WO2012133859A1 - 太陽電池用電極体及びその製造方法、この電極体を備えた太陽電池 - Google Patents

太陽電池用電極体及びその製造方法、この電極体を備えた太陽電池 Download PDF

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electrode
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真人 跡部
康治 中林
健治 町田
積洋 武田
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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell electrode body excellent in heat resistance, which can be used as a component of both an organic thin film solar cell and a dye-sensitized solar cell, and a method for producing the same.
  • the present invention also relates to a solar cell provided with this electrode body.
  • Organic solar cells which are roughly divided into organic thin-film solar cells and dye-sensitized solar cells, are less resource-constrained, less expensive, and less expensive to produce than silicon-based solar cells and compound-based solar cells. Since it is simple, production costs can be kept low, and it has advantages such as being lightweight and flexible.
  • Organic thin-film solar cells have a structure in which a photoelectric conversion layer including a hole transporter (p-type semiconductor) and an electron transporter (n-type semiconductor) is sandwiched between an anode and a cathode.
  • a transparent electrode in which a deposited layer of semiconductor ceramics such as tin-doped indium oxide (ITO) or fluorine-doped tin oxide (FTO) is formed on the surface of a transparent substrate such as glass is used as the anode, and the work is smaller than that of ITO or FTO.
  • a metal electrode such as an aluminum film having a function or a magnesium-silver alloy film is used as a cathode.
  • the photoelectric conversion layer When the photoelectric conversion layer is irradiated with light through the transparent electrode, electrons and holes are generated in the photoelectric conversion layer, the holes are on the anode side through the hole transporter, and the electrons are the electron transporter. Are transported separately to the cathode side via
  • the performance of the organic thin film solar cell is influenced not only by the photoelectric conversion layer but also by the interface between the anode and the photoelectric conversion layer.
  • the hole transport efficiency from the photoelectric conversion layer to the anode decreases due to poor smoothness and adhesion between the anode and the photoelectric conversion layer, but this reduces the short-circuit current density of the solar cell, Reduce conversion efficiency.
  • a hole extraction layer composed of a conductive polymer layer having a hole transport ability is provided between the anode and the photoelectric conversion layer. This hole extraction layer mainly functions to smooth the surface of the anode and reduce the interface resistance between the photoelectric conversion layer and the anode.
  • polythiophene in particular, a layer made of polystyrene sulfonate of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) has been frequently used (hereinafter, 3,4-ethylenedioxythiophene is used).
  • Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) is represented by “EDOT”
  • poly (3,4-ethylenedioxythiophene) is represented by “PEDOT”
  • polystyrene sulfonic acid is represented by “PSS”
  • poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate Is represented as “PEDOT: PSS”.
  • Non-Patent Document 1 (Solar Energy Materials & Solar Cells 94 (2010) 623-628) forms a hole extraction layer by spin-coating a PEDOT: PSS aqueous dispersion on an anode made of an ITO glass electrode. Then, a hole transporter layer made of copper-phthalocyanine, an electron transporter layer made of fullerene, a hole block layer made of a lithium fluoride thin film, and a cathode made of an aluminum film were formed in this order by vacuum deposition. A thin film solar cell is disclosed.
  • the PEDOT: PSS hole extraction layer significantly improves the unevenness of the ITO glass electrode surface, and the hole transport efficiency from the photoelectric conversion layer to the anode is remarkably improved. Reported a significant increase.
  • an electrolyte layer containing a pair of oxidizing species and reducing species converts a cathode having a semiconductor layer containing a dye as a photosensitizer, and converts the oxidizing species in the electrolyte layer into reducing species. It has a structure sandwiched between an anode having a catalyst layer.
  • an electrode in which an oxide semiconductor layer carrying a dye such as a ruthenium complex is formed on a transparent electrode as described above is used as a cathode, and Pt is sputtered or vacuumed on a substrate such as the transparent electrode or steel as described above.
  • An electrode deposited by vapor deposition or the like is used as the anode.
  • the dye When light is irradiated onto the dye of the semiconductor layer through the transparent electrode, the dye absorbs light energy to be in an excited state and emits electrons toward the semiconductor. The emitted electrons move from the semiconductor layer to the transparent electrode, and further move from the transparent electrode to the anode via the external circuit.
