Ed. , 373, Vol. 46 (2007), Langmuir, 5436, Vol. Examples thereof include the phthalocyanine compound and the porphyrin compound described in 24 (2008) and the like. Among these, metal complex compounds, coumarin compounds, polyene compounds, indolin compounds, and thiophene compounds are preferable, and they are represented by D131 represented by the following structural formula (1) and the following structural formula (2) manufactured by Mitsubishi Paper Co., Ltd. D102 and D358 represented by the following structural formula (3) are more preferable.

[D131]

Figure 0007092969000001
[D131]
Figure 0007092969000001

[D102]

Figure 0007092969000002
[D102]
Figure 0007092969000002

[D358]

Figure 0007092969000003
[D358]
Figure 0007092969000003

前記電子輸送性半導体に前記光増感化合物を吸着させる方法としては、例えば、光増感化合物溶液中又は分散液中に電子輸送性半導体微粒子を含有する電子集電電極を浸漬する方法、光増感化合物溶液又は分散液を電子輸送性半導体に塗布して吸着させる方法などが挙げられる。
前記光増感化合物溶液中又は分散液中に電子輸送性半導体微粒子を含有する電子集電電極を浸漬する方法としては、例えば、浸漬法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法などが挙げられる。
前記光増感化合物溶液又は分散液を電子輸送性半導体に塗布して吸着させる方法としては、例えば、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、スプレー法などが挙げられる。
また、二酸化炭素等を用いた超臨界流体中で吸着させても構わない。
Examples of the method for adsorbing the photosensitizing compound on the electron transporting semiconductor include a method of immersing an electron collecting electrode containing electron transporting semiconductor fine particles in a photosensitizing compound solution or a dispersion liquid, and photosensitization. Examples thereof include a method of applying a sensitive compound solution or a dispersion liquid to an electron transporting semiconductor and adsorbing the solution.
Examples of the method of immersing the electron collecting electrode containing the electron-transporting semiconductor fine particles in the photosensitizing compound solution or the dispersion liquid include a dipping method, a dip method, a roller method, and an air knife method.
Examples of the method of applying the photosensitizing compound solution or the dispersion liquid to the electron transporting semiconductor and adsorbing it include a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, and a spray method. ..
Further, it may be adsorbed in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like.

前記光増感化合物を吸着させる際には、縮合剤を併用してもよい。
前記縮合剤は、電子輸送性半導体表面に物理的又は化学的に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、及び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何れであってもよい。
更に、縮合助剤として、チオールやヒドロキシ化合物を添加してもよい。
When adsorbing the photosensitizer, a condensing agent may be used in combination.
The condensing agent has a catalytic action such as physically or chemically binding a photosensitizing compound to the surface of an electron transporting semiconductor, and a stoichiometrically acting agent that advantageously shifts a chemical equilibrium. It may be either.
Further, a thiol or a hydroxy compound 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、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル等のエステル系溶媒;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、ジオキサン等のエーテル系溶媒;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-ピロリドン等のアミド系溶媒;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-クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;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、クメン等の炭化水素系溶媒などが挙げられる。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 alcohol solvents such as water, methanol, ethanol and isopropyl alcohol; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; ethyl formate, ethyl acetate and acetic acid. Ester solvent such as n-butyl; ether solvent such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolan, dioxane; amide such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone System solvent; Halogenated hydrocarbon solvent such as dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene; n- Hydrocarbon solvents such as pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, cumene, etc. Can be mentioned. 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構わない。
前記凝集解離剤としては、特に制限はなく、用いる色素に応じて適宜選択することができ、例えば、コール酸、ケノデオキシコール酸等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などが挙げられる。
前記凝集解離剤の添加量は、前記光増感化合物1質量部に対して、0.01質量部以上500質量部以下が好ましく、0.1質量部以上100質量部以下がより好ましい。
これらを用い、前記光増感化合物又は前記光増感化合物と前記凝集解離剤を吸着する際の温度としては、-50℃以上200℃以下が好ましい。
なお、前記吸着は静置しても攪拌しながら行っても構わない。
前記攪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、超音波分散などが挙げられる。
前記吸着に要する時間は、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時間が更に好ましい。
なお、前記吸着は暗所で行うことが好ましい。
Depending on the type of the photosensitizing compound, there is a compound that works more effectively if the aggregation between the compounds is suppressed. Therefore, an aggregation dissociating agent may be used in combination.
The coagulation dissociator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the dye to be used. Examples thereof include steroid compounds such as cholic acid and chenodeoxycholic acid; long-chain alkylcarboxylic acids and long-chain alkylphosphonic acids. Be done.
The amount of the coagulation dissociator added is preferably 0.01 parts by mass or more and 500 parts by mass or less, and more preferably 0.1 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of the photosensitizer.
Using these, the temperature at which the photosensitizer compound or the photosensitizer compound and the coagulation dissociator are adsorbed is preferably −50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
The adsorption may be carried out by allowing it to stand still or stirring it.
The stirring method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a stirrer, a ball mill, a paint conditioner, a sand mill, an attritor, a disperser, and ultrasonic dispersion.
The time required for the adsorption is preferably 5 seconds or more and 1,000 hours or less, more preferably 10 seconds or more and 500 hours or less, and further preferably 1 minute or more and 150 hours or less.
The adsorption is preferably performed in a dark place.

<ホール輸送層>
前記ホール輸送層としては、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、有機ホール輸送材料が好ましい。なお、以下、有機ホール輸送材料を例として説明する箇所があるが、これに限られるものではない。
<Hall transport layer>
The hole transport layer includes an electrolytic solution in which a redox pair is dissolved in an organic solvent, a gel electrolyte in which a liquid in which a redox pair is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix, a molten salt containing a redox pair, and a solid electrolyte. Examples include inorganic hole transport materials and organic hole transport materials. Among these, organic hole transport materials are preferable. In the following, there is a section where the organic hole transport material is described as an example, but the present invention is not limited to this.

前記ホール輸送層は、単一材料からなる単層構造でもあっても、複数の化合物からなる積層構造でも構わない。前記積層構造の場合、第二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ことで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することができる。
また、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に優れ、電極を設ける際の短絡防止にも効果を発揮するため、より高い性能を得ることが可能となる。
The hole transport layer may be a single layer structure made of a single material or a laminated structure made of a plurality of compounds. In the case of the laminated structure, it is preferable to use a polymer material for the hole transport layer near the second electrode. By using a polymer material having excellent film-forming properties, the surface of the porous electron transport layer can be further smoothed, and the photoelectric conversion characteristics can be improved.
In addition, since the polymer material does not easily penetrate into the porous electron transport layer, it is excellent in covering the surface of the porous electron transport layer and is effective in preventing short circuits when providing electrodes. It is possible to obtain high performance.

前記単一材料で用いられる単層構造で用いられる有機ホール輸送材料としては、例えば、特公昭34-5466号公報等に示されているオキサジアゾール化合物;特公昭45-555号公報等に示されているトリフェニルメタン化合物;特公昭52-4188号公報等に示されているピラゾリン化合物;特公昭55-42380号公報等に示されているヒドラゾン化合物;特開昭56-123544号公報等に示されているオキサジアゾール化合物;特開昭54-58445号公報に示されているテトラアリールベンジジン化合物;特開昭58-65440号公報又は特開昭60-98437号公報に示されているスチルベン化合物などが挙げられる。
これらの中でも、Adv.Mater.,813,vol.17,(2005)記載のホール輸送材料(2,2’,7,7’-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamino)-9,9’-spirobifluorene:「spiro-OMeTAD」と称することがある)が特に好ましい。
Examples of the organic hole transport material used in the single-layer structure used in the single material include the oxadiazole compound shown in Japanese Patent Publication No. 34-5466; the oxadiazole compound shown in Japanese Patent Publication No. 45-555. Triphenylmethane compound, pyrazoline compound shown in Japanese Patent Publication No. 52-4188, etc .; hydrazone compound shown in Japanese Patent Publication No. 55-42380, etc .; JP-A-56-123544, etc. The oxadiazole compound shown; the tetraarylbenzidine compound shown in JP-A-54-58445; the stilbene shown in JP-A-58-65440 or JP-A-60-98437. Examples include compounds.
Among these, Adv. Mater. , 833, vol. 17, (2005) Hall transport material (2,2', 7,7'-ttrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamino) -9,9'-spirobifluorene: may be referred to as "spiro-OMeTAD". There is) is particularly preferable.

前記「spiro-OMeTAD」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。そのため、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、可溶性も高く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く、固体型色素増感型太陽電池にとって有用な特性を有している。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有用な特性を有している。
前記「spiro-OMeTAD」からなるホール輸送層の平均厚みについては、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、前記電子輸送層上に0.01μm以上がより好ましく、0.1μm以上10μm以下が更に好ましい。
In addition to having high hole mobility, the "spiro-OMeTAD" has two benzidine skeletal molecules twisted and bound to each other. Therefore, it forms an electron cloud that is close to a sphere, and exhibits excellent photoelectric conversion characteristics due to its good hopping conductivity between molecules. In addition, since it is highly soluble and dissolves in various organic solvents and is amorphous (amorphous substance without a crystal structure), it is easy to be densely filled in the porous electron transport layer, and it is a solid dye-sensitized solar cell. Has useful properties for. Further, since it does not have a light absorption characteristic of 450 nm or more, the photosensitizing compound can efficiently absorb light, and has a characteristic useful for a solid dye-sensitized solar cell.
The average thickness of the hole transport layer made of the "spiro-OMeTAD" is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but has a structure that penetrates into the pores of the porous electron transport layer. It is preferable, 0.01 μm or more is more preferable on the electron transport layer, and 0.1 μm or more and 10 μm or less is further preferable.

