TW201533174A - 擔載體及光電轉換元件 - Google Patents

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TW201533174A TW104103787A TW104103787A TW201533174A TW 201533174 A TW201533174 A TW 201533174A TW 104103787 A TW104103787 A TW 104103787A TW 104103787 A TW104103787 A TW 104103787A TW 201533174 A TW201533174 A TW 201533174A
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Kensaku Akimoto
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Abstract

本發明之擔載體係擔載色素(A)及下述通式(1)所表示之共吸附劑(B)而成： □(式中，環A表示5或6員環之雜環，亦可進而進行縮環，環A中之氫原子可經鹵素原子、氰基、硝基、-OR2基、-SR2基或可具有取代基之烴基取代，Z表示被-O-等中斷0~3次之2價之脂肪族烴基，Z1表示2價之芳香族基，R1表示羧酸基、磺酸基、磷酸基或膦酸基，R2及R3表示氫原子或可具有取代基之烴基，Anm-表示m價之陰離子，m表示1或2之整數，p表示將電荷保持為中性之係數)。

Description

擔載體及光電轉換元件
本發明係關於一種擔載體、及具備具有該擔載體之電極之光電轉換元件。
先前以來，於各種各樣技術領域中，色素受到廣泛使用。若列舉一例，則例如於太陽電池等光電轉換元件之領域中，具有光增感作用之色素被用於色素增感型光電轉換元件。認為，該色素增感型光電轉換元件理論上可期待較高之效率，且較先前之使用矽半導體之光電轉換元件，能夠以低成本進行製造。然而，由於增感色素之吸收波長與矽相比受到限定，故而存在光之利用效率較低，導致元件之光電轉換效率較低之課題。
作為解決上述課題之方法，正在進行除增感色素以外亦使用共吸附劑之研究(專利文獻1)。該方法係為了抑制將增感色素吸附(固定)於氧化物半導體等載體時增感色素彼此發生聚集或凝集而研究。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2013-258110號公報
因此，本發明之目的在於提供一種實現高光電轉換效率之擔載體及使用該擔載體之光電轉換元件。
本發明者等人進行了銳意研究，結果得知藉由將增感色素與特定之共吸附劑組合可達成上述目的，從而完成本發明。
即，本發明提供一種擔載色素(A)及下述通式(1)所表示之共吸附劑(B)而成之擔載體：
(式中，環A表示5或6員環之雜環，亦可進而與其他環式基進行縮環，環A中之氫原子可經鹵素原子、氰基、硝基、-OR2基、-SR2基或者具有取代基或未經取代之烴基取代，Z表示被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONR3-、-NR3CO-或-Z1-中斷0~3次之2價之脂肪族烴基，Z1表示2價之芳香族基，R1表示選自羧酸基、磺酸基、磷酸基及膦酸基中之基，R2及R3分別獨立表示氫原子或者具有取代基或未經取代之烴基，Anm-表示m價之陰離子，m表示1或2之整數，p表示將電荷保持為中性之係數)。
又，本發明提供一種具備具有上述擔載體之電極之光電轉換元件。
又，本發明提供一種具備上述光電轉換元件之色素增感型太陽電池。
使用有本發明之擔載體之光電轉換元件表現良好之光電轉換效 率，適合於太陽電池等。
10‧‧‧作用電極
11‧‧‧導電性基板
11A‧‧‧基板
11B‧‧‧導電層
12‧‧‧金屬氧化物半導體層
12A‧‧‧緻密層
12B‧‧‧多孔質層
13‧‧‧色素
20‧‧‧對向電極
21‧‧‧導電性基板
22‧‧‧導電層
30‧‧‧含電解質之層
圖1係表示本發明之光電轉換元件之一例之剖面構成之模式圖。
圖2係圖1所示之本發明之光電轉換元件之主要部分之放大圖。
以下，基於較佳之實施形態對本發明之擔載體、及使用該擔載體而成之光電轉換元件進行說明。
首先，針對本發明之擔載體進行說明。
作為本發明之擔載體所用之材料(載體)，可列舉丙烯酸系樹脂、氟樹脂等有機樹脂、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁等金屬氧化物、氧化矽、沸石、活性碳等，較佳為表面為多孔質者。又，於用於光電轉換元件之情形時，較佳地使用金屬氧化物或氧化矽。作為供載體擔載之化合物，其特徵在於至少分別具有1種之以下所說明之(A)增感色素及(B)共吸附劑。
上述載體之形狀並無特別限制，例如根據擔載體之用途自膜狀、粉狀、粒狀等形狀中適當選擇即可。又，關於上述載體之大小及本發明之擔載體中之(A)增感色素及(B)共吸附劑之擔載量，亦無特別限制，根據擔載體之用途適當選擇即可。
<(A)增感色素>
作為增感色素之例，例如可列舉：曙紅Y、二溴螢光素、螢光素、玫瑰紅B、鄰苯三酚、二氯螢光素、ErythrosineB(Erythrosine為註冊商標)、二氫螢光黃、汞溴紅、花青系色素、部花青雙偶氮系色素、三偶氮系色素、蒽醌系色素、多環醌系色素、靛藍系色素、二苯基甲烷系色素、三甲基甲烷系色素、喹啉系色素、二苯甲酮系色素、萘醌系色素、苝系色素、茀酮系色素、芳酸菁系色素、薁鎓系色素、紫環酮系色素、喹吖酮系色素、無金屬酞菁系色素或無金屬卟啉系色 素等有機色素等。又，該等有機色素較佳為具有至少1種可鍵結或吸附於載體之結合基(例如羧基、磺酸基或磷酸基等)。作為此種有機色素，例如可列舉以下通式(3)所表示之花青系色素。再者，上述所列舉之各種有機色素可將各者單獨使用，亦可將複數種組合使用。