  • the Pt catalyst layer of the anode is excellent in catalytic ability to convert the oxidized species of the electrolyte layer into reduced species, but is expensive and has problems of insufficient durability against I ⁇ ions in the presence of moisture. is doing. Therefore, a conductive material that can be used as an alternative to the Pt catalyst layer has been studied, and the use of a polythiophene layer, particularly a PEDOT: PSS layer, has been studied so far.
  • Non-Patent Document 2 Electrochemistry 71, No.
  • the PEDOT: PSS layer is a conductive polymer layer that has been studied as a hole extraction layer in an organic thin film solar cell and as a catalyst layer in an anode of a dye-sensitized solar cell.
  • the PEDOT: PSS layer exhibits high water absorption.
  • Non-Patent Document 1 discloses that when an organic thin-film solar cell having a PEDOT: PSS hole extraction layer is left in an air at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 55% without being irradiated with light, the PEDOT: PSS layer is removed from the atmosphere. It has been reported that the characteristics of solar cells deteriorate rapidly because water vapor is absorbed to increase sheet resistance. Further, since PSS is a substance that easily diffuses, there is a concern that it may diffuse and react with other components of the solar cell. Furthermore, since the PEDOT: PSS aqueous dispersion for forming the hole extraction layer is an acidic substance having a pH of less than 3, it may corrode other components of the solar cell.
  • the anode of the dye-sensitized solar cell is particularly required to have a catalytic ability to reduce the oxidized species of the electrolyte layer.
  • Non-Patent Document 2 not only polyaniline electrodes and polypyrrole electrodes but also PEDOT: Even in the case of a PSS electrode, the reduction reaction of I 3 ⁇ does not easily occur, so that it is difficult to sufficiently regenerate I ⁇ , and it does not have satisfactory performance as an anode of a dye-sensitized solar cell.
  • each component of the solar cell may experience a high temperature during the manufacturing process of the solar cell, and it is also assumed that the solar cell is used outdoors in extreme heat, so it is sufficient for each component of the solar cell. Heat resistance is required.
  • the PEDOT: PSS layer that has been studied so far as a hole extraction layer of an organic thin-film solar cell or a catalyst layer of an anode of a dye-sensitized solar cell does not have satisfactory heat resistance.
  • an object of the present invention is to provide a solar cell electrode body that can be used as a component of both an organic thin-film solar cell and a dye-sensitized solar cell and has excellent heat resistance, and a method for producing the same. .
  • non-sulfonic acid organic compounds are used as dopants for conductive polymers obtained from thiophenes having substituents at the 3-position and 4-position (hereinafter referred to as “substituted thiophenes”). It has been found that the above object can be achieved by selecting an anion generated from a compound having a molecular weight of 200 or more.
  • the “non-sulfonic acid organic compound” means an organic compound having no sulfonic acid group and / or sulfonic acid group.
  • the present invention first provides an electrode body for a solar cell comprising a substrate having at least a conductive portion on the surface, and a conductive polymer layer laminated on the conductive portion of the substrate,
  • the conductive polymer layer is generated from a polymer composed of at least one substituted thiophene, and at least one compound that is a non-sulfonic acid organic compound as a dopant for the polymer and the molecular weight of the anion of the compound is 200 or more And an anion for the solar cell.
  • the conductive polymer layer in the solar cell electrode body of the present invention has an excellent hole transport ability and an excellent catalytic ability to convert the oxidized species of the redox couple to reduced species. Moreover, this conductive polymer layer is stable against moisture in the air and has excellent heat resistance.
  • This conductive polymer layer contains, as a dopant, an anion generated from a non-sulfonic acid organic compound having a molecular weight of 200 or more.
  • the non-sulfonic acid organic compound is borodisalicylic acid, borodisalicylate, formula (I) or formula (II).
  • m means an integer of 1 to 8, preferably an integer of 1 to 4, particularly preferably 2
  • n means an integer of 1 to 8, preferably an integer of 1 to 4, particularly preferably 2.
  • the anion of these non-sulfonic acid organic compounds gives a conductive polymer layer particularly excellent in heat resistance. Of these, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidate is preferred.
  • the monomer constituting the conductive polymer is particularly limited as long as it is a compound selected from the group consisting of substituted thiophenes, that is, thiophenes having substituents at the 3-position and 4-position. No. The substituents at the 3-position and 4-position of the thiophene ring may form a ring together with the carbons at the 3-position and 4-position.