前記積層構造において用いられる第二の電極に近いホール輸送層に用いられる高分子材料としては、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)等のポリチオフェン化合物;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-メトキシー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)]等のポリフェニレンビニレン化合物;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)]等のポリフルオレン化合物;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ー1,4-フェニレン]等のポリフェニレン化合物;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]等のポリアリールアミン化合物;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)等のポリチアジアゾール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、キャリア移動度、及びイオン化ポテンシャルの点から、ポリチオフェン化合物とポリアリールアミン化合物が特に好ましい。
Examples of the polymer material used for the hole transport layer near the second electrode used in the laminated structure include poly (3-n-hexylthiophene), poly (3-n-octyloxythiophene), and poly (9). , 9'-dioctyl-fluoren-co-bithiophene), poly (3,3'''-zidodecyl-quarter thiophene), poly (3,6-dioctyltieno [3,2-b] thiophene), poly (2, 5-Bis (3-decylthiophene-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene), poly (3,4-didecylthiophene-co-thiophene [3,2-b] thiophene), poly (3) , 6-Dioctyltiero [3,2-b] thiophene-co-thiophene [3,2-b] thiophene), Poly (3,6-dioctylthioeno [3,2-b] thiophene-co-thiophene), Poly Polythiophene compounds such as (3.6-dioctyltierno [3,2-b] thiophene-co-bithiophene); poly [2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenebinylene], poly [ 2-methoxy-5- (3,7-dimethyloctyloxy) -1,4-phenylenebinylene], poly [(2-methoxy-5- (2-ethylphenyloxy) -1,4-phenylenebinylene) -co -(4,4'-biphenylene-vinylene)] and other polyphenylene vinylene compounds; poly (9,9'-zidodecylfluorenyl-2,7-diyl), poly [(9,9-dioctyl-2,7) -Dibinylene fluorene) -alt-co- (9,10-anthracene)], poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylene fluorene) -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 other polyfluorene compounds; poly [2,5-dioctyloxy-1,4-phenylene] , Poly-phenylene compounds such as poly [2,5-di (2-ethylhexyloxy-1,4-phenylene]; 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-phenylenebinylene-2,5-dioctyloxy-1,4-phenylenebinylene-1,4-phenylene], poly [p-triluimino-1,4-phenylene] Poly of vinylene-2,5-di (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene-1,4-phenylene], poly [4- (2-ethylhexyloxy) phenylimino-1,4-biphenylene], etc. Arylamine compounds; poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (1,4-benzo (2,1', 3) thiadiazole], poly (3,4-). Examples thereof include polythiazol compounds such as didecylthiophene-co- (1,4-benzo (2,1', 3) thiaxazole). These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, polythiophene compounds and polyarylamine compounds are particularly preferable from the viewpoint of carrier mobility and ionization potential.

前記有機ホール輸送材料には、添加剤を添加しても構わない。
前記添加剤としては、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、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-プロピルイミダゾイニウム塩、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;ピリジン、4-t-ブチルピリジン、ベンズイミダゾール等の塩基性化合物;リチウムトリフルオロメタンスルホニルイミド、リチウムジイソプロピルイミド等のリチウム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、イオン液体が好ましく、イオン液体がイミダゾリウム化合物であることがより好ましい。
Additives may be added to the organic hole transport material.
The additive is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, iodine, lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, calcium iodide, copper iodide, etc. Metal iodides such as iron iodide and silver iodide; quaternary ammonium salts such as tetraalkylammonium iodide and pyridinium iodide; lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide, calcium bromide and the like Metal bromide; bromine salt of quaternary ammonium compound such as tetraalkylammonium bromide, pyridinium bromide; metal chloride such as copper chloride and silver chloride; metal acetate such as copper acetate, silver acetate and palladium acetate; copper sulfate, Metal sulfates such as zinc sulfate; metal complexes such as ferrocyanate-ferricate and ferrocene-ferricinium ions; sulfur compounds such as polysodium sulfide and alkylthiol-alkyldisulfides; viologen dyes, hydroquinones and the like, iodide 1,2-dimethyl-3-n-propylimidazolium salt, 1-methyl-3-n-hexylmidazolinium iodide, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-Methyl-3-butylimidazolium nonafluorobutylsulfonate, 1-methyl-3-ethylimidazolium bis (trifluoromethyl) sulfonylimide and the like. Chem. 35 (1996) 1168. Ionic liquids; basic compounds such as pyridine, 4-t-butylpyridine, benzimidazole; lithium compounds such as lithium trifluoromethanesulfonylimide, lithium diisopropylimide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, an ionic liquid is preferable, and it is more preferable that the ionic liquid is an imidazolium compound.

また、導電性を向上させる目的で、有機ホール輸送材料の一部をラジカルカチオンにするための酸化剤を添加しても構わない。
前記酸化剤としては、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、コバルト錯体系化合物などが挙げられる。
前記酸化剤の添加によって全ての有機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よい。また、添加した酸化剤は添加した後、系外に取り出しても、取り出さなくてもよい。
Further, for the purpose of improving the conductivity, an oxidizing agent for converting a part of the organic hole transport material into a radical cation may be added.
Examples of the oxidizing agent include tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate, silver hexafluoroantimonate, nitrosonium tetrafluoroborate, silver nitrate, and cobalt complex compounds.
It is not necessary that all the organic hole transport materials are oxidized by the addition of the oxidizing agent, and only a part thereof needs to be oxidized. Further, the added oxidizing agent may or may not be taken out of the system after being added.

前記ホール輸送層は、前記光増感化合物が含まれる電子輸送層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、例えば、真空蒸着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、製造コスト等を考慮した場合、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、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、グラビアコート法などが挙げられる。また、湿式印刷方法として、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が挙げられる。また、超臨界流体又は臨界点より低い温度・圧力の亜臨界流体中で製膜してもよい。
The hole transport layer can be formed directly on the electron transport layer containing the photosensitizing compound.
The method for producing the hole transport layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a method of forming a thin film in vacuum such as vacuum deposition and a wet film forming method. Among these, the wet film forming method is preferable, and the method of coating on the electron transport layer is preferable in consideration of the manufacturing cost and the like.
When the wet film forming method is used, the coating method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a dip method, a spray method, a wire bar method, a spin coating method, a roller coating method, etc. Examples include the blade coating method and the gravure coating method. Further, examples of the wet printing method include letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, screen printing and the like. Further, the film may be formed in a supercritical fluid or a subcritical fluid having a temperature and pressure lower than the critical point.

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・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。
前記超臨界流体としては、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、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、窒素、水、メタノール、エタノール、n-ブタノール等のエルコール系溶媒;エタン、プロパン、2,3-ジメチルブタン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒;塩化メチレン、クロロトリフロロメタン等のハロゲン系溶媒;ジメチルエーテル等のエーテル系溶媒などが挙げられる。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、二酸化炭素が好ましい。前記二酸化炭素は、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作り出せると共に、不燃性で取扱いが容易である点で特に好ましい。
The supercritical fluid exists as a non-aggregating high-density fluid in a temperature / pressure region exceeding the limit (critical point) at which a gas and a liquid can coexist, does not aggregate even when compressed, and has a critical temperature or higher and a critical pressure. The fluid is not particularly limited as long as it is in the above state, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but a fluid having a low critical temperature is preferable.
The supercritical fluid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an ercol solvent such as carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, nitrogen, water, methanol, ethanol and n-butanol can be selected. Hydrocarbon solvents such as ethane, propane, 2,3-dimethylbutane, benzene and toluene; halogen solvents such as methylene chloride and chlorotrifluoromethane; ether solvents such as dimethyl ether and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
Of these, carbon dioxide is preferred. Since the critical pressure of carbon dioxide is 7.3 MPa and the critical temperature is 31 ° C., carbon dioxide is particularly preferable in that it can easily create a supercritical state and is nonflammable and 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。
前記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。
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、前記臨界温度としては、-273℃以上300℃以下が好ましく、0℃以上200℃以下がより好ましい。
更に、前記超臨界流体及び亜臨界流体に加え、有機溶媒やエントレーナーを併用することもできる。前記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。
The subcritical fluid is not particularly limited as long as it exists as a high-pressure liquid in the temperature and pressure regions near the critical point, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
The compound mentioned as the supercritical fluid can also be suitably used as a subcritical fluid.
The critical temperature and critical pressure of the supercritical fluid are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. However, the critical temperature is preferably -273 ° C or higher and 300 ° C or lower, and 0 ° C or higher and 200 ° C or lower. Is more preferable.
Further, in addition to the supercritical fluid and the subcritical fluid, an organic solvent or an entrainer can be used in combination. By adding the organic solvent and the entrainer, the solubility in the supercritical fluid can be adjusted more easily.

前記有機溶媒としては、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、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル等のエステル系溶媒;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、ジオキサン等のエーテル系溶媒;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-ピロリドン等のアミド系溶媒;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-クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;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、クメン等の炭化水素系溶媒などが挙げられる。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 organic solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a ketone solvent such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; an ester such as ethyl formate, ethyl acetate and n-butyl acetate. System solvent; Ether solvent such as diisopropyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolan, dioxane; Amido solvent such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone; dichloromethane, chloroform , Bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene and other halogenated hydrocarbon solvents; n-pentane, n-hexane, Examples thereof include hydrocarbon solvents such as n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明においては、光増感化合物を吸着した電子輸送性材料が含まれる電子輸送層上に、有機ホール輸送材料を設けた後、プレス処理を施しても構わない。前記プレス処理を施すことによって、有機ホール輸送材料がより多孔質電極(電子輸送層)と密着するため効率が改善すると考えている。
前記プレス処理方法については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、IR錠剤整形器に代表されるような平板を用いたプレス成型法、ローラなどを用いたロールプレス法などが挙げられる。
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。プレス処理する時間としては、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時間以内で行うことが好ましい。また、プレス処理時に熱を加えても構わない。
In the present invention, the organic hole transporting material may be provided on the electron transporting layer containing the electron transporting material adsorbing the photosensitizing compound, and then pressed. It is believed that the press treatment improves the efficiency because the organic hole transport material is in close contact with the porous electrode (electron transport layer).
The press processing method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a press molding method using a flat plate as represented by an IR tablet shaper, a roll press using a roller or the like. The law etc. can be mentioned.
The pressure is preferably 10 kgf / cm 2 or more, and more preferably 30 kgf / cm 2 or more. The press processing time is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferably performed within 1 hour. Further, heat may be applied during the pressing process.