(式中，環C及環C'表示苯環、萘環、菲環或吡啶環，R11及R11'表示羥基、鹵素原子、硝基、氰基、磺酸基、磷酸基、羧酸基、胺基、醯胺基、二茂鐵基、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基、碳原子數4~20之含雜環之基、碳原子數1~8之烷基，該碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基、碳原子數4~20之含雜環之基及原子數1~8之烷基可經羥基、鹵素原子、硝基、氰基、磺酸基、磷酸基、羧酸基、胺基、醯胺基或二茂鐵基取代，亦可被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO2-、-NH-、-CONH-、-NHCO-、-N=CH-或CH=CH-中斷，X1及X1'表示氧原子、硫原子、硒原子、-CR51R52-、碳原子數3~6之環烷烴-1,1-二基、-NH-或-NY12-，R51及R52表示與R11及R11'相同之基或氫原子，Y、Y'及Y12表示氫原子、或者羥基、鹵素原子、氰基、羧酸基、胺基、醯胺基、二茂鐵基、磺酸基、磷酸基、可經-SiR16R17R18或硝基取代之碳原子數1~20之烷基、碳原子數6~30之芳基或碳原子數7 ~30之芳烷基，R16、R17及R18表示與R11及R11'相同之基或氫原子，該Y、Y'及Y12中之烷基、芳基及芳烷基中之亞甲基可被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO2-、-NH-、-CONH-、-NHCO-、-N=CH-或CH=CH中斷，Z11、Z12及Z13分別獨立表示氫原子、羥基、鹵素原子、氰基、-NRR'、碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基、碳原子數1~20之烷基，該-NRR'、芳基、芳烷基及烷基可進而經羥基、鹵素原子、氰基或NRR'取代，亦可被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO2-、-NH-、-CONH-、-NHCO-、-N=CH-或CH=CH-中斷，R及R'分別獨立表示碳原子數6~30之芳基、碳原子數7~30之芳烷基或碳原子數1~20之烷基，s表示0~4之數，r及r'表示0或於環C及環C'中可取代之R11或R11'之數，Anq-表示q價之陰離子，q表示1或2，p表示將電荷保持為中性之係數；其中，R11、R11'、X1、X1'、Z11、Z12、Z13、Y及Y'之中至少1者為具有磺酸基、磷酸基、膦酸基或者羧酸基之基)
又，作為(A)增感色素，例如亦可使用有機金屬錯合物。作為有機金屬錯合物之具體例，例如可列舉：具有以芳香族雜環內之氮陰離子及金屬陽離子所形成之離子性配位鍵、及於氮原子或硫族元素原子與金屬陽離子之間形成之非離子性配位鍵之兩者的有機金屬錯合物、或者具有以氧陰離子或硫陰離子與金屬陽離子形成之離子性配位鍵、及於氮原子或硫族元素原子與金屬陽離子之間形成之非離子性配位鍵之兩者的有機金屬錯合物等。更具體而言，可列舉：酞菁銅、酞菁氧鈦等金屬酞菁系色素、金屬萘酞菁系色素、金屬卟啉系色素、以及聯吡啶釕錯合物、三聯吡啶釕錯合物、啡啉釕錯合物、二辛可寧酸釕錯 合物、偶氮釕錯合物或羥基喹啉釕錯合物等釕錯合物等。又，該等有機金屬錯合物亦與上述色素同樣地較佳為具有至少1種可鍵結或吸附於載體之結合基。作為此種有機金屬錯合物，例如可列舉以下通式(4)所表示之釕錯合物。上述所列舉之各種有機金屬錯合物可將各者單獨使用，亦可將複數種組合使用。
[化1B][Ru(L1)n1(L2)n2(L3)n3]Xin4 (4)
(式中，L1表示單牙之配位子，L2表示下述式(L-1)、(L-2)、(L-3)、(L-7)或(L-8)所表示之2牙之配位子，L3表示下述式(L-4)、(L-5)或(L-6)所表示之3牙之配位子，n1表示0~6之整數，n2表示0~3之整數，n3表示0~2之整數，n1+n2×2+n3×3=6，n2+n3>0，Xi表示為了使電荷中和而需要抗衡離子之情形時之抗衡離子，n4表示將電荷保持為中性之係數)
[化1C]
(式中，R21表示與上述通式(3)之R11相同之基，a表示0~4之整數，b表示0~3之整數，c表示0~2之整數；其中，存在複數個之R21之至少1個為具有磺酸基、磷酸基、膦酸基或羧酸基之基)
作為上述通式(4)之單牙之配位子，可列舉SCN、NCS、鹵素原子、草酸等。Xi係使電荷中和者，可為正離子，亦可為負離子。於為正離子之情形時，可列舉銨離子、鹼金屬離子、質子等，於為負離子之情形時，可列舉與作為後述通式(1)中之An之例而列舉於下文的基相同之基。
<(B)共吸附劑>
共吸附劑係上述通式(1)所表示之化合物，藉由與(A)增感色素共吸附，可使增感色素之增感力提昇。藉此，光電轉換能力提昇，而可獲得表現較高之光電轉換效率之色素增感型太陽電池。
作為上述環A表示之5員環之例，可列舉吡咯環、咪唑環、吡唑環、碲唑環、異碲唑環、硒唑環、異硒唑環、噻唑環、異噻唑環、 唑環、異唑環、呋呫環等，作為6員環之例，可列舉吡啶環、吡環、嘧啶環、嗒環等，作為較佳之5員環，為咪唑環、吡唑環、碲唑環、異碲唑環、噻唑環、異噻唑環、唑環、異唑環、呋呫環。
作為環A可進行縮環之其他環式基，例如可列舉苯環、萘環等。
作為上述Z表示之2價之脂肪族烴基，碳原子數並無特別限定，較佳為碳原子數為5~20，更佳為7~15。此處所言之碳原子數包含2價之脂肪族烴基被含有碳之基中斷之情形時的中斷之基之碳原子之數。脂肪族烴基可分支，亦可形成環。作為環，為環己烷環、環戊烷環等。較佳為包含中斷之基在內以7~15之原子將環A之N+及R1連結成直鏈。
作為Z1表示之2價之芳香族基，可列舉自苯環、萘環或上述環A所例示之環除去2個氫原子而成之2價基。
作為取代環A之氫原子之烴基、或R2及R3表示之烴基，可列舉經芳香族烴基、脂肪族烴基取代之芳香族烴基及脂肪族烴基等。