  • the monomer is EDOT
  • a conductive polymer layer excellent in environmental stability and light transmittance (transparency) is obtained, and it is preferable to use a transparent substrate as a substrate. It is preferable because an electrode body for solar cell excellent in the above can be obtained.
  • a transparent substrate can be obtained by providing a transparent semiconductor ceramic layer such as ITO, tin oxide, or FTO on the surface of a transparent and insulating glass substrate or plastic substrate by vapor deposition or coating.
  • the electrode body for a solar cell of the present invention is an electrolysis using a transparent polymerization solution containing the above-mentioned non-sulfonic acid organic compound in a specific range as a supporting electrolyte in water as a solvent and a substituted thiophene as oil droplets. It can be suitably obtained by polymerization.
  • the "transparent polymerization solution” means a polymerization solution in which 90% or more of the total number of oil droplets of substituted thiophene dispersed in the polymerization solution have a diameter of 250 nm or less. .
  • the size of the oil droplet can be measured by a dynamic light scattering method.
  • an emulsion dispersion in which the substituted thiophene is dispersed as oil droplets in water is obtained.
  • the turbid dispersion is irradiated with higher frequency ultrasonic waves, the size (diameter) of the substituted thiophene oil droplets can be easily reduced, and a transparent dispersion in which the entire dispersion can be transparent can be easily obtained.
  • Ultrasonic wave means a sound wave having a frequency of 10 kHz or more.
  • non-sulfonic acid organic compound in the specific range described above may be added to any of the phase separation liquid, the emulsion dispersion, and the transparent dispersion. Since this compound acts as a supporting electrolyte in the polymerization solution, it is also referred to as “non-sulfonic acid organic supporting electrolyte”.
  • borodisalicylate ions contained in borodisalicylic acid and borodisalicylate are hydrolyzed into salicylic acid and boric acid which have extremely low solubility in water in water.
  • p-nitrophenol When combined with p-nitrophenol, p-nitrophenol is added almost simultaneously with borodisalicylic acid and / or borodisalicylate, or p-nitrophenol is added with borodisalicylic acid and / or borodisalicylate. Add earlier.
  • the present invention is also a method for producing the solar cell electrode body, (A)
  • the composition contains water as a solvent, substituted thiophene as a monomer dispersed in water as oil droplets, and the non-sulfonic acid organic compound, and is transparent
  • a preparation step for obtaining a polymerization solution (A1) adding substituted thiophene to water to obtain a phase separation liquid in which water and substituted thiophene are phase-separated; (A2) a step of dispersing the substituted thiophene as oil droplets by irradiating the phase separation liquid with ultrasonic waves to obtain an emulsion dispersion; (A3) reducing the size of the substituted thiophene oil droplets by irradiating the emulsion dispersion with an ultrasonic wave having a frequency higher than the ultrasonic frequency in the step (a2) to obtain a transparent dispersion; (A4) adding the non-s
  • the conductive polymer layer is formed with good adhesion on the conductive portion of the substrate by electrolytic polymerization, the interface resistance between the conductive portion of the substrate and the conductive polymer layer is small.
  • the conductive polymer layer obtained by electrolytic polymerization is excellent in hole transport ability, excellent in catalytic ability to convert the oxidized species of the redox couple to reduced species, and excellent in heat resistance.
  • the conductive polymer layer obtained by electrolytic polymerization is stable to moisture in the air, and there is no fear of corroding other components of the solar cell.
  • the step (a2) can be suitably performed by using ultrasonic waves having a frequency of 15 to 200 kHz and having a relatively high output, preferably an output of 4 W / cm 2 or more
  • the step a3) can be preferably carried out by using an ultrasonic wave having a frequency of 1 to 4 MHz and having a relatively high output, preferably an output of 5 W / cm 2 or more.
  • step (a2) Cavitation suitable for reducing the average size of the substituted thiophene oil droplets produced in step 1 until a transparent dispersion can be obtained is less likely to occur.
  • the (a2) step and the (a3) step are each performed once (for example, the (a2) step is an ultrasonic wave having a frequency of 20 kHz and an output of 10 W / cm 2.
  • (A3) step may be performed using ultrasound with a frequency of 1 MHz and an output of 20 W / cm 2 ), but (a2) step may be performed using ultrasound with a different frequency and / or output.