また、前記プレス処理の際、プレス機と電極との間に離型材を挟んでも構わない。
前記離型材に用いられる材料としては、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、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。
Further, during the press process, a mold release material may be sandwiched between the press machine and the electrode.
The material used for the mold release material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, tetrafluoride ethylene hexafluoride propylene co-weight. Examples thereof include a coalescence, a perfluoroalkoxyfluororesin, polyvinylidene fluoride, an ethylene tetrafluoride ethylene copolymer, an ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer, and a fluororesin such as 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、第二の電極を設ける前に、有機ホール輸送材料と第二の電極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、例えば、スパッタリングや真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法が挙げることができる。
前記湿式製膜法においては、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、前記ホール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、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、グラビアコート法などが挙げられる。また、湿式印刷方法として、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が挙げられる。
前記ホール輸送層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。
After performing the press processing step and before providing the second electrode, a metal oxide may be provided between the organic hole transport material and the second electrode. Examples of the metal oxide include molybdenum oxide, tungsten oxide, vanadium oxide, nickel oxide and the like. Among these, molybdenum oxide is preferable.
As a method of providing the metal oxide on the hole transport layer. There is no particular limitation, and it can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a method of forming a thin film in vacuum such as sputtering and vacuum deposition, and a wet film forming method.
In the wet film forming method, a method in which a paste in which a metal oxide powder or a sol is dispersed is prepared and applied onto the hole transport layer is preferable.
When the wet film forming method is used, the coating method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a dip method, a spray method, a wire bar method, a spin coating method, or a roller coating method can be selected. , Blade coat method, gravure coat method and the like. Further, examples of the wet printing method include letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, screen printing and the like.
The average thickness of the hole transport layer is preferably 0.1 nm or more and 50 nm or less, and more preferably 1 nm or more and 10 nm or less.

<第二の電極>
前記第二の電極は、前記ホール輸送層上に、又は前記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。
前記第二の電極は、通常前記第一の透明電極と同様のものを用いることができ、強度や密封性が充分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要ではない。
前記第二の電極の材料としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム等の金属;グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等の炭素系化合物;ITO、FTO、ATO等の導電性金属酸化物;ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子などが挙げられる。
前記第二の電極の膜厚としては、特に制限はなく、また1種単独あるいは2種以上の混合で用いても構わない。
前記第二の電極の塗設については、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、ラミネート、蒸着、CVD、貼り合わせ等の手法により形成可能である。
<Second electrode>
The second electrode can be formed on the hole transport layer or on the metal oxide in the hole transport layer.
As the second electrode, the same one as the first transparent electrode can be usually used, and a support is not always necessary in a configuration in which the strength and the sealing property are sufficiently maintained.
Examples of the material of the second electrode include metals such as platinum, gold, silver, copper and aluminum; carbon-based compounds such as graphite, fullerene, carbon nanotubes and graphene; and oxidation of conductive metals such as ITO, FTO and ATO. Substances; Conductive polymers such as polythiophene and polyaniline can be mentioned.
The film thickness of the second electrode is not particularly limited, and may be used alone or in a mixture of two or more.
The coating of the second electrode can be appropriately formed on the hole transport layer by a method such as coating, laminating, vapor deposition, CVD, or bonding, depending on the type of material used and the type of hole transport layer.

本発明においては、第一の透明電極側が透明であり、入射光を第一の透明電極側から入射させる。この場合、第二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。 In the present invention, the first transparent electrode side is transparent, and the incident light is incident from the first transparent electrode side. In this case, it is preferable to use a material that reflects light on the second electrode side, and a metal, glass, plastic, or a metal thin film deposited with a conductive oxide is preferably used. It is also an effective means to provide an antireflection layer on the incident light side.

<出力取り出し端子部>
前記出力取り出し端子部は、前記ホールブロッキング層に前記第一の透明電極にまで達する複数の微細孔により形成される。前記出力取り出し端子部は、前記第一の透明電極を貫通し、前記第一の透明基板まで到達してもよい。
前記出力取り出し端子部の形成方法としては、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。この理由の一つが、微細な孔をサンドやエッチャント、レジスト等を使うことなく形成できるからであり、より清浄に再現性よく加工が可能となる。
<Output take-out terminal>
The output take-out terminal portion is formed in the hole blocking layer by a plurality of micropores extending to the first transparent electrode. The output take-out terminal portion may penetrate the first transparent electrode and reach the first transparent substrate.
Examples of the method for forming the output take-out terminal portion include a sandblasting method, a waterblasting method, abrasive paper, a chemical etching method, and a laser processing method. Among these, the laser processing method is preferable. One of the reasons for this is that fine holes can be formed without using sand, etchants, resists, etc., and processing can be performed more cleanly and with good reproducibility.

-微細孔-
前記微細孔の開口形状としては、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、ライン状、テーパー状、円形状などが挙げられる。これらの中でも、円形状が好ましい。この場合の円形とは、中心点からの距離が等しい点の集合でできる曲線のことであるが、必ずしも真円である必要はなく、真円を押しつぶしたような楕円形状も含まれる。
前記微細孔の最小開口長さとしては、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、1μm以上400μm以下が好ましく、5μm以上85μm以下がより好ましい。
隣接する前記微細孔間の最小距離(ピッチ)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、5μm以上500μm以下が好ましく、20μm以上100μm以下がより好ましい。
-Micropores-
The opening shape of the micropores is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a line shape, a tapered shape, and a circular shape. Of these, a circular shape is preferable. The circle in this case is a curve formed by a set of points having the same distance from the center point, but it does not necessarily have to be a perfect circle, and includes an elliptical shape that looks like a crushed perfect circle.
The minimum opening length of the micropores is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1 μm or more and 400 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 85 μm or less.
The minimum distance (pitch) between the adjacent micropores is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 100 μm or less.

前記出力取り出し端子部を第一の透明電極を貫通し、第一の基板まで到達する複数の微細孔とした場合、前記出力取り出し端子部の面積に対して複数の微細孔の開口面積の合計が大きくなりすぎると、第一の透明電極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。したがって、前記出力取り出し端子部の面積に対する、前記複数の微細孔の開口面積の合計の比率は、5%以上60%以下が好ましく、15%以上25%以下がより好ましい。 When the output take-out terminal portion is made into a plurality of micropores that penetrate the first transparent electrode and reach the first substrate, the total opening area of the plurality of micropores is the total area of the output take-out terminal portion. If it becomes too large, the film cross-sectional area of the first transparent electrode decreases, which increases the resistance value and causes a decrease in photoelectric conversion efficiency. Therefore, the ratio of the total opening area of the plurality of micropores to the area of the output take-out terminal portion is preferably 5% or more and 60% or less, and more preferably 15% or more and 25% or less.

出力取り出し端子部の形成工程は、素子(第二の電極まで)構築前、素子構築途中、及び素子構築後のいずれの工程でもよいが、本発明においては、素子構築後が好ましい。これは、出力取り出し端子部の形成を素子構築前や素子構築途中に行ってしまうと基板が出力取り出し端子部形成時に発生した粉塵などにより汚染されてしまい、その上に構築することとなるため粉塵などの影響により電極等との接続が阻害され光電変換効率の低下を引き起こすためである。
本発明においては、レーザー加工法によって出力取り出し端子部を形成するとき、ホールブロッキング層、電子輸送層、ホール輸送層、及び第二の電極のうちの少なくとも一つ、場合によっては全て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できる。これが、本発明においてレーザー加工法が好ましい理由の二つ目である。これにより、積層時にマスクを設ける必要がなく、また、除去と微細な出力取り出し端子部形成を簡易的に一度に行うことができる。
The process of forming the output take-out terminal portion may be any of steps before, during, and after the element (up to the second electrode) is constructed, but in the present invention, it is preferable after the element is constructed. This is because if the output take-out terminal is formed before or during the element construction, the substrate will be contaminated with dust generated when the output take-out terminal is formed, and the board will be built on the dust. This is because the connection with the electrode or the like is hindered due to the influence of the above, and the photoelectric conversion efficiency is lowered.
In the present invention, when the output take-out terminal portion is formed by the laser processing method, at least one of the hole blocking layer, the electron transport layer, the hole transport layer, and the second electrode, and in some cases, all of them are laser processed. It can be removed by impact peeling. This is the second reason why the laser processing method is preferable in the present invention. As a result, it is not necessary to provide a mask at the time of laminating, and removal and formation of a fine output take-out terminal portion can be easily performed at the same time.

<直列セル接続部>
前記直列セル接続部は、前記第二の電極と前記第一の透明電極とを接続する部である。
前記直列セル接続部の構造は、特開2014-143333号公報の分割された複数の第一の透明電極と第二の電極が交互に接続された構造である。
前記直列セル接続部は、ホールブロッキング層に第一の透明電極まで達する複数の微細孔により形成される。前記直列セル接続部は、第一の透明電極を貫通し、第一の基板まで到達してもよい。
前記微細孔の形成方法については、前記出力端子取り出し部と同様である。
<Series cell connection>
The series cell connecting portion is a portion connecting the second electrode and the first transparent electrode.
The structure of the series cell connection portion is a structure in which a plurality of divided first transparent electrodes and second electrodes are alternately connected.
The series cell connection portion is formed by a plurality of micropores extending to the first transparent electrode in the hole blocking layer. The series cell connection portion may penetrate the first transparent electrode and reach the first substrate.
The method for forming the micropores is the same as that for the output terminal extraction unit.