作為上述芳香族烴基，可列舉苯基、萘基、環己基苯基、聯苯基、聯三苯基、茀基、噻吩基苯基、呋喃基苯基、2'-苯基-丙基苯基、苄基、萘基甲基等，作為上述脂肪族烴基，碳原子數1~20之脂肪族烴基例如可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、異丁基、戊基、異戊基、第三戊基、己基、庚基、異庚基、第三庚基、正辛基、異辛基、第三辛基、壬基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基等直鏈、分支及環狀之烷基，碳原子數1~20之脂肪族烴基可被-O-、-COO-、-OCO-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2-、-NR8-、-C=C-、-C≡C-中斷，R8為碳原子數1~20之脂肪族烴基，作為其例，與上述碳原子數1~20之脂肪族烴基相同，於中斷之基包含碳原子之情形時，包含中斷之基在內之碳原子數為1~20， 作為經上述脂肪族烴基取代之芳香族烴基，可列舉經上述脂肪族烴基取代之苯基、萘基、苄基等。
作為可取代該等烴基之取代基，可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氰基、硝基、羧酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基、羥基、硫醇基、-NR9R10基等。
R9、R10為氫原子或碳原子數1~20之脂肪族烴基，作為其例，與上述碳原子數1~20之脂肪族烴基相同，於中斷之基包含碳原子之情形時，包含中斷之基在內之碳原子數為1~20。
作為上述Anm-所表示之m價之陰離子，例如可列舉：氯陰離子、溴陰離子、碘陰離子、氟陰離子等鹵素離子；過氯酸根陰離子、氯酸根陰離子、硫氰酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子、六氟銻陰離子、六氟砷陰離子、四氟硼陰離子等無機鹵化陰離子；甲磺酸根離子、氟磺酸根離子、苯磺酸根陰離子、甲苯磺酸根陰離子、1-萘基磺酸根陰離子、2-萘基磺酸根陰離子、三氟甲磺酸根陰離子、五氟乙磺酸根陰離子、七氟丙磺酸根陰離子、九氟丁磺酸根陰離子、十一氟戊磺酸根陰離子、十三氟己磺酸根陰離子、十五氟庚磺酸根陰離子、十七氟辛磺酸根離子、全氟-4-乙基環己磺酸根離子、N-烷基(或芳基)二苯基胺-4-磺酸根陰離子、2-胺基-4-甲基-5-氯苯磺酸根陰離子、2-胺基-5-硝基苯磺酸根陰離子、日本專利特開2004-53799號公報中記載之磺酸根陰離子、樟腦磺酸根陰離子、氟苯磺酸根陰離子、二氟苯磺酸根陰離子、三氟苯磺酸根陰離子、四氟苯磺酸根陰離子、五氟苯磺酸根陰離子等磺酸根陰離子；辛基磷酸根陰離子、十二烷基磷酸根陰離子、十八烷基磷酸根陰離子、苯基磷酸根陰離子、壬基苯基磷酸根陰離子、2,2'-亞甲基雙(4,6-二-第三丁基苯基)膦酸根陰離子等磷酸根陰離子；雙(三氟甲磺醯)亞胺離子、雙(五氟乙磺醯)亞胺離子、鄰苯二甲醯亞胺離子、鄰磺醯苯甲醯亞胺、雙(七氟丙磺醯)亞胺離子、雙(九氟丁磺 醯)亞胺離子、雙(十一氟戊磺醯)亞胺離子、雙(十五氟庚磺醯)亞胺離子、雙(十三氟己磺醯)亞胺離子、雙(十七氟辛磺醯亞胺)離子、(三氟甲磺醯)(九氟丁磺醯)亞胺離子、(甲磺醯)(三氟甲磺醯)亞胺離子、環-六氟丙烷-1,3-雙(磺醯)亞胺陰離子等醯亞胺離子；四(五氟苯基)硼酸根陰離子、四(4-氟苯基)硼酸根離子、四苯基硼酸根離子、日本專利特開2007-112854號公報中記載之硼酸根陰離子、日本專利特開平成6-184170號公報中記載之硼酸根陰離子、日本專利特表2002-526391號公報中記載之硼酸根陰離子、國際公開2009/057600號中記載之硼酸根陰離子等四芳基硼酸根陰離子；苯甲酸根陰離子、三氟乙酸根陰離子、2-側氧基-2-苯基乙酸根陰離子等羧酸根陰離子；N,N-二乙基二硫代胺基甲酸根陰離子等二硫代胺基甲酸根陰離子；三(三氟甲磺醯基)甲基化物、三(甲磺醯基)甲基化物等有機磺醯基甲基化物離子等；進而可列舉：烷基磺酸根離子或氟取代烷基磺酸根離子、烷基磺醯亞胺、氟取代烷基磺醯亞胺經丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基取代而成者、或者經降基、金剛烷基等脂肪族環狀烷基取代而成者。又，亦可視需要使用具有使處於激發態之活性分子去激發(使之淬滅)之功能的淬滅陰離子或於環戊二烯基環具有羧基或膦酸基、磺酸基等陰離子性基之二茂鐵、二茂釕等茂金屬化合物陰離子等。
Anm-所表示之m價之陰離子之中，較佳為鹵素離子、無機鹵化陰離子。
上述通式(1)所表示之共吸附劑之中，就提昇光電轉換效率優異之方面而言，較佳為下述通式(2)所表示者。
[化2]
(式中，R4、R5、R6及R7表示氫原子、鹵素原子、氰基、硝基、-OR2基、-SR2基或者具有取代基或未經取代之烴基，R6與R7可相互連結形成環，Z、Z1、R1、R2、R3、Anm-、p表示與上述通式(1)相同之基)
作為R4、R5、R6及R7表示之烴基，表示取代環A之氫原子之烴基、或與R2及R3表示之烴基相同之基。R4、R5、R6及R7表示之基之中，較佳為氫原子或者具有取代基或未經取代之烴基，更佳為氫原子或者具有取代基或未經取代之苯基、萘基或烷基。於為具有取代基或者未經取代之烷基之情形時，較佳為碳原子數1~20、尤其1~5之烷基。具有取代基之情形時之取代基較佳為羧酸基。
於色素(A)具有磺酸基、磷酸基、膦酸基或羧酸基等結合基之情形時，色素(A)之結合基與共吸附劑(B)之R1所表示之基可相同，亦可不同。
作為(B)之共吸附劑之具體例，可列舉以下No.1~22之化合物，但並不限定於該等。再者，結構式中之TfO-表示三氟甲磺酸根陰離子，Tf2N-表示雙(三氟甲磺醯)亞胺離子。
[化3]
(B)之共吸附劑例如可藉由以下方法而製造。