  • step (a3) steps using different frequencies and / or output of the ultrasonic multiple (e.g., following the ultrasonic wave having an output frequency and 20W / cm 2 of 1MHz MHz of using ultrasound having an output frequency and 10 W / cm 2) may be performed.
  • the step (a3) is preferably performed a plurality of times under the condition of increasing the frequency of the ultrasonic wave as the number of times increases.
  • the ultrasonic wave irradiation time in the steps (a2) and (a3) is about 1 minute, an emulsion dispersion or a transparent dispersion liquid can be obtained. It is preferable because droplet aggregation is inhibited and the time until demulsification is prolonged.
  • the ultrasonic irradiation time in step (a2) is preferably in the range of 2 to 10 minutes, and the ultrasonic irradiation time in step (a3) is preferably in the range of 2 to 10 minutes.
  • the electrode body for a solar cell of the present invention can be suitably used as a component of an organic thin film solar cell because the conductive polymer layer formed on the substrate has an excellent hole transport ability. Therefore, the present invention also provides an anode having a conductive portion at least on the surface thereof, a hole extraction layer laminated on the conductive portion of the anode, and a hole transporter laminated on the hole extraction layer. And a cathode laminated on the photoelectric conversion layer, wherein the anode and the hole extraction layer are the solar cell of the present invention. It is related with the organic thin film solar cell characterized by being comprised by the electrode body for water.
  • the electrode body for solar cell of the present invention can also be suitably used as a component of a dye-sensitized solar cell because the conductive polymer layer formed on the substrate has an excellent reduction catalytic ability. Therefore, the present invention also provides a cathode having a semiconductor layer containing a dye as a photosensitizer, an electrolyte layer containing a pair of oxidized species and reduced species laminated on the cathode semiconductor layer, and the electrolyte.
  • a dye-sensitized solar cell comprising a conductive polymer layer that acts as a catalyst that converts the oxidized species stacked on the layer into the reduced species, wherein the anode is for the solar cell of the present invention.
  • the present invention relates to a dye-sensitized solar cell which is constituted by an electrode body.
  • the conductive polymer layer formed on the substrate is excellent in hole transport ability, excellent in catalytic ability to convert oxidized species of the redox couple to reduced species, and in addition to heat resistance. Excellent in properties. Therefore, the electrode body for solar cells of this invention can be used conveniently as a component of both an organic thin film solar cell and a dye-sensitized solar cell.
  • I for the electrode body obtained from the polymerization liquid containing the I - / I 3 - is a cyclic voltammogram of an electrolytic solution containing a redox pair.
  • I for the electrode body obtained from the polymerization solution containing a butyl naphthalene sulfonate sodium and EDOT - / I 3 - is a cyclic voltammogram of an electrolytic solution containing a redox pair. It is a figure which shows the evaluation result as a dye-sensitized solar cell.
  • the electrode body for solar cell of the present invention comprising a substrate having at least a conductive portion on the surface and a conductive polymer layer laminated on the conductive portion of the substrate.
  • the composition contains water as a solvent, substituted thiophene as a monomer dispersed in water as oil droplets, and the non-sulfonic acid organic compound, and is transparent
  • a preparation step for obtaining a polymerization solution (A1) adding substituted thiophene to water to obtain a phase separation liquid in which water and substituted thiophene are phase-separated; (A2) a step of dispersing the substituted thiophene as oil droplets by irradiating the phase separation liquid with ultrasonic waves to obtain an emulsion dispersion; (A3) reducing the size of the substituted thiophene oil droplets by irradiating the emulsion dispersion with an ultrasonic wave having a frequency higher than the ultrasonic frequency in the step (a2) to obtain a transparent dispersion; (A4) adding the non-sulfonic acid organic compound as a supporting
  • step (a1) a monomer is added to water to obtain a phase separation liquid in which water and the monomer are phase separated.
  • the polymerization solution uses water that has a low environmental impact and is economically superior as a solvent, and the monomer uses a substituted thiophene that is hardly soluble in water, that is, a thiophene having substituents at the 3- and 4-positions. To do.
  • the 3-position and 4-position substituents of the thiophene ring may form a ring together with the 3-position and 4-position carbons.