本発明においては、前記出力取り出し端子部、及び前記直列セル接続部の合計抵抗値が、光電変換素子の直列抵抗Rsよりも小さいことが好ましい。
前記光電変換素子の直列抵抗Rsは、1kΩ以上100kΩ以下であることが好ましい。
前記Rsは、光電変換素子の直列抵抗であり、電流が正から負に転じる測定点Voc近傍の複数点間の傾斜から算出されるが、算出方法は、特に限定されるものではなく、一般の太陽電池評価システムにより算出することができる。
前記出力取り出し端子部、及び前記直列セル接続部における微細孔の合計面積と、前記出力取り出し端子部、及び前記直列セル接続部の面積との比率は、16.4%以上82.4%未満であることが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the total resistance value of the output take-out terminal portion and the series cell connection portion is smaller than the series resistance Rs of the photoelectric conversion element.
The series resistance Rs of the photoelectric conversion element is preferably 1 kΩ or more and 100 kΩ or less.
The Rs are the series resistance of the photoelectric conversion element, and are calculated from the inclination between a plurality of points near the measurement point Voc where the current turns from positive to negative, but the calculation method is not particularly limited and is general. It can be calculated by the solar cell evaluation system.
The ratio of the total area of the micropores in the output take-out terminal portion and the series cell connection portion to the area of the output take-out terminal portion and the series cell connection portion is 16.4% or more and less than 82.4%. It is preferable to have.

ここで、本発明の光電変換素子の構成について図1及び図2に基づいて説明する。なお、図1及び図2は、光電変換素子の一例を示す概略断面図であり、図1では出力取り出し端子部8、9においてホールブロッキング層3を貫通する複数の微細孔が形成され、図2ではその微細孔が第一の基板1にまで達している。
図1及び図2に示す態様においては、第一の基板1と、前記第一の基板1上に配置された第一の透明電極2と、前記第一の透明電極2上に配置されたホールブロッキング層3と、前記ホールブロッキング層3上に配置され、表面に光増感化合物5を吸着させた電子輸送性半導体からなる電子輸送層4と、前記電子輸送層4と接続し、ホール輸送材料からなるホール輸送層6と、前記ホール輸送層6上に配置された第二の電極7とを有する光電変換素子の構成の例が図示されている。また、第一の透明電極2及び第二の電極7は、それぞれの出力取り出し端子部8、9を介してリードライン11、12に導通している。あるいは、直列セルを形成する場合、第二の電極7は、隣接する光電変換素子の第一の透明電極と接続し、直列セル接続部10が形成される。
直列セル接続部10は、ホールブロッキング層3に第一の透明電極2まで達する複数の微細孔により形成される。直列セル接続部10は、第一の透明電極2を貫通し、第一の基板1まで到達してもよい。
Here, the configuration of the photoelectric conversion element of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 and 2 are schematic cross-sectional views showing an example of a photoelectric conversion element. In FIG. 1, a plurality of micropores penetrating the hole blocking layer 3 are formed in the output extraction terminal portions 8 and 9, and FIG. Then, the micropores reach the first substrate 1.
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a first substrate 1, a first transparent electrode 2 arranged on the first substrate 1, and a hole arranged on the first transparent electrode 2 are provided. The hole transporting material is connected to the blocking layer 3, the electron transporting layer 4 made of an electron transporting semiconductor arranged on the hole blocking layer 3 and having the photosensitizing compound 5 adsorbed on the surface, and the electron transporting layer 4. An example of the configuration of a photoelectric conversion element having a hole transport layer 6 composed of a hole transport layer 6 and a second electrode 7 arranged on the hole transport layer 6 is shown. Further, the first transparent electrode 2 and the second electrode 7 are conducting to the lead lines 11 and 12 via the output take-out terminal portions 8 and 9, respectively. Alternatively, when forming a series cell, the second electrode 7 is connected to the first transparent electrode of the adjacent photoelectric conversion element, and the series cell connecting portion 10 is formed.
The series cell connection portion 10 is formed by a plurality of micropores extending to the first transparent electrode 2 in the hole blocking layer 3. The series cell connecting portion 10 may penetrate the first transparent electrode 2 and reach the first substrate 1.

<用途>
本発明の光電変換素子は、発生した電流を制御する回路基盤等と組み合わせることにより電源装置に応用できる。このような電源装置を利用している機器類として、例えば、電子卓上計算機や腕時計などが挙げられる。その他、携帯電話、電子手帳、電子ペーパー等に本発明の光電変換素子を有する電源装置を適用することができる。また、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本発明の光電変換素子を有する電源装置を用いることもできる。
<Use>
The photoelectric conversion element of the present invention can be applied to a power supply device by combining with a circuit board or the like that controls the generated current. Examples of devices using such a power supply device include an electronic desk calculator and a wristwatch. In addition, a power supply device having a photoelectric conversion element of the present invention can be applied to a mobile phone, an electronic personal organizer, an electronic paper, or the like. Further, a power supply device having a photoelectric conversion element of the present invention can be used as an auxiliary power source for prolonging the continuous use time of a rechargeable or dry cell type electric appliance.

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。 Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

(製造例1)
ITO(平均膜厚:300nm)ガラス基板上に、金属チタンからなるターゲットを用いた酸素ガスによる反応性スパッタにより、酸化チタンの緻密なホールブロッキング層を平均厚み100nmに形成した。
(Manufacturing Example 1)
A dense hole blocking layer of titanium oxide was formed on an ITO (average film thickness: 300 nm) glass substrate by reactive sputtering with oxygen gas using a target made of metallic titanium to an average thickness of 100 nm.

<円形状微細孔による出力取り出し端子部、及び直列セル接続部形成>
次に、前記ITO上に酸化チタンを形成したガラス基板を面内方向に稼動可能なステージ上に搭載し、レーザー波長λ=349nmのパルスレーザを1パルス当りのエネルギー8.0μJ、パルスピッチ110μmとなるように調整した上記ステージ上のガラス基板へ垂直入射した。レーザー加工範囲は10mm×10mmとした。この条件において得られた微細孔は、表1に示すように、平均径が41.1μm、平均ピッチが110μmであった。
図3に、円形状微細孔20のピッチと孔径の概念図を示した。図3中21は円形状微細孔20のピッチ、22は円形状微細孔20の径を示す。
<Formation of output take-out terminal and series cell connection by circular micropores>
Next, a glass substrate having titanium oxide formed on ITO is mounted on a stage that can be operated in the in-plane direction, and a pulse laser having a laser wavelength of λ = 349 nm is applied with an energy of 8.0 μJ per pulse and a pulse pitch of 110 μm. It was vertically incident on the glass substrate on the stage adjusted so as to be. The laser processing range was 10 mm × 10 mm. As shown in Table 1, the micropores obtained under these conditions had an average diameter of 41.1 μm and an average pitch of 110 μm.
FIG. 3 shows a conceptual diagram of the pitch and the hole diameter of the circular fine holes 20. In FIG. 3, 21 shows the pitch of the circular fine holes 20, and 22 shows the diameter of the circular fine holes 20.

<開口面積比率>
前記微細孔の開口面積比率は、光学顕微鏡を用いて、微細孔の径、平均ピッチを計測し、前記出力取り出し端子部の単位面積当たりの微細孔の開口面積比率を算出することにより求めた。
<Opening area ratio>
The opening area ratio of the fine holes was determined by measuring the diameter and the average pitch of the fine holes using an optical microscope and calculating the opening area ratio of the fine holes per unit area of the output extraction terminal portion.

<出力取り出し端子部、及び直列セル接続部の評価>
得られた出力取り出し端子部、及び直列セル接続部における抵抗値を2端子法により測定した。抵抗値測定にはカイセ株式会社製のデジタルマルチメータKU-2608(テストリード100-50)を用い、テストリードはピン先(2端子)間距離が5mmになるように設置した。図5に、2端子法による出力取り出し端子部の抵抗値計測の概念図を示した。図5中41は出力取り出し端子部(ホールブロッキング層への複数の微細孔)、42は2端子法テストリード、43はデジタルマルチメータへ接続するリードライン、44はテストリードのピン先間距離を示す。測定の結果、抵抗値は6,294Ωという抵抗値特性を示した。
<Evaluation of output take-out terminal and series cell connection>
The resistance values in the obtained output take-out terminal portion and series cell connection portion were measured by the two-terminal method. A digital multimeter KU-2608 (test lead 100-50) manufactured by Kaise Co., Ltd. was used for resistance value measurement, and the test lead was installed so that the distance between the pin tips (2 terminals) was 5 mm. FIG. 5 shows a conceptual diagram of resistance value measurement of the output take-out terminal portion by the two-terminal method. In FIG. 5, 41 is the output extraction terminal (multiple microholes in the hole blocking layer), 42 is the 2-terminal test lead, 43 is the lead line connected to the digital multimeter, and 44 is the distance between the pin tips of the test lead. show. As a result of the measurement, the resistance value showed a resistance value characteristic of 6,294Ω.

(製造例2~5)
製造例1において、表1に示すように、パルスピッチを変更して近接する微細孔の平均ピッチを変えた以外は、製造例1と同様にして、製造例2~5の出力取り出し端子部、及び直列セル接続部を形成し、抵抗値測定を行った。結果を表1に示した。
(Manufacturing Examples 2 to 5)
In Production Example 1, as shown in Table 1, the output take-out terminal portions of Production Examples 2 to 5 are the same as in Production Example 1 except that the pulse pitch is changed to change the average pitch of adjacent micropores. And a series cell connection part was formed, and the resistance value was measured. The results are shown in Table 1.