藉由使下述原料1(例如咪唑)及鹵化物(原料2)於加熱回流條件下進行反應，獲得目標之共吸附劑。再者，於下述反應式中，通式(1)中之pAnm-係作為鹵素陰離子(X-)之情形而記載。
用於本發明之擔載體之上述(A)增感色素及(B)共吸附劑之莫耳比率(A)：(B)為1：99~99：1，較佳為5：95~600：40。就使用共吸附劑之色素增感型光電轉換元件而言，通常於(A)增感色素之吸附量相對於(B)共吸附劑較少之情形時，無法獲得充分之增感作用，導致變為較低之光電轉換效率。相對於此，即便於本發明中使用之(B)共吸附劑使用有(A)增感色素之約10倍量(9：91)之情形時，與僅擔載(A)增感色素時相比，亦可獲得較高之光電轉換效率。該情況可由後述實施例與比較例之轉換效率之比較(例如實施例1~3與比較例1之轉換效率之比較)而明確。一般而言，由於(A)增感色素較(B)共吸附劑昂貴，故而使用(B)共吸附劑之本發明之擔載體為於經濟上亦優異者。
作為使本發明之擔載體所用之(A)增感色素及(B)共吸附劑擔載之方法，可使用公知之氣相吸附、液相吸附等方法，例如作為液相吸附之例，可列舉藉由將(A)及(B)溶解於溶劑中並將上述載體浸漬於該溶液中而進行吸附之方法。亦可藉由將(A)增感色素及(B)共吸附劑溶解於不同之溶劑中，並將上述載體浸漬於各者之溶液中而獲得本發明之擔載體。
作為本發明之擔載體之製造方法，起初，藉由電解析出法或焙燒法於導電性基板11之形成有導電層11B之面形成具有多孔質構造之金屬氧化物半導體層12。於藉由電解析出法形成之情形時，例如將包含成為金屬氧化物半導體材料之金屬鹽之電解浴一面進行藉由氧氣或空氣之起泡，一面設為特定之溫度，於其中浸漬導電性基板11，並於相對電極之間施加固定之電壓。藉此，使金屬氧化物半導體材料以具有多孔質構造之方式析出至導電層11B上。此時，亦可使相對電極於電解浴中適當運動。又，於藉由焙燒法形成之情形時，例如將藉由使金屬氧化物半導體材料之粉末分散於分散介質而製備之金屬氧化物漿料塗佈於導電性基板11並使之乾燥，其後進行焙燒，從而使其具有多孔質構造。繼而，製備有機溶劑中溶解有包含上述(A)增感色素及(B)共吸附劑之兩者之色素13的色素溶液。藉由將形成有金屬氧化物半導體層12之導電性基板11浸漬於該色素溶液，而使色素13擔載於金屬氧化物半導體層12。
本發明之擔載體除較佳地用於以下說明之光電轉換元件以外，亦可用於觸媒、增色劑等。
繼而，針對本發明之光電轉換元件進行說明。
本發明之光電轉換元件為色素增感型光電轉換元件，除使用(A)增感色素及作為(B)之由上述通式(1)所表示之共吸附劑作為色素以外，可設為與先前之色素增感型光電轉換元件相同。以下，參照圖1及圖2對本發明之光電轉換元件之代表性構成例進行說明。
圖1係模式性地表示本發明之光電轉換元件之一例之剖面構成者，圖2係將圖1所示之光電轉換元件之主要部分選出並放大而表示者。圖1及圖2所示之光電轉換元件係所謂之色素增感型太陽電池之主要部分。該光電轉換元件係作用電極10與對向電極20隔著含電解質之層30對向配置而成者，且作用電極10及對向電極20中之至少一者為具 有透光性之電極。
作用電極10例如具有導電性基板11、設置於其一面(對向電極20之側之面)之金屬氧化物半導體層12、及擔載於金屬氧化物半導體層12之色素13。於本發明之光電轉換元件中，色素13為包含(A)增感色素及(B)共吸附劑者，上述色素13與擔載其之金屬氧化物半導體層12之複合體為本發明之擔載體。
作用電極10係作為負極對外部電路發揮功能者。導電性基板11例如為於絕緣性之基板11A之表面設置有導電層11B者。
作為基板11A之材料，例如可列舉玻璃、塑膠等絕緣性材料。塑膠例如以透明聚合物膜之形態而使用，作為形成透明聚合物膜之塑膠，例如可列舉：四乙醯纖維素(TAC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、間規聚苯乙烯(SPS)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚芳酯(PAR)、聚碸(PSF)、聚酯碸(PES)、聚醚醯亞胺(PEI)、環狀聚烯烴或苯氧基溴等。
作為導電層11B，例如可列舉：包含氧化銦、氧化錫、銦-錫複合氧化物(ITO)或於氧化錫中摻雜有氟者(FTO：F-SnO2)等之導電性金屬氧化物薄膜、或包含金(Au)、銀(Ag)或鉑(Pt)等之金屬薄膜及金屬網、由導電性高分子等形成者等。
再者，導電性基板11例如可藉由具有導電性之材料以成為單層構造之方式而構成，於該情形時，作為導電性基板11之材料，例如可列舉：氧化銦、氧化錫、銦-錫複合氧化物或於氧化錫中摻雜有氟者等導電性金屬氧化物；或者金、銀或鉑等金屬；或者導電性高分子等。
金屬氧化物半導體層12係擔載色素13之載體，例如如圖2所示般具有多孔質構造。金屬氧化物半導體層12由緻密層12A及多孔質層12B形成。緻密層12A形成於與導電性基板11之界面，較佳為緻密且空隙較少者，更佳為膜狀。多孔質層12B形成於與含電解質之層30相 接之表面，較佳為空隙較多且表面積較大之構造，特佳為附著多孔質之微粒子之構造。再者，金屬氧化物半導體層12亦可例如以成為膜狀之單層構造之方式形成。於本發明中，所謂擔載，係指色素13與多孔質層12B化學性地、物理性地或電性地鍵結或吸附之狀態。
作為金屬氧化物半導體層12所含之材料(金屬氧化物半導體材料)，例如可列舉：氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、氧化鈮、氧化銦、氧化鋯、氧化鉭、氧化釩、氧化釔、氧化鋁或氧化鎂等。其中，作為金屬氧化物半導體材料，較佳為氧化鈦及氧化鋅，其原因在於可獲得較高之轉換效率。又，該等金屬氧化物半導體材料可將任意1種單獨使用，亦可使2種以上複合(混合、混晶、固溶體、表面被覆等)而使用，例如亦能夠以氧化鈦及氧化鋅等之組合而使用。