  • monomers that can be used include 3,4-dialkoxythiophene, 3,4-dialkoxythiophene such as 3,4-diethoxythiophene, 3,4-methylenedioxythiophene, EDOT, 3,4- (1 , 2-propylenedioxy) thiophene, 3,4-alkylenedioxythiophene, 3,4-methyleneoxythiathiophene, 3,4-ethyleneoxythiathiophene, 3,4- (1,2-propyleneoxythia) 3,4-alkyleneoxythiathiophene such as thiophene, 3,4-methylenedithiathiophene, 3,4-ethylenedithiathiophene, 3,4- (1,2-propylenedithia) thiophene, etc.
  • a single compound may be used as the monomer, or two or more compounds may be mixed and used. In particular, it is preferable to use EDOT.
  • a supporting electrolyte in addition to adding substituted thiophene to water, a supporting electrolyte can be added (step (a4)).
  • a non-sulfonic acid organic compound having an anion molecular weight of 200 or more is used as the supporting electrolyte.
  • Such non-sulfonic acid organic supporting electrolytes include borodisalicylic acid, borodisalicylate, formula (I) or formula (II).
  • m means an integer of 1 to 8, preferably an integer of 1 to 4, particularly preferably 2
  • n means an integer of 1 to 8, preferably an integer of 1 to 4, particularly preferably 2.
  • o means 2 or 3 and salts thereof can be preferably used.
  • the salt examples include alkali metal salts such as lithium salt, sodium salt and potassium salt, alkyl ammonium salts such as ammonium salt, ethyl ammonium salt and butyl ammonium salt, dialkyl ammonium salts such as diethyl ammonium salt and dibutyl ammonium salt, and triethyl ammonium salt. And trialkylammonium salts such as tributylammonium salt, and tetraalkylammonium salts such as tetraethylammonium salt and tetrabutylammonium salt. These supporting electrolytes provide a conductive polymer layer that is particularly excellent in heat resistance.
  • alkali metal salts such as lithium salt, sodium salt and potassium salt
  • alkyl ammonium salts such as ammonium salt, ethyl ammonium salt and butyl ammonium salt
  • dialkyl ammonium salts such as diethyl ammonium salt and dibutyl ammoni
  • salts of bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidic acid for example, potassium salt, sodium salt, and ammonium salt are very preferable.
  • borodisalicylic acid and / or borodisalicylate is used at this stage, it is used in combination with p-nitrophenol.
  • the non-sulfonic acid organic supporting electrolyte a single compound may be used, or two or more compounds may be used.
  • the substituted thiophene as a monomer is used in an amount that exceeds the saturated dissolution amount in the polymerization solution, and thus the substituted thiophene that exceeds the saturated dissolution amount in a stationary state is used in an amount that causes phase separation from water.
  • the amount of the substituted thiophene exceeding the saturated dissolution amount may be an amount that can suppress demulsification by ultrasonic irradiation and obtain a transparent dispersion. Not only the type of monomer but also the type and amount of supporting electrolyte, ultrasonic irradiation It also changes depending on conditions. When using EDOT as a monomer, it is generally preferred to add 20-30 mmol of EDOT to water per liter of water.
  • the non-sulfonic acid-based organic supporting electrolyte has an amount that is equal to or lower than the saturation solubility in the polymerization solution and can provide a sufficient current for electrolytic polymerization, preferably 10 per liter of water. Used in concentrations of millimoles and above. If the supporting electrolyte is too thick, the substituted thiophene is difficult to disperse as oil droplets, and it becomes difficult to obtain a transparent dispersion.
  • the supporting electrolyte can be added in the step (a1), but is not limited thereto, and is added between the steps (a2) and (a3) described later or after the step (a3). You can also.
  • the phase separation liquid containing water, a substituted thiophene, and optionally a non-sulfonic acid-based supporting electrolyte, in which water and the substituted thiophene are phase-separated, is then subjected to ultrasonic treatment.
  • the polymerization liquid used for the electrolytic polymerization of substituted thiophene is a transparent polymerization liquid in which the substituted thiophene is dispersed in water as oil droplets, that is, the total number of substituted thiophene oil droplets present in the polymerization liquid. 90% or more of the oil droplets have a diameter of 250 nm or less.
  • the polymerization solution used for the electrolytic polymerization of substituted thiophenes in the present invention can be suitably obtained by carrying out the following step (a2) and the subsequent step (a3).
  • the phase separation liquid obtained in the (a1) step is subjected to ultrasonic treatment to disperse the substituted thiophene as oil droplets to obtain an emulsion dispersion.