(製造例6)
ITO上に酸化チタンを形成したガラス基板は、製造例1と同様にして作製した。
次に、前記ITO膜上に酸化チタンを形成したガラス基板を面内方向に稼動可能なステージ上に搭載し、レーザー波長λ=349nmのパルスレーザを1パルス当りのエネルギー3.4μJ、ライン状となるように走査速度を調整した上記ガラス基板へ垂直入射した。ラインピッチは50μmとし、レーザー加工範囲は10mm×10mmとした。この条件において得られたライン状微細孔は、表1に示すように平均幅が14.4μm、平均ピッチが50μmであった。図4に、ライン状微細孔30のピッチと孔径の概念図を示した。図4中31はライン状微細孔30のピッチ、32はライン状微細孔30の径を示す。
(Manufacturing Example 6)
The glass substrate on which titanium oxide was formed on ITO was produced in the same manner as in Production Example 1.
Next, a glass substrate having titanium oxide formed on the ITO film is mounted on a stage that can be operated in the in-plane direction, and a pulsed laser having a laser wavelength λ = 349 nm is applied with an energy of 3.4 μJ per pulse and a line shape. The laser beam was vertically incident on the glass substrate whose scanning speed was adjusted so as to be. The line pitch was 50 μm, and the laser processing range was 10 mm × 10 mm. As shown in Table 1, the line-shaped micropores obtained under these conditions had an average width of 14.4 μm and an average pitch of 50 μm. FIG. 4 shows a conceptual diagram of the pitch and the hole diameter of the line-shaped fine holes 30. In FIG. 4, 31 indicates the pitch of the line-shaped fine holes 30, and 32 indicates the diameter of the line-shaped fine holes 30.

<出力取り出し端子部、及び直列セル接続部の評価>
出力取り出し端子部の評価は、製造例1と同様にして、抵抗値測定を行った。その結果、81.0Ωという抵抗値特性を示した。
<Evaluation of output take-out terminal and series cell connection>
The resistance value was measured in the same manner as in Production Example 1 for the evaluation of the output take-out terminal portion. As a result, the resistance value characteristic of 81.0Ω was shown.

(製造例7~17)
製造例6において、表1に示すように、1パルス当りのエネルギーを変更してライン状微細孔の平均幅を変えた以外は、製造例6と同様にして、製造例7~17の出力取り出し端子部形成し、抵抗値測定を行った。結果を表1に示した。
製造例7~17は、開口面積比率が小さくなると、接触抵抗が増加した。一方で、大きくなると、ITOの膜断面積が減少することで電気抵抗が増加する傾向がある。
なお、図6に製造例1~17の微細孔の開口面積比率と、その抵抗値の相関図を示した。
(Manufacturing Examples 7 to 17)
In Production Example 6, as shown in Table 1, the outputs of Production Examples 7 to 17 are taken out in the same manner as in Production Example 6 except that the energy per pulse is changed to change the average width of the line-shaped micropores. The terminal part was formed and the resistance value was measured. The results are shown in Table 1.
In Production Examples 7 to 17, the contact resistance increased as the opening area ratio decreased. On the other hand, when it becomes large, the electric resistance tends to increase due to the decrease in the membrane cross section of ITO.
Note that FIG. 6 shows a correlation diagram between the opening area ratio of the micropores of Production Examples 1 to 17 and the resistance value thereof.

Figure 0007092969000004
Figure 0007092969000004

(実施例1)
<酸化チタン半導体電極の作製>
ITO(ITO膜厚:300nm)ガラス基板上に、金属チタンからなるターゲットを用いた酸素ガスによる反応性スパッタにより、酸化チタンの緻密なホールブロッキング層を平均厚み50nmに形成した。
次に、酸化チタン(日本エアロジル株式会社製、P90)3g、アセチルアセトン0.2g、及び界面活性剤(和光純薬工業株式会社製、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル)0.3gを水5.5g、及びエタノール1.0gと共にビーズミル処理を12時間施した。
得られた分散液に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、前記ホールブロッキング層上に平均厚みが1.5μmになるように塗布し、室温で乾燥後、空気中500℃で30分間焼成し、100mMの四塩化チタンの水溶液中70℃で60分間浸漬し、再度、空気中450℃で60分間焼成し、多孔質状の電子輸送層を形成した。
(Example 1)
<Manufacturing of titanium oxide semiconductor electrode>
A dense hole blocking layer of titanium oxide was formed on an ITO (ITO film thickness: 300 nm) glass substrate by reactive sputtering with oxygen gas using a target made of metallic titanium to an average thickness of 50 nm.
Next, 3 g of titanium oxide (manufactured by Nippon Aerodil Co., Ltd., P90), 0.2 g of acetyl acetone, and 0.3 g of a surfactant (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., polyoxyethylene octylphenyl ether) were added to 5.5 g of water. And 1.0 g of ethanol and a bead mill treatment for 12 hours.
1.2 g of polyethylene glycol (# 20,000) was added to the obtained dispersion to prepare a paste.
This paste is applied onto the whole blocking layer so that the average thickness is 1.5 μm, dried at room temperature, calcined in air at 500 ° C. for 30 minutes, and then calcined in 100 mM aqueous solution of titanium tetrachloride at 70 ° C. at 60 ° C. It was soaked for a minute and then calcined again in air at 450 ° C. for 60 minutes to form a porous electron transport layer.

<光電変換素子の作製>
前記酸化チタン半導体電極を、光増感化合物として前記構造式(2)で表される三菱製紙株式会社製D102(0.5mM、アセトニトリル/t-ブタノール(体積比1:1)溶液)に浸漬し、1時間暗所にて静置し、光増感化合物を吸着させた。
光増感化合物を担持した酸化チタン半導体電極上に、下記構造式で表される有機ホール輸送材料(銘柄:2,2’,7,7’’-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamino)-9,9’-spirobifluorene;spiro-OMeTAD、品番:SHT-263、メルク株式会社製;CAS番号207739-72-8)183.1mgをクロロベンゼン溶液1mlに、関東化学株式会社製リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド12.83mg、東京化成株式会社製4-ピロリジノピリジン(PyP)21.97mgを加えて得た溶液を、光増感化合物を担持した半導体電極上にスピンコートにてホール輸送層を成膜した(平均厚み300nm)。
<Manufacturing of photoelectric conversion element>
The titanium oxide semiconductor electrode is immersed as a photosensitizing compound in D102 (0.5 mM, acetonitrile / t-butanol (volume ratio 1: 1) solution) manufactured by Mitsubishi Paper Co., Ltd. represented by the structural formula (2). It was allowed to stand in a dark place for 1 hour to adsorb the photosensitizing compound.
An organic hole transport material represented by the following structural formula on a titanium oxide semiconductor electrode carrying a photosensitizing compound (brand: 2,2', 7,7''-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenyllamino) ) -9,9'-pyrobifluorene; spiro-OMeTAD, product number: SHT-263, manufactured by Merck Co., Ltd .; CAS number 207739-72-8) 183.1 mg in 1 ml of chlorobenzene solution, lithium bis (trifluo) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. A solution obtained by adding 12.83 mg of lomethanesulfonyl) imide and 21.97 mg of 4-pyrrolidinopyridine (PyP) manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd. was spin-coated on a semiconductor electrode carrying a photosensitizing compound to carry a hole transport layer. Was formed (average thickness 300 nm).

Figure 0007092969000005
Figure 0007092969000005

次に、この状態で、出力取り出し端子部、及び直列セル接続部に、前記製造例5の微細孔形成を行い、この上に銀を100nm真空蒸着して第二の電極を作製し、光電変換素子を作製した。
次に、得られた光電変換素子について、上記製造例1と同様にして開口面積比率(出力取り出し端子部、及び直列セル接続部における微細孔の合計面積と、出力取り出し端子部、及び直列セル接続部の面積との比率)を求めた。また、以下のようにして、発電層直下500nmでの透過率(微細孔が形成されていない領域のホールブロッキング層と第一の透明電極の波長500nmにおける光の透過率)、及び微細孔加工部の合計抵抗値(出力取り出し端子部、及び直列セル接続部の合計抵抗値)を求めた。結果を表2-1に示した。
Next, in this state, the micropores of Production Example 5 are formed in the output take-out terminal portion and the series cell connection portion, and silver is vacuum-deposited on the output take-out terminal portion by 100 nm to prepare a second electrode for photoelectric conversion. The element was manufactured.
Next, for the obtained photoelectric conversion element, the opening area ratio (total area of micropores in the output take-out terminal portion and the series cell connection portion, the output take-out terminal portion, and the series cell connection) is the same as in Production Example 1. The ratio to the area of the part) was calculated. Further, as follows, the transmittance at 500 nm directly below the power generation layer (the transmittance of light in the hole blocking layer in the region where the micropores are not formed and the wavelength of the first transparent electrode at 500 nm), and the micropore processed portion. The total resistance value (total resistance value of the output take-out terminal part and the series cell connection part) was obtained. The results are shown in Table 2-1.

<発電層直下500nmでの透過率>
透過率は、日本分光株式会社製の紫外可視分光光度計V-660DSを用い、300nmから、600nmの波長領域を測定し、波長500nmにおける透過率を記録した。
<Transmittance at 500 nm just below the power generation layer>
The transmittance was measured in the wavelength region from 300 nm to 600 nm using an ultraviolet-visible spectrophotometer V-660DS manufactured by JASCO Corporation, and the transmittance at a wavelength of 500 nm was recorded.