作為具有多孔質構造之金屬氧化物半導體層12之形成方法，例如可列舉電解析出法、或塗佈法、或焙燒法等。於藉由電解析出法形成金屬氧化物半導體層12之情形時，於包含金屬氧化物半導體材料之微粒子之電解浴液中，使該微粒子附著於導電性基板11之導電層11B上且使金屬氧化物半導體材料析出。於藉由塗佈法形成金屬氧化物半導體層12之情形時，將分散有金屬氧化物半導體材料之微粒子之分散液(金屬氧化物漿料)塗佈於導電性基板11上，其後，為了去除分散液中之分散介質而使之乾燥。於藉由燒結法形成金屬氧化物半導體層12之情形時，與塗佈法同樣地將金屬氧化物漿料塗佈於導電性基板11上，乾燥後進行焙燒。其中，若藉由電解析出法或塗佈法形成金屬氧化物半導體層12，則由於可使用耐熱性較低之塑膠材料或聚合物膜材料作為基板11A，故而可製作可撓性較高之電極。
又，金屬氧化物半導體層12可使用有機鹼、脲衍生物、環狀糖鏈進行處理。作為有機鹼，可列舉：二芳基胺、三芳基胺、吡啶、4-第三丁基吡啶、聚乙烯吡啶、喹啉、哌啶、脒等有機鹼。該處理可於 吸附下述進行說明之色素13之前或之後進行。作為處理方法，可列舉浸漬處理，於處理劑為固體之情形時，於溶解於有機溶劑之後進行浸漬處理即可。
色素13包含例如吸附於金屬氧化物半導體層12，藉由吸收光並受到激發可將電子注入金屬氧化物半導體層12之1種或2種以上之色素(增感色素)。於本發明之光電轉換元件中，包含(A)增感色素及(B)共吸附劑者相當於色素13。若使用(A)增感色素及(B)共吸附劑作為色素13，則作為色素13整體，對金屬氧化物半導體層12之電子注入量相對於所照射之光量之比率變高，故而轉換效率提昇。
色素13可包含上述(A)增感色素及(B)共吸附劑，亦可包含其他色素。作為其他色素，可列舉不具有結合基之色素。
又，色素13亦可除上述色素以外包含1種或2種以上添加劑。作為該添加劑，例如可列舉抑制色素中之化合物之聚集之聚集抑制劑，具體而言，為化學式(14)所表示之膽酸系化合物等。該等可單獨使用，亦可將複數種混合使用。
(式中，R91為酸性基或具有烷氧基矽烷基之烷基。R92表示鍵結於化學式中之構成類固醇骨架之任一碳原子之基，且為羥基、鹵基、烷基、烷氧基、芳基、雜環基、醯基、醯氧基、氧羰基、側氧基、酸性基或烷氧基矽烷基、或該等之衍生物，該等可相同亦可不同；t為1以上且5以下之整數；化學式中之構成類固醇骨架之碳原子與碳原子 之間之鍵可為單鍵，亦可為雙鍵)
對向電極20例如為於導電性基板21設置有導電層22者，且作為正極對外部電路發揮功能。作為導電性基板21之材料，例如可列舉與作用電極10之導電性基板11之基板11A之材料相同者。導電層22包含1種或2種以上之導電材、及視需要之黏結材。
作為用於導電層22之導電材，例如可列舉：鉑、金、銀、銅(Cu)、銠(Rh)、釕(Ru)、鋁(Al)、鎂(Mg)或銦(In)等金屬、碳(C)、或導電性高分子等。又，作為用於導電層22之黏結材，例如可列舉：丙烯酸系樹脂、聚酯樹脂、酚樹脂、環氧樹脂、纖維素、三聚氰胺樹脂、氟彈性體或聚醯亞胺樹脂等。再者，對向電極20例如亦可為導電層22之單層構造。
含電解質之層30例如包含具有氧化還原對之氧化還原電解質。作為氧化還原電解質，例如可列舉：I-/I3 -系、Br-/Br3 -系、醌/對苯二酚系、Co錯合物系或硝醯自由基化合物系等。具體而言，為將碘化物鹽與碘單質組合而成者、或將溴化物鹽與溴單質組合而成者等將鹵化物鹽與鹵素單質組合而成者等。作為該鹵化物鹽，可列舉：鹵化鋰、鹵化銫、鹵化四級烷基銨類、鹵化咪唑鎓類、鹵化噻唑鎓類、鹵化唑鎓類、鹵化喹啉鎓類或鹵化吡啶鎓類等。具體而言，作為碘化物鹽，例如可列舉：碘化鋰、碘化銫；或碘化四乙基銨、碘化四丙基銨、碘化四丁基銨、碘化四戊基銨、碘化四己基銨、碘化四庚基銨或碘化三甲基苯基銨等碘化四級烷基銨類；或碘化3-甲基咪唑鎓或碘化1-丙基-2,3-二甲基咪唑鎓等碘化咪唑鎓類；或碘化3-乙基-2-甲基-2-噻唑鎓、碘化3-乙基-5-(2-羥基乙基)-4-甲基噻唑鎓或碘化3-乙基-2-甲基苯并噻唑鎓等碘化噻唑鎓類；或碘化3-乙基-2-甲基-苯并唑鎓等碘化唑鎓類；或碘化1-乙基-2-甲基喹啉鎓等碘化喹啉鎓類；或碘化吡啶鎓類等。又，作為溴化物鹽，例如可列舉溴化四級烷基銨等。於將鹵化物 鹽與鹵素單質組合而成者之中，較佳為上述碘化物鹽中之至少1種與碘單質之組合。
又，氧化還原電解質例如亦可為將離子性液體與鹵素單質組合而成者。於此情形時，亦可進而包含上述鹵化物鹽等。作為離子性液體，可列舉可使用於電池或太陽電池等中者，例如可列舉於「Inorg.Chem」1996,35,p1168~1178、「Electrochemistry」2002,2,p130~136、日本專利特表平9-507334號公報、或日本專利特開平8-259543號公報等中所揭示者。其中，作為離子性液體，較佳為具有低於室溫(25℃)之熔點之鹽、或即便具有高於室溫之熔點亦可藉由與其他熔鹽等進行熔解而於室溫下液狀化之鹽。作為該離子性液體之具體例，可列舉以下所示之陰離子及陽離子等。
作為離子性液體之陽離子，例如可列舉：銨、咪唑鎓、唑鎓、噻唑鎓、二唑鎓、三唑鎓、吡咯啶鎓、吡啶鎓、哌啶鎓、吡唑鎓、嘧啶鎓、吡鎓、三鎓、鏻、鋶、咔唑鎓、吲哚鎓、或該等之衍生物。該等可單獨使用，亦可將複數種混合使用。具體而言，可列舉：1-甲基-3-丙基咪唑鎓、1-丁基-3-甲基咪唑鎓、1,2-二甲基-3-丙基咪唑鎓或1-乙基-3-甲基咪唑鎓等。
作為離子性液體之陰離子，可列舉：AlCl4 -或Al2Cl7 -等金屬氯化物；或PF6 -、BF4 -、CF3SO3 -、N(CF3SO2)2 -、F(HF)n -或CF3COO-等含氟物離子；或NO3 -、CH3COO-、C6H11COO-、CH3OSO3 -、CH3OSO2 -、CH3SO3 -、CH3SO2 -、(CH3O)2PO2 -、N(CN)2 -或SCN-等非氟化合物離子；或碘化物離子或溴化物離子等鹵化物離子。該等可單獨使用，亦可將複數種混合使用。其中，作為該離子性液體之陰離子，較佳為碘化物離子。