  • the substituted thiophene oil droplets having a diameter of several ⁇ m or less are dispersed in water in a highly dispersed state, but more than 10% of the oil droplets have a diameter exceeding 250 nm. The whole liquid appears milky due to light scattering by the oil droplets.
  • an ultrasonic oscillator conventionally known as an ultrasonic cleaner, a cell grinder, or the like can be used without particular limitation.
  • the phase separation liquid is irradiated with ultrasonic waves capable of generating cavitation of several hundred nm to several ⁇ m having a strong mechanical action.
  • the ultrasonic frequency is preferably in the range of 15 to 200 kHz, and particularly preferably in the range of 20 to 100 kHz.
  • the output of the ultrasonic wave is preferably 4 W / cm 2 or more.
  • the ultrasonic irradiation time in step (a2) is not strictly limited as long as the emulsion dispersion can be obtained, but is preferably in the range of 2 to 10 minutes.
  • the longer the irradiation time the more the aggregation of oil droplets of substituted thiophene is inhibited, and the time until demulsification tends to be prolonged.
  • the ultrasonic irradiation time is 10 minutes or more, the oil droplet aggregation inhibition effect is saturated. A trend is observed.
  • the temperature of the phase separation liquid during the ultrasonic irradiation is not particularly limited as long as the composition of the liquid does not change and a stable emulsion dispersion can be obtained, but is generally in the range of 10 to 60 ° C. .
  • the (a2) step may be performed once, for example, using an ultrasonic wave having a frequency of 20 kHz and an output of 10 W / cm 2 , but the (a2) step is performed at a different frequency and / or Or multiple times using ultrasonic power (eg, using an ultrasonic wave having a frequency of 20 kHz and an output of 10 W / cm 2 followed by an ultrasonic wave having a frequency of 50 kHz and an output of 20 W / cm 2 ). It can also be done.
  • Step (a2) Following the step, the emulsion dispersion is irradiated with ultrasonic waves having a frequency higher than the ultrasonic frequency in the step (a2) to reduce the average size of the substituted thiophene oil droplets.
  • a transparent dispersion that is, a dispersion in which 90% or more of the oil droplets of the substituted thiophene have a diameter of 250 nm or less can be obtained.
  • the non-sulfonic acid organic supporting electrolyte is not added to the phase separation liquid, it can be added to the emulsion dispersion before the step (a3) (step (a4)).
  • borodisalicylic acid and / or borodisalicylate is used at this stage, it is used in combination with p-nitrophenol.
  • an ultrasonic oscillator conventionally known for an ultrasonic cleaner, a cell grinder, or the like can be used without particular limitation.
  • cavitation of at least an equivalent size preferably 100 nm or less, may be generated although the mechanical action is weak.
  • Ultrasound that can be used.
  • the ultrasonic frequency is preferably in the range of 1 to 4 MHz, and the output of the ultrasonic wave is preferably 5 W / cm 2 or more. When the ultrasonic frequency exceeds 4 MHz, cavitation no longer occurs.
  • the ultrasonic irradiation time in step (a3) is not strictly limited as long as it is a time for obtaining a transparent dispersion, but is preferably in the range of 2 to 10 minutes.
  • the longer the irradiation time the more the aggregation of oil droplets of substituted thiophene is inhibited, and the time until demulsification tends to be prolonged.
  • the ultrasonic irradiation time is 10 minutes or more, the oil droplet aggregation inhibition effect is saturated. A trend is observed.
  • the temperature of the emulsion dispersion at the time of ultrasonic irradiation is not particularly limited as long as the composition of the liquid does not change and a stable transparent dispersion can be obtained, but it is generally in the range of 10 to 60 ° C. .
  • the (a3) step may be performed once, for example, using an ultrasonic wave having a frequency of 1 MHz and an output of 20 W / cm 2 , but the (a3) step is performed with an ultrasonic wave having a different frequency and / or output.
  • Can be performed multiple times e.g., using an ultrasound with a frequency of 1 MHz and an output of 20 W / cm 2 followed by an ultrasound with a frequency of 2 MHz and an output of 10 W / cm 2
  • step (a3) When the step (a3) is repeated a plurality of times, oil droplets of the substituted thiophene are further subdivided, and a particularly suitable polymerization solution that gives a conductive polymer layer having high conductivity and high transparency can be easily obtained.