<微細孔加工部の合計抵抗値>
微細孔加工部の合計抵抗値は、各製造例で求めた抵抗値を元に、以下のようにして、算出した。
製造例1から製造例5では、開口面積比率27.1%で抵抗値は76Ωであり、セルの直列数が1のため、微細孔形成部は、出力取り出し端子部(+極、-極)と、1直セル接続で、計3箇所となる。そのため、微細孔形成部が光電変換素子へ付与する直列抵抗は、76Ω×3箇所=228Ωと算出した。
また、製造例6から製造例17では、開口面積比率82.4%で抵抗値は1,567Ωであり、セルの直列数が6のため、微細孔形成部は、出力取り出し端子部(+極、-極)と、6直セル接続で、計8箇所となる。そのため、微細孔形成部が光電変換素子へ付与する直列抵抗は、1,567Ω×8箇所=12,536Ωと算出した。
<Total resistance value of fine hole processing part>
The total resistance value of the fine hole machined portion was calculated as follows based on the resistance value obtained in each production example.
In Production Examples 1 to 5, the opening area ratio is 27.1%, the resistance value is 76Ω, and the number of cells in series is 1, so that the micropore forming portion is the output extraction terminal portion (+ pole, -pole). And, with one straight cell connection, there are a total of three locations. Therefore, the series resistance applied to the photoelectric conversion element by the micropore forming portion was calculated to be 76Ω × 3 locations = 228Ω.
Further, in Production Examples 6 to 17, the opening area ratio is 82.4%, the resistance value is 1,567Ω, and the number of cells in series is 6, so that the micropore forming portion is the output extraction terminal portion (+ pole). , -Pole) and 6 straight cell connections, totaling 8 locations. Therefore, the series resistance applied to the photoelectric conversion element by the micropore forming portion was calculated to be 1,567Ω × 8 locations = 12,536Ω.

<光電変換素子の評価>
得られた光電変換素子の白色LED照射下(200ルクス、10,000ルクス)における光電変換効率を測定した。白色LEDはコスモテクノ株式会社製デスクランプCDS-90α(スタディーモード)、評価機器はNF回路設計ブロック株式会社製太陽電池評価システムAs-510-PV03にて測定した。結果を表2-1から表2-3に示した。
表2-3中の光電変換特性値Rsは、光電変換素子の直列抵抗であり、電流が正から負に転じる測定点Voc近傍の複数点間の傾斜から算出されるが、算出方法は、特に限定されるものではなく、一般の太陽電池評価システムによって算出されるRsと同義である。
<Evaluation of photoelectric conversion element>
The photoelectric conversion efficiency of the obtained photoelectric conversion element under white LED irradiation (200 lux, 10,000 lux) was measured. The white LED was measured by a desk lamp CDS-90α (study mode) manufactured by Cosmo Techno Co., Ltd., and the evaluation device was measured by a solar cell evaluation system As-510-PV03 manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.
The photoelectric conversion characteristic value Rs in Table 2-3 is the series resistance of the photoelectric conversion element, and is calculated from the inclination between a plurality of points near the measurement point Voc where the current turns from positive to negative. It is not limited, and is synonymous with Rs calculated by a general solar cell evaluation system.

(実施例2及び3)
実施例1において、出力取り出し端子部、及び、直列セル接続部に、前記製造例3及び12の微細孔加工を行った以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、同様に評価した。結果を表2-1から表2-3に示した。
開口面積比率16.4%、及び75.0%では、200ルクス環境下、10,000ルクス環境下ともに、実施例1と同等の光電変換特性であった。
(Examples 2 and 3)
In Example 1, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the output take-out terminal portion and the series cell connection portion were machined with the fine holes of Production Examples 3 and 12. Evaluated to. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.
At the aperture area ratios of 16.4% and 75.0%, the photoelectric conversion characteristics were the same as those of Example 1 in both the 200 lux environment and the 10,000 lux environment.

(実施例4~7)
実施例1において、出力取り出し端子部、及び直列セル接続部に、前記製造例5、3、12、及び15の微細孔加工を行い、第一の透明電極と第二の電極が、それぞれ分割された複数の電極からなる同一基板上のセルを6本直列接続した光電変換素子(特開2014-143333号公報の図1と同様の構造)を作製した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、同様に評価した。結果を表2-1から表2-3に示した。
実施例4では開口面積比率27.1%において、実施例1に比べ、Rsが1桁大きく、直列セルの数によって、光電変換素子の持つ固有のRsが変動することがわかった。
実施例5~7では、光電変換素子の持つ固有のRsが、増加したため、開口面積比率16.4%、75.0%、82.4%では、200ルクス環境下、10,000ルクス環境下ともに、実施例4と同等の光電変換特性であった。
(Examples 4 to 7)
In Example 1, the output take-out terminal portion and the series cell connection portion are subjected to the fine hole processing of Production Examples 5, 3, 12, and 15, and the first transparent electrode and the second electrode are separated from each other. In the same manner as in Example 1 except that a photoelectric conversion element (a structure similar to that shown in FIG. 1 of JP-A-2014-143333) in which six cells on the same substrate composed of a plurality of electrodes are connected in series was manufactured. A photoelectric conversion element was manufactured and evaluated in the same manner. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.
In Example 4, it was found that at an opening area ratio of 27.1%, Rs was an order of magnitude larger than that in Example 1, and the inherent Rs of the photoelectric conversion element fluctuated depending on the number of series cells.
In Examples 5 to 7, since the inherent Rs of the photoelectric conversion element increased, the aperture area ratios of 16.4%, 75.0%, and 82.4% were set in a 200 lux environment and a 10,000 lux environment. Both had the same photoelectric conversion characteristics as in Example 4.

(実施例8及び9)
実施例1において、ホールブロッキング層の平均厚みを5nm、及び300nmに変更した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、同様に評価した。結果を表2-1から表2-3に示した。
ホールブロッキング層の平均厚みが、5nm及び300nmにおいては、良好な光電変換特性を示した。
(Examples 8 and 9)
In Example 1, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the average thickness of the hole blocking layer was changed to 5 nm and 300 nm, and evaluated in the same manner. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.
When the average thickness of the hole blocking layer was 5 nm and 300 nm, good photoelectric conversion characteristics were exhibited.

(実施例10)
実施例1において、ホールブロッキング層を酸化ニオブに変更した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、同様に評価した。結果を表2-1から表2-3に示した。
ホールブロッキング層が、多孔質状の電子輸送層と異なる金属酸化物半導体材料であっても、良好な光電変換特性を示した。
(Example 10)
In Example 1, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the whole blocking layer was changed to niobium oxide, and evaluated in the same manner. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.
Even if the hole blocking layer was a metal oxide semiconductor material different from the porous electron transport layer, it showed good photoelectric conversion characteristics.

(実施例11)
実施例1において、ITOをFTOに変更した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2-1から表2-3に示した。
ITOをFTOに変更した場合、発電層直下の透過率がやや低下し、Iscが減少することで、Pmaxがやや減少した。
(Example 11)
In Example 1, a photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that ITO was changed to FTO. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.
When ITO was changed to FTO, the transmittance directly under the power generation layer was slightly reduced, and Isc was reduced, so that Pmax was slightly reduced.

(比較例1及び2)
実施例1において、出力取り出し端子部、及び直列セル接続部に、前記製造例15及び16の微細孔加工を行った以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、同様に評価した。結果を表2-1から表2-3に示した。
比較例1では開口面積比率82.4%とすると、200ルクス環境下では、実施例1と同等の光電変換特性であるが、10,000ルクス環境下において、Rsが増加し、曲線因子(FF)が低下することで、Pmaxが減少した。
照度環境により、光電変換素子の持つ固有のRsが変動し、微細孔加工部抵抗値×加工箇所数で計算される微細孔加工部の合計抵抗値が、光電変換素子の持つ固有のRsを超えると、Rsが微細孔加工部の合計抵抗値を超えることが分かる。
また、比較例2では開口面積比率87.4%とすると、200ルクス環境下であっても、微細孔加工部の合計抵抗値が、光電変換素子の持つ固有のRsを超え、Rsが増加し、曲線因子(FF)が低下することで、Pmaxが、減少した。
(Comparative Examples 1 and 2)
In Example 1, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the output take-out terminal portion and the series cell connection portion were machined with the fine holes of Production Examples 15 and 16. evaluated. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.
In Comparative Example 1, when the opening area ratio is 82.4%, the photoelectric conversion characteristics are the same as those in Example 1 under a 200 lux environment, but Rs increases under a 10,000 lux environment, and the curve factor (FF). ) Decreased, and Pmax decreased.
The unique Rs of the photoelectric conversion element fluctuates depending on the illuminance environment, and the total resistance value of the fine hole processing part calculated by multiplying the resistance value of the fine hole processing part by the number of processing points exceeds the unique Rs of the photoelectric conversion element. It can be seen that Rs exceeds the total resistance value of the fine hole drilling portion.
Further, in Comparative Example 2, when the opening area ratio is 87.4%, the total resistance value of the micropore-machined portion exceeds the inherent Rs of the photoelectric conversion element even in a 200 lux environment, and the Rs increases. , Pmax decreased as the curve factor (FF) decreased.

(比較例3)
実施例4において、微細孔加工を、前記製造例16に変更した以外は、実施例4と同様にして、光電変換素子を作製し、同様に評価した。結果を表2-1から表2-3に示した。
比較例3では開口面積比率87.4%とすると、200ルクス環境下では、実施例4と同等の光電変換特性であるが、10,000ルクス環境下において、微細孔加工部の合計抵抗値が、光電変換素子の持つ固有のRsを超え、Rsが増加し、曲線因子(FF)が低下することで、Pmaxが減少した。
(Comparative Example 3)
In Example 4, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 4 except that the micropore processing was changed to that of Production Example 16, and the evaluation was carried out in the same manner. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.
Assuming that the opening area ratio is 87.4% in Comparative Example 3, the photoelectric conversion characteristics are the same as those in Example 4 under a 200 lux environment, but the total resistance value of the fine hole machined portion is increased under a 10,000 lux environment. The Pmax decreased because the Rs increased and the curve factor (FF) decreased, exceeding the inherent Rs of the photoelectric conversion element.