於含電解質之層30中，可使用使上述氧化還原電解質溶解於溶劑而成之液狀之電解質(電解液)，亦可使用使電解液保持於高分子物 質中而成之固體高分子電解質。又，亦可使用將電解液與碳黑等粒子狀之碳材料混合而包含之擬固體狀(糊狀)之電解質。再者，於為包含碳材料之擬固體狀之電解質時，由於碳材料具有催化氧化還原反應之功能，故而電解質中可不含鹵素單質。此種氧化還原電解質亦可包含溶解上述鹵化物鹽或離子性液體等之有機溶劑之任意1種或2種以上。作為該有機溶劑，可列舉電化學性惰性者，例如可列舉：乙腈、四氫呋喃、丙腈、丁腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、戊腈、碳酸二甲酯、碳酸甲酯乙酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、N-甲基吡咯啶酮、戊醇、喹啉、N,N-二甲基甲醯胺、γ-丁內酯、二甲基亞碸或1,4-二烷等。
又，於含電解質之層30中，亦可為了光電轉換元件之發電效率提昇、耐久性提昇等而添加非圓環狀糖類(日本專利特開2005-093313號公報)、吡啶系化合物(日本專利特開2003-331936號公報)、脲衍生物(日本專利特開2003-168493號公報)、層狀黏土礦物(日本專利特表2007-531206號公報)、二亞苄基-D-山梨糖醇、膽固醇衍生物、胺基酸衍生物、反-(1R,2R)-1,2-環己烷二胺之烷基醯胺衍生物、烷基脲衍生物、N-辛基-D-葡萄糖醯胺苯甲酸酯、雙頭型胺基酸衍生物、四級銨衍生物等。
該光電轉換元件中，若對擔載於作用電極10之色素13照射光(太陽光、或與太陽光同等之紫外光、可見光或近紅外光)，則吸收該光並得到激發之色素13將電子注入金屬氧化物半導體層12。該電子移動至鄰接之導電層11B之後經由外部電路到達對向電極20。另一方面，於含電解質之層30中，為了將伴隨電子之移動而被氧化之色素13恢復(還原)至基底狀態，電解質被氧化。該被氧化之電解質藉由接收到達上述對向電極20之電子而得以還原。以此方式，作用電極10及對向電極20間之電子之移動與伴隨其之含電解質之層30中之氧化還原反應反 覆進行。藉此，產生連續之電子之移動，恆定地進行光電轉換。
本發明之光電轉換元件例如可如以下般進行製造。
首先，製作作用電極10。起初，藉由電解析出法或焙燒法於導電性基板11之形成有導電層11B之面形成具有多孔質構造之金屬氧化物半導體層12。於藉由電解析出法形成之情形時，例如將包含成為金屬氧化物半導體材料之金屬鹽之電解浴一面進行藉由氧氣或空氣之起泡，一面設為特定之溫度，於其中浸漬導電性基板11，並於相對電極之間施加固定之電壓。藉此，使金屬氧化物半導體材料以具有多孔質構造之方式析出至導電層11B上。此時，亦可使相對電極於電解浴中適當運動。又，於藉由焙燒法形成之情形時，例如將藉由使金屬氧化物半導體材料之粉末分散於分散介質而製備之金屬氧化物漿料塗佈於導電性基板11並使之乾燥，其後進行焙燒，從而使其具有多孔質構造。繼而，製備有機溶劑中溶解有包含(A)增感色素及(B)共吸附劑之色素13之色素溶液。藉由將形成有金屬氧化物半導體層12之導電性基板11浸漬於該色素溶液，而使色素13擔載於金屬氧化物半導體層12。
上述色素溶液中之(A)增感色素之濃度較佳為0.01~1mM，更佳為0.05~0.5mM。又，上述色素溶液中之(B)共吸附劑之濃度較佳為0.01~20mM，更佳為0.05~10mM。上述色素溶液所使用之有機溶劑只要為可溶解(A)增感色素及(B)共吸附劑者，則並無特別限制，作為具體例，可列舉：甲苯、苯、二甲苯等烴類；甲醇、乙醇、第三丁醇等醇類；甲基溶纖素、乙基溶纖素、丁基溶纖素、二乙二醇丁醚等醚醇類；丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、二丙酮醇等酮類；乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸甲氧基乙酯等酯類；丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯等丙烯酸酯類；2,2,3,3-四氟丙醇等氟化醇類；二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿等氯化烴類；乙腈、四氫呋喃等；該等有機溶劑可任意地進行混合。較佳為甲苯、乙腈、醇類，進而較佳為乙腈、醇類。
繼而，藉由於導電性基板21之單面形成導電層22而製作對向電極20。導電層22例如藉由濺鍍導電材而形成。
最後，將作用電極10之擔載有色素13之面與對向電極20之形成有導電層22之面以保持特定之間隔且對向之方式隔著密封劑等間隔件(未圖示)進行貼合，例如，除電解質之注入口以外將整體進行密封。繼而，藉由將電解質注入作用電極10與對向電極20之間後密封注入口，而形成含電解質之層30。藉此，完成圖1及圖2所示之光電轉換元件。
再者，上述光電轉換元件中，針對作用電極10與對向電極20之間設置有含電解質之層30之情形進行了說明，亦可設置固體電荷移動層代替含電解質之層30。於此情形時，固體電荷移動層例如具有固體中之載體移動與導電相關之材料。作為該材料，較佳為電子傳輸材料或電洞(hole)傳輸材料等。
作為電洞傳輸材料，較佳為芳香族胺類、或聯三伸苯衍生物類等，例如可列舉：寡聚噻吩化合物、聚吡咯、聚乙炔或其衍生物、聚(對苯)或其衍生物、聚(對苯乙炔)或其衍生物、聚噻吩乙炔或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚甲苯胺或其衍生物等有機導電性高分子等。
又，作為電洞傳輸材料，例如亦可使用p型無機化合物半導體。該p型無機化合物半導體之帶隙較佳為2eV以上，進而，更佳為2.5eV以上。又，p型無機化合物半導體之游離電位就可還原色素之電洞之條件而言，必須小於作用電極10之游離電位。p型無機化合物半導體之游離電位之較佳範圍因使用之色素而不同，該游離電位較佳為4.5eV以上且5.5eV以下之範圍內，進而，更佳為4.7eV以上且5.3eV以下之範圍內。