  • electrolytic polymerization is carried out using the transparent dispersion obtained in step (a3) as a polymerization liquid.
  • the supporting electrolyte can be added to the transparent dispersion before the electropolymerization (step (a4)).
  • borodisalicylic acid and / or borodisalicylate is used at this stage, it is not necessary to use p-nitrophenol together.
  • (B) Polymerization step The polymerization solution obtained by the preparation step described above introduces a working electrode (substrate of the conductive polymer layer) having a conductive portion at least on the surface and a counter electrode, and conducts electropolymerization, thereby A conductive polymer layer obtained by polymerization of the monomer is formed on the conductive portion of the working electrode to obtain a solar cell electrode body.
  • the kind of working electrode is selected according to the use of the electrode body for solar cells.
  • an electrode body for a solar cell used as an anode and a hole extraction layer of an organic thin film solar cell as a working electrode, at least a conductive portion having a work function larger than that of a cathode used in the organic thin film solar cell
  • the substrate having is selected.
  • a substrate having at least a surface of a semiconductor ceramic layer such as tin-doped indium oxide (ITO), tin oxide, or fluorine-doped tin oxide (FTO) in addition to a metal layer such as gold, silver, cobalt, nickel, or platinum having a high work function
  • the conductive portion may be a single layer or a plurality of layers having different work functions.
  • the conductive polymer layer obtained in this polymerization step is excellent in transparency, it is transparent and insulative glass substrate such as optical glass, quartz glass and non-alkali glass, or transparent such as polyethylene naphthalate, polycarbonate and polyacrylate. It is preferable to use as a working electrode a transparent substrate in which a transparent conductive layer such as ITO, tin oxide, zinc oxide, or FTO is provided on the surface of an insulating plastic substrate by vapor deposition or coating.
  • a transparent conductive layer such as ITO, tin oxide, zinc oxide, or FTO is provided on the surface of an insulating plastic substrate by vapor deposition or coating.
  • a substrate having at least a conductive portion on the surface can be used as a working electrode, and the conductive portion is a single layer.
  • the working electrode There may be a plurality of different types of layers.
  • a conductive plate or foil of platinum, nickel, titanium, steel or the like can be used as the working electrode.
  • a transparent and insulating glass substrate such as optical glass, quartz glass, and alkali-free glass, or polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, etc.
  • a transparent substrate in which a transparent conductive layer made of ITO, tin oxide, zinc oxide, FTO or the like is provided on the surface of a transparent and insulating plastic substrate by vapor deposition or coating.
  • a counter electrode for electrolytic polymerization a plate of platinum, nickel, or the like can be used.
  • the electrolytic polymerization is performed by any one of a constant potential method, a constant current method, and a potential sweep method using a transparent polymerization solution obtained by the preparation step.
  • a potential of 1.0 to 1.5 V is suitable for the saturated calomel electrode, and in the case of the constant current method, it depends on the type of monomer.
  • a current value of 1 to 10000 ⁇ A / cm 2 preferably 5 to 500 ⁇ A / cm 2 , more preferably 10 to 100 ⁇ A / cm 2 is suitable, and depends on the type of monomer when using the potential sweep method. It is preferable to sweep the range of ⁇ 0.5 to 1.5 V with respect to the saturated calomel electrode at a speed of 5 to 200 mV / sec.
  • Electropolymerization using a polymer solution that is transparent allows the electropolymerization to proceed smoothly by direct charge transfer between the minute oil droplets of the monomer in the polymer solution and the conductive part of the working electrode.
  • a conductive polymer layer in which polymer particles having a size approximately equal to the size of the droplets, and thus polymer particles that appear to be transparent, are densely integrated is formed on the conductive portion of the working electrode.
  • this conductive polymer layer contains the anion of the above-mentioned non-sulfonic acid type organic supporting electrolyte as a dopant.
  • the thickness of the conductive polymer layer is generally in the range of 1 to 1000 nm, preferably 5 to 500 nm.
  • the polymerization temperature is not strictly limited, but is generally in the range of 10 to 60 ° C.
  • the polymerization time is generally in the range of 0.6 seconds to 1 hour, preferably 0.6 seconds to 2 minutes, particularly preferably 6 seconds to 1 minute.