(比較例4及び5)
実施例1において、微細孔加工を、前記製造例1及び17に変更した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2-1から表2-3に示した。
比較例4及び5の開口面積比率が、11.0%、及び90.0%では、それぞれ接触抵抗の増加、ITOの膜断面積が減少することによる電気抵抗の増加により、微細孔加工部の合計抵抗値が、光電変換素子の持つ固有のRsを超え、Rsが増加し、曲線因子(FF)が低下することで、Pmaxが減少した。
(Comparative Examples 4 and 5)
In Example 1, a photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the micropore processing was changed to Production Examples 1 and 17. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.
When the opening area ratios of Comparative Examples 4 and 5 were 11.0% and 90.0%, the contact resistance increased and the electrical resistance increased due to the decrease in the film cross-sectional area of ITO, respectively. The total resistance value exceeded the inherent Rs of the photoelectric conversion element, Rs increased, and the curve factor (FF) decreased, so that Pmax decreased.

(比較例6)
実施例1において、出力取り出し端子部、及び直列セル接続部に、ホールブロッキング層を形成せず、ITOガラス基板を露出させた以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2-1から表2-3に示した。
比較例6のように出力取り出し端子部、及び、直列セル接続部の第一のITO電極を、緻密なホールブロッキング層で覆わなかった場合、光電変換素子の作製における焼成、及び、四塩化チタン水溶液浸により、第一のITO電極の抵抗値が過剰に増大し、光電変換素子から、電気出力を取り出すことはできなかった。
(Comparative Example 6)
In Example 1, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the hole blocking layer was not formed on the output take-out terminal portion and the series cell connection portion and the ITO glass substrate was exposed. evaluated. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.
When the output take-out terminal portion and the first ITO electrode of the series cell connection portion are not covered with a dense hole blocking layer as in Comparative Example 6, firing in the production of the photoelectric conversion element and the titanium tetrachloride aqueous solution. Due to the immersion, the resistance value of the first ITO electrode increased excessively, and the electric output could not be taken out from the photoelectric conversion element.

Figure 0007092969000006
Figure 0007092969000006

Figure 0007092969000007
*表2-2のRsに示した数値において、記号“E”は、その次に続く数値が10を底とした“べき指数″であることを示し、その10を底とした指数関数で表される数値が“E”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「1.0E+03」であれば、「1.0×10」であることを示す。
Figure 0007092969000007
* In the numerical values shown in Rs in Table 2-2, the symbol "E" indicates that the numerical value following it is a "power exponential" with the base of 10, and the table is an exponential function with the base of 10. Indicates that the number to be created is multiplied by the number before "E". For example, if it is "1.0E + 03", it means that it is "1.0 × 10 3 ".

Figure 0007092969000008
*表2-3のRsに示した数値において、記号“E”は、その次に続く数値が10を底とした“べき指数″であることを示し、その10を底とした指数関数で表される数値が“E”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「1.0E+03」であれば、「1.0×10」であることを示す。
Figure 0007092969000008
* In the numerical values shown in Rs in Table 2-3, the symbol "E" indicates that the following numerical value is a "power exponential" with the base of 10, and the table is an exponential function with the base of 10. Indicates that the number to be created is multiplied by the number before "E". For example, if it is "1.0E + 03", it means that it is "1.0 × 10 3 ".

以上明らかなように、本発明におけるホールブロッキング層への複数微細孔形成により、光電変換特性の低下を引き起こさない範囲の電気抵抗を有する優れた出力取り出し、及び直列セル接続が可能となる光電変換素子を提供できることがわかった。 As is clear above, by forming a plurality of micropores in the hole blocking layer in the present invention, it is possible to take out an excellent output having an electric resistance within a range that does not cause deterioration of the photoelectric conversion characteristics and to connect a series cell. It turned out that we could provide.

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1> 第一の基板と、
前記第一の基板上に配置された第一の透明電極と、
前記第一の透明電極上に配置されたホールブロッキング層と、
前記ホールブロッキング層上に配置され、表面に光増感化合物を吸着させた電子輸送性半導体からなる電子輸送層と、
前記電子輸送層と接続し、ホール輸送材料からなるホール輸送層と、
前記ホール輸送層上に配置された第二の電極と、を有し、
前記ホールブロッキング層を貫通する複数の微細孔により、外部に電力を取り出すための出力取り出し端子部、及び前記第二の電極と前記第一の透明電極とを接続する直列セル接続部が形成されていることを特徴とする光電変換素子である。
<2> 前記出力取り出し端子部、及び前記直列セル接続部の合計抵抗値が、光電変換素子の直列抵抗Rsよりも小さい前記<1>に記載の光電変換素子である。
<3> 前記出力取り出し端子部、及び前記直列セル接続部における微細孔の合計面積と、前記出力取り出し端子部、及び前記直列セル接続部の面積との比率が、16.4%以上82.4%未満である前記<1>から<2>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<4> 前記ホールブロッキング層に形成されている前記複数の微細孔が、前記第一の透明電極を貫通し、前記第一の基板にまで達している前記<1>から<3>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<5> 前記第一の透明電極が、インジウム・スズ酸化物(ITO)透明膜である前記<1>から<4>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<6> 前記ホールブロッキング層の平均厚みが、5nm以上300nm以下である前記<1>から<5>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<7> 前記ホールブロッキング層が、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、及び酸化スズから選択される少なくとも1種を含む金属酸化物半導体である前記<1>から<6>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<8> 前記ホールブロッキング層が、酸化チタン及び酸化ニオブの少なくともいずれかを含む金属酸化物半導体である前記<7>に記載の光電変換素子である。
<9> 前記微細孔が形成されていない領域のホールブロッキング層と第一の透明電極の波長500nmにおける光の透過率が、70.0%以上である前記<1>から<8>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<10> 金属酸化物半導体を有し、前記金属酸化物半導体は色素で増感されている、色素増感型太陽電池である前記<1>から<9>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<11> 前記微細孔の最小開口長さが、1μm以上400μm以下である前記<1>から<10>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<12> 前記微細孔間の最小距離が、5μm以上500μm以下である前記<1>から<11>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<13> 前記<1>から<12>のいずれかに記載の光電変換素子が、直列又は並列で複数個接続されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
Aspects of the present invention are, for example, as follows.
<1> With the first board
With the first transparent electrode arranged on the first substrate,
The hole blocking layer arranged on the first transparent electrode and
An electron transport layer arranged on the hole blocking layer and made of an electron transport semiconductor having a photosensitizer adsorbed on the surface thereof.
A hole transport layer connected to the electron transport layer and made of a hole transport material,
With a second electrode disposed on the hole transport layer,
The plurality of micropores penetrating the hole blocking layer form an output take-out terminal portion for extracting electric power to the outside and a series cell connection portion connecting the second electrode and the first transparent electrode. It is a photoelectric conversion element characterized by being present.
<2> The photoelectric conversion element according to <1>, wherein the total resistance value of the output extraction terminal portion and the series cell connection portion is smaller than the series resistance Rs of the photoelectric conversion element.
<3> The ratio of the total area of the micropores in the output take-out terminal portion and the series cell connection portion to the area of the output take-out terminal portion and the series cell connection portion is 16.4% or more and 82.4%. The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <2>, which is less than%.
<4> Any one of <1> to <3>, wherein the plurality of micropores formed in the hole blocking layer penetrate the first transparent electrode and reach the first substrate. The photoelectric conversion element according to the above.
<5> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <4>, wherein the first transparent electrode is an indium tin oxide (ITO) transparent film.
<6> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <5>, wherein the average thickness of the hole blocking layer is 5 nm or more and 300 nm or less.
<7> From the above <1>, wherein the whole blocking layer is a metal oxide semiconductor containing at least one selected from titanium oxide, niobium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, tungsten oxide, and tin oxide. The photoelectric conversion element according to any one of <6>.
<8> The photoelectric conversion element according to <7>, wherein the hole blocking layer is a metal oxide semiconductor containing at least one of titanium oxide and niobium oxide.
<9> Any of the above <1> to <8>, wherein the light transmittance of the hole blocking layer in the region where the micropores are not formed and the first transparent electrode at a wavelength of 500 nm is 70.0% or more. The photoelectric conversion element according to the above.
<10> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <9>, which is a dye-sensitized solar cell having a metal oxide semiconductor and the metal oxide semiconductor being sensitized with a dye. Is.
<11> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <10>, wherein the minimum opening length of the micropores is 1 μm or more and 400 μm or less.
<12> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <11>, wherein the minimum distance between the micropores is 5 μm or more and 500 μm or less.
<13> A solar cell module characterized in that a plurality of photoelectric conversion elements according to any one of <1> to <12> are connected in series or in parallel.

前記<1>から<12>のいずれかに記載の光電変換素子、及び前記<13>に記載の太陽電池モジュールによると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。 According to the photoelectric conversion element according to any one of <1> to <12> and the solar cell module according to <13>, the conventional problems are solved and the object of the present invention is achieved. Can be done.