作為p型無機化合物半導體，例如可列舉包含1價銅之化合物半 導體等。作為包含1價銅之化合物半導體之一例，有CuI、CuSCN、CuInSe2、Cu(In,Ga)Se2、CuGaSe2、Cu2O、CuS、CuGaS2、CuInS2、CuAlSe2等。作為其他p型無機化合物半導體，例如可列舉GaP、NiO、CoO、FeO、Bi2O3、MoO2或Cr2O3等。
作為此種固體電荷移動層之形成方法，例如有於作用電極10上直接形成固體電荷移動層之方法，亦可於其後形成賦予對向電極20。
包含有機導電性高分子之電洞傳輸材料例如可藉由真空蒸鍍法、澆鑄法、塗佈法、旋轉塗佈法、浸漬法、電解聚合法或光電解聚合法等手法導入電極內部。於為無機固體化合物之情形時，亦可例如藉由澆鑄法、塗佈法、旋轉塗佈法、浸漬法或電鍍法等手法導入電極內部。以此方式形成之固體電荷移動層(特別是具有電洞傳輸材料者)之一部分較佳為部分地滲透於金屬氧化物半導體層12之多孔質構造之間隙，成為直接接觸之形態。
(A)增感色素及(B)共吸附劑之組合於設置固體電荷移動層代替含電解質之層30之光電轉換元件中，亦可與設置含電解質之層30之情形同樣地提昇轉換效率。
本發明之光電轉換元件之使用用途不限於上述太陽電池之用途，亦可為其他用途。作為其他用途，例如可列舉光感測器等。
[實施例]
以下，列舉本發明所使用之(B)共吸附劑之合成例、本發明之擔載體(作用電極)之實施例及比較例，對本發明進行詳細說明，但本發明不受該等例任何限定。
藉由以下合成例1合成上述化合物No.1。
(合成例1)化合物No.1之合成
將1-甲基咪唑(東京化成)(5.07mmol)、11-碘十一酸(6.09mmol)、及四氫呋喃(6g)加入反應燒瓶，使之於加熱回流條件下反應 3小時。其後，於反應燒瓶中加入己烷，並過濾析出之結晶，而獲得白色固體1.33g(產率67%)。使用1H-NMR、IR確認所獲得之固體為化合物No.1。將資料示於[表1]~[表3]。
(合成例2~8)化合物No.2~4、19~22之合成
使用與目標化合物對應之咪唑化合物及鹵烷基羧酸，除此以外，以與合成例1相同之手法合成化合物No.2~4。又，藉由使KPF6、三氟甲磺酸鉀、四氟硼酸鈉、雙(三氟甲磺醯)亞胺鉀與化合物No.1進行鹽交換反應，分別合成化合物No.19~22。將資料示於[表1]~[表3]。再者，合成例5~8之產率表示關於鹽交換反應之產率，又，將19F-NMR之資料示於[表4]。
<氧化鈦載體之製造(導電性基板11)>
準備包含縱2.0cm×橫1.5cm×厚1.1mm之導電性玻璃基板(F-SnO2)之導電性基板11。繼而，以圍成縱0.5cm×橫0.5cm之四角形之方式將厚度70μm之遮蔽膠帶貼於導電性基板11，將金屬氧化物漿料3cm3以成為均勻厚度之方式塗佈於該四角形之部分並使之乾燥。作為金屬氧化物漿料，使用氧化鈦漿料(TiO2，Solaronix公司製造之Ti-Nanoxide D)。繼而，剝取導電性基板11上之遮蔽膠帶，藉由電爐將該基板於450℃下進行焙燒，而形成厚度約5μm之金屬氧化物半導體層12。
<氧化鋅載體(作用電極)之製造(導電性基板11)>
藉由與上述氧化鈦載體相同之手法，而形成以將氧化鋅粉末(平均粒徑20nm，堺化學工業公司製造之FINEX-50)代替氧化鈦粉末製成金屬漿料而製作的氧化鋅作為載體之導電性基板11。
(實施例及比較例)
將作為(A)增感色素及(B)共吸附劑之[表5]記載之化合物以成為特定濃度之方式溶解於乙醇，而製備色素溶液。繼而，將上述製造之氧化鈦載體或氧化鋅載體於上述色素溶液中浸漬2小時，而製作作用電極10。
<光電轉換元件之製造及轉換效率評價>
如圖1所示，使製作之作用電極10、與將石墨微粒子(導電層22)塗佈於作為導電性基板21之ITO電極(西野田電工(股)製造)上製作而成之對向電極20隔著間隔件(63μm)而對向，於該等之間配置含電解質之層30，並利用夾具將該等固定，使特定之電解液1或電解質2滲透至含電解質之層30，而製作光電轉換元件。利用開口部1cm2之光罩覆蓋元件上部，利用AM-1.5G、100mW/cm2之太陽模擬器測定光電轉換效率η(%)。
上述表5中，(A)及(B)之下段表示色素溶液中之(A)、(B)之濃度。又，表5中之電解液1~3之組成如下。
<電解液之組成>
電解液1：對乙腈分別以成為特定之濃度之方式混合碘(0.05M)、碘化鋰(0.5M)而成者。
電解液2：對乙腈分別以成為特定之濃度之方式混合碘(0.05M)、碘化鋰(0.5M)、4-第三丁基吡啶(0.5M)而成者。
電解液3：對乙腈分別以成為特定之濃度之方式混合[Co(bpy)3](PF6)2(0.22M)、[Co(bpy)3](PF6)3(0.022M)而成者。
根據實施例及比較例明確：本發明之擔載體藉由併用(A)增感色素及(B)上述通式(1)所表示之共吸附劑而提昇轉換效率。
根據以上結果，明確本發明之擔載體於用作光電轉換元件用之電極之情形時表現較高之轉換效率，故而有用。

Claims (5)

  1. 一種擔載體，其係擔載色素(A)及下述通式(1)所表示之共吸附劑(B)而成： (式中，環A表示5或6員環之雜環，亦可進而與其他環式基進行縮環，環A中之氫原子可經鹵素原子、氰基、硝基、-OR2基、-SR2基或者具有取代基或未經取代之烴基取代，Z表示被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONR3-、-NR3CO-或-Z1-中斷0~3次之2價之脂肪族烴基，Z1表示2價之芳香族基，R1表示選自羧酸基、磺酸基、磷酸基及膦酸基中之基，R2及R3分別獨立表示氫原子或者具有取代基或未經取代之烴基；Anm-表示m價之陰離子，m表示1或2之整數；p表示將電荷保持為中性之係數)。
  2. 如請求項1之擔載體，其中共吸附劑(B)係以下述通式(2)表示： (式中，R4、R5、R6及R7表示氫原子、鹵素原子、氰基、硝 基、-OR2基、-SR2基或者具有取代基或未經取代之烴基，R6與R7可相互連結形成環，Z、Z1、R1、R2、R3、Anm-、p表示與上述通式(1)相同之基)。
  3. 如請求項1或2之擔載體，其中Z表示之2價之脂肪族烴基之碳原子數為7~15。
  4. 一種光電轉換元件，其具備具有如請求項1至3中任一項之擔載體之電極。
  5. 一種色素增感型太陽電池，其具備如請求項4之光電轉換元件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2688783A1 (fr) 1992-03-23 1993-09-24 Rhone Poulenc Chimie Nouveaux borates d'onium ou de complexe organometallique amorceurs cationiques de polymerisation.
JP2853902B2 (ja) 1993-02-03 1999-02-03 帝人株式会社 プロスタサイクリン類を活性成分として含有する外用皮膚血流量増加剤
EP0718288B8 (fr) 1994-12-21 2005-10-26 Hydro Quebec Sels liquides hydrophobes, leur préparation et leur application en électrochimie
FR2784025B1 (fr) 1998-10-02 2002-10-31 Rhodia Chimie Sa Composition dentaire a base d'une silicone fonctionnalisee reticulable/polymerisable par voie cationique
JP4095289B2 (ja) 2001-11-30 2008-06-04 Ｔｄｋ株式会社 色素増感型太陽電池
JP4019139B2 (ja) 2002-05-13 2007-12-12 独立行政法人産業技術総合研究所 ２−ｎ−プロピルピリジンを含む電解質溶液を用いた光電変換素子及びそれを用いた色素増感型太陽電池
JP4173699B2 (ja) 2002-07-18 2008-10-29 株式会社Ａｄｅｋａ 光学フィルター用光吸収剤及び光学フィルター
JP2005093313A (ja) 2003-09-19 2005-04-07 Toyo Ink Mfg Co Ltd 色素増感型光電変換素子用電解質組成物、それを用いた光電変換素子。
WO2005096392A2 (en) 2004-03-31 2005-10-13 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Electrolyte for photovoltaic device as well as photovoltaic device and dye-sensitized solar cell including that electrolyte
EP1622178A1 (en) 2004-07-29 2006-02-01 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) 2,2 -Bipyridine ligand, sensitizing dye and dye sensitized solar cell
JP4591131B2 (ja) 2005-03-11 2010-12-01 ソニー株式会社 色素増感光電変換素子およびその製造方法ならびに電子装置およびその製造方法ならびに電子機器
JP2007112854A (ja) 2005-10-18 2007-05-10 Adeka Corp 熱感受性カチオン重合開始剤および熱重合性組成物
JP5558103B2 (ja) 2007-11-01 2014-07-23 株式会社Ａｄｅｋａ 塩化合物、カチオン重合開始剤およびカチオン重合性組成物
JP5350106B2 (ja) * 2008-07-28 2013-11-27 キヤノン株式会社 ナノ粒子−分散剤複合体、ナノ粒子分散液およびナノ粒子−マトリックス材料複合体
US20130206234A1 (en) 2010-10-12 2013-08-15 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Electrolyte for photoelectric conversion element, and photoelectric conversion element and dye-sensitised solar cell using same
JP5893390B2 (ja) * 2011-03-31 2016-03-23 富士フイルム株式会社 光電変換素子及び色素増感太陽電池
JP2013149446A (ja) 2012-01-18 2013-08-01 Konica Minolta Inc 光電変換素子およびこれを用いた太陽電池
JP6140940B2 (ja) 2012-06-14 2017-06-07 大阪瓦斯株式会社 光電変換素子用光電極及びその製造方法
JP2014110133A (ja) 2012-11-30 2014-06-12 Fujikura Ltd 低照度用色素増感太陽電池
CN108028137B (zh) * 2015-09-17 2020-02-21 富士胶片株式会社 光电转换元件、染料敏化太阳能电池、色素组合物及氧化物半导体电极

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