1 第一の基板
2 第一の透明電極
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 第二の電極
8、9 出力取り出し端子部
10 直列セル接続部
11、12 リードライン
1 First substrate 2 First transparent electrode 3 Hole blocking layer 4 Electron transport layer 5 Photosensitizer 6 Hole transport layer 7 Second electrode 8, 9 Output take-out terminal 10 Series cell connection 11, 12 Lead line

特許第4260494号公報Japanese Patent No. 4260494 特開2004-103374号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-103374

フジクラ技報、第106号(2004)57Fujikura Technical Report, No. 106 (2004) 57

Claims (7)

第一の基板と、
前記第一の基板上に配置された第一の透明電極と、
前記第一の透明電極上に配置されたホールブロッキング層と、
前記ホールブロッキング層上に配置された電子輸送層と、
前記電子輸送層上に配置され、ホール輸送材料からなるホール輸送層と、
前記ホール輸送層上に配置された第二の電極と、を有し、
前記ホールブロッキング層の、前記電子輸送層、前記ホール輸送層及び前記第二の電極が配置されない第1の端部領域に、該ホールブロッキング層を貫通する複数の第1の微細孔を形成してなり、該複数の第1の微細孔を通じて前記第一の透明電極から外部に電力を取り出すための出力取り出し端子部と、
前記ホールブロッキング層の、前記電子輸送層及び前記ホール輸送層が配置されない第2の端部領域に、該ホールブロッキング層を貫通する複数の第2の微細孔を形成してなり、該複数の第2の微細孔を通じて、前記第一の透明電極と分割された透明電極を有して隣接する光電変換素子の該透明電極と、前記第二の電極とを接続する直列セル接続部と、を有し、
前記複数の第1の微細孔のうち任意の4個の微細孔の中心を結んで形成される四角形の面積を単位面積としたときの、前記第1の微細孔の単位面積当たりの開口面積比率と、前記複数の第2の微細孔のうち任意の4個の微細孔の中心を結んで形成される四角形の面積を単位面積としたときの、前記第2の微細孔の単位面積当たりの開口面積比率とが、それぞれ、16.4%以上75.0%以下であることを特徴とする光電変換素子。
The first board and
With the first transparent electrode arranged on the first substrate,
The hole blocking layer arranged on the first transparent electrode and
The electron transport layer arranged on the hole blocking layer and
A hole transport layer arranged on the electron transport layer and made of a hole transport material,
With a second electrode disposed on the hole transport layer,
A plurality of first micropores penetrating the hole blocking layer are formed in the first end region of the hole blocking layer where the electron transport layer, the hole transport layer and the second electrode are not arranged. The output take-out terminal portion for taking out electric power from the first transparent electrode to the outside through the plurality of first micropores.
A plurality of second micropores penetrating the hole blocking layer are formed in the second end region of the hole blocking layer where the electron transport layer and the hole transport layer are not arranged , and the plurality of second micropores are formed . Through the micropores of 2, the transparent electrode of a photoelectric conversion element adjacent to the first transparent electrode having a transparent electrode divided from the first transparent electrode, and a series cell connecting portion for connecting the second electrode are provided. death,
The opening area ratio per unit area of the first micropores when the area of a quadrangle formed by connecting the centers of any four micropores among the plurality of first micropores is taken as the unit area. And, when the area of the quadrangle formed by connecting the centers of any four micropores among the plurality of second micropores is taken as the unit area, the opening per unit area of the second micropores. A photoelectric conversion element having an area ratio of 16.4% or more and 75.0% or less, respectively .
前記ホールブロッキング層に形成されている前記第1の微細孔及び第2の微細孔が、前
記第一の透明電極を貫通し、前記第一の基板にまで達している請求項1に記載の光電変換
素子。
The photoelectric light beam according to claim 1, wherein the first micropores and the second micropores formed in the hole blocking layer penetrate the first transparent electrode and reach the first substrate. Conversion element.
前記第一の透明電極が、インジウム・スズ酸化物(ITO)透明膜である請求項1から
2のいずれかに記載の光電変換素子。
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 2, wherein the first transparent electrode is an indium tin oxide (ITO) transparent film.
前記ホールブロッキング層の平均厚みが、5nm以上300nm以下である請求項1か
ら3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 3, wherein the hole blocking layer has an average thickness of 5 nm or more and 300 nm or less.
前記ホールブロッキング層が、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、及び酸化スズから選択される少なくとも1種を
含む請求項1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 1 to 4, wherein the hole blocking layer contains at least one selected from titanium oxide, niobium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, tungsten oxide, and tin oxide. ..
前記第1の微細孔及び第2の微細孔が形成されていない領域のホールブロッキング層と
前記第一の透明電極の波長500nmにおける光の透過率が、70.0%以上である請求
項1から5のいずれかに記載の光電変換素子。
From claim 1, the light transmittance of the hole blocking layer in the region where the first micropores and the second micropores are not formed and the first transparent electrode at a wavelength of 500 nm is 70.0% or more. 5. The photoelectric conversion element according to any one of 5.
前記電子輸送層は、金属酸化物半導体を有し、前記金属酸化物半導体は色素で増感され
ている請求項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 electron transport layer has a metal oxide semiconductor, and the metal oxide semiconductor is sensitized with a dye.
JP2016237980A 2016-12-07 2016-12-07 Photoelectric conversion element Active JP7092969B2 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016237980A JP7092969B2 (en) 2016-12-07 2016-12-07 Photoelectric conversion element
EP17812093.7A EP3552253B1 (en) 2016-12-07 2017-11-27 Photoelectric conversion element
CN202410006801.2A CN117812920A (en) 2016-12-07 2017-11-27 Photoelectric conversion element
PCT/JP2017/042468 WO2018105431A1 (en) 2016-12-07 2017-11-27 Photoelectric conversion element
US16/466,916 US10930443B2 (en) 2016-12-07 2017-11-27 Photoelectric conversion element
CN201780075758.3A CN110073508B (en) 2016-12-07 2017-11-27 Photoelectric conversion element
KR1020197019417A KR102163405B1 (en) 2016-12-07 2017-11-27 Photoelectric conversion element
US17/155,628 US11756743B2 (en) 2016-12-07 2021-01-22 Photoelectric conversion element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016237980A JP7092969B2 (en) 2016-12-07 2016-12-07 Photoelectric conversion element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018098224A JP2018098224A (en) 2018-06-21
JP7092969B2 true JP7092969B2 (en) 2022-06-29

Family

ID=62633749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016237980A Active JP7092969B2 (en) 2016-12-07 2016-12-07 Photoelectric conversion element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7092969B2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002008741A (en) 2000-06-23 2002-01-11 Fuji Photo Film Co Ltd Photoelectric conversion element and photocell
JP2011119695A (en) 2009-10-29 2011-06-16 Sumitomo Chemical Co Ltd Method for manufacturing organic thin-film solar battery module
WO2011135811A1 (en) 2010-04-29 2011-11-03 新日鐵化学株式会社 Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module
US20120024367A1 (en) 2010-07-29 2012-02-02 Nam-Choul Yang Electrode for photoelectric conversion device, method of preparing the same and photoelectric conversion device comprising the same
WO2013018711A1 (en) 2011-07-29 2013-02-07 凸版印刷株式会社 Pigment sensitization solar cell
WO2014165830A2 (en) 2013-04-04 2014-10-09 The Regents Of The University Of California Electrochemical solar cells
JP2016051806A (en) 2014-08-29 2016-04-11 ローム株式会社 Organic thin-film solar cell module and method for manufacturing the same, and electronic equipment
US20160225535A1 (en) 2015-01-29 2016-08-04 Sangbo Corporation Series-Type Dye-Sensitized Solar Cell Module and Method of Manufacturing the Same
JP2016178288A (en) 2015-03-20 2016-10-06 株式会社リコー Photoelectric conversion element

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120074473A (en) * 2010-12-28 2012-07-06 엘지디스플레이 주식회사 Photovoltaic transducer apparatus

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002008741A (en) 2000-06-23 2002-01-11 Fuji Photo Film Co Ltd Photoelectric conversion element and photocell
JP2011119695A (en) 2009-10-29 2011-06-16 Sumitomo Chemical Co Ltd Method for manufacturing organic thin-film solar battery module
WO2011135811A1 (en) 2010-04-29 2011-11-03 新日鐵化学株式会社 Dye-sensitized solar cell and dye-sensitized solar cell module
US20120024367A1 (en) 2010-07-29 2012-02-02 Nam-Choul Yang Electrode for photoelectric conversion device, method of preparing the same and photoelectric conversion device comprising the same
WO2013018711A1 (en) 2011-07-29 2013-02-07 凸版印刷株式会社 Pigment sensitization solar cell
WO2014165830A2 (en) 2013-04-04 2014-10-09 The Regents Of The University Of California Electrochemical solar cells
JP2016051806A (en) 2014-08-29 2016-04-11 ローム株式会社 Organic thin-film solar cell module and method for manufacturing the same, and electronic equipment
US20160225535A1 (en) 2015-01-29 2016-08-04 Sangbo Corporation Series-Type Dye-Sensitized Solar Cell Module and Method of Manufacturing the Same
JP2016178288A (en) 2015-03-20 2016-10-06 株式会社リコー Photoelectric conversion element

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018098224A (en) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6874790B2 (en) Photoelectric conversion element and manufacturing method of photoelectric conversion element
JP6249093B2 (en) Photoelectric conversion element
JP6447754B2 (en) Photoelectric conversion element
JP6880748B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell
US20140212705A1 (en) Solid dye sensitization type solar cell and solid dye sensitization type solar cell module
JP2016178288A (en) Photoelectric conversion element
US11756743B2 (en) Photoelectric conversion element
JP6776665B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell
JP2011065751A (en) Photoelectric conversion element
JP6579480B2 (en) Photoelectric conversion element and secondary battery
JP6862810B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell module
JP2017212368A (en) Hole transport material, photoelectric conversion element and solar cell
JP7092970B2 (en) Photoelectric conversion element
JP6657841B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell
JP6740621B2 (en) Photoelectric conversion element
JP7092969B2 (en) Photoelectric conversion element
JP2017222640A (en) Tertiary amine compound, photoelectric conversion element, and solar cell
JP2017011066A (en) Photoelectric conversion element
JP2020074416A (en) Photoelectric conversion element, solar battery, and synthesis method
JP7092979B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell
JP2019220708A (en) Photoelectric conversion element and secondary battery
JP2017212364A (en) Hole transport material, photoelectric conversion element and solar cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191105

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201021

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210713

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210913

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220413

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220510

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20220601

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220523

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7092969

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151