  • the transmittance of light transmitted through both the transparent substrate and the conductive polymer layer is about 80% or more, Preferably it is about 85% or more.
  • the conductive polymer layer after electrolytic polymerization is washed with water, ethanol or the like, and dried, whereby the conductive polymer layer having excellent heat resistance is formed on the conductive portion of the substrate with good adhesion.
  • a battery electrode body can be obtained. Since the conductive polymer layer contained in the solar cell electrode body of the present invention is stable to moisture in the air and exhibits a pH near neutrality, the solar cell of the present invention is in the process of manufacturing or using the solar cell. There is no possibility that other structural elements are corroded by the electrode body.
  • the organic thin-film solar cell of the present invention includes an anode having a conductive portion on at least a surface, a hole extraction layer stacked on the conductive portion of the anode, and a hole stacked on the hole extraction layer A photoelectric conversion layer including a transporter and an electron transporter; and a cathode laminated on the photoelectric conversion layer.
  • the electrode body for a solar cell of the present invention can be suitably used as a component in which an anode and a hole extraction layer are integrally laminated, and is a conductive polymer formed on a conductive portion of a substrate.
  • the layer has excellent hole transport ability and heat resistance compared to conventional PEDOT: PSS layers.
  • the photoelectric conversion layer in the organic thin film solar cell includes a hole transporter (p-type semiconductor) and an electron transporter (n-type semiconductor).
  • a hole transporter a compound used as a hole transporter in a conventional organic thin film solar cell can be used without any particular limitation. Examples thereof include polyphenylene and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, and polysilane. And derivatives thereof, polyalkylthiophene and derivatives thereof, porphyrin derivatives, phthalocyanines and phthalocyanine derivatives.
  • an electron transporter a compound used as an electron transporter in a conventional organic thin film solar cell can be used without any particular limitation.
  • Examples include fullerene and fullerene derivatives, carbon nanotubes, polyfluorene derivatives, and perylene derivatives.
  • As the hole transporter and the electron transporter a single compound may be used, or a mixture of two or more kinds may be used.
  • the photoelectric conversion layer may be a bilayer type in which a hole transporter and an electron transporter are stacked in layers, or may be a bulk hetero type in which a hole transporter and an electron transporter are mixed. It may be a pin type in which a layer in which a hole transporter and an electron transporter are mixed is formed between the hole transporter and the electron transporter. In the case of the bilayer type or pin type, a hole transporter is laminated directly on the conductive polymer layer in the solar cell electrode body of the present invention.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer is generally in the range of 1 to 3000 nm, preferably in the range of 1 nm to 600 nm. When the thickness of the photoelectric conversion layer is larger than 3000 nm, the internal resistance of the photoelectric conversion layer is increased, which is not preferable. If the thickness of the photoelectric conversion layer is less than 1 nm, the cathode and the conductive polymer layer may be in contact with each other.
  • a substrate having at least a conductive portion having a work function lower than that of the conductive portion of the substrate (the anode of the organic thin film solar cell) included in the solar cell electrode body of the present invention is used.
  • a substrate having a metal layer or alloy layer of lithium, aluminum, aluminum-lithium alloy, calcium, magnesium, magnesium-silver alloy or the like on at least the surface can be used as the cathode.
  • the conductive portion may be a single layer or a plurality of layers having different work functions.
  • a transparent substrate is used as the cathode.
  • a transparent and insulating glass substrate such as optical glass, quartz glass and non-alkali glass, or ITO on the surface of a transparent and insulating plastic substrate such as polyethylene naphthalate, polycarbonate and polyacrylate
  • a transparent substrate provided with a transparent conductive layer such as tin oxide or FTO by vapor deposition or coating can be preferably used.
  • the organic thin film solar cell can be obtained by a known method using the solar cell electrode body of the present invention.
  • the photoelectric conversion layer may be a vacuum deposition method, a sputtering method, etc. Necessary by laminating a solution obtained by adding a hole transporter and / or an electron transporter to a solvent such as toluene, chlorobenzene, or orthodichlorobenzene by a dry method or a wet method such as spin coating, bar coating, or cast coating.
  • a method of laminating the cathode by vacuum deposition, sputtering, or the like, or a hole transporter between the conductive polymer layer of the solar cell electrode body of the present invention and the conductive portion of the cathode and examples thereof include a method in which a liquid containing an electron transporter is filled and dried by heating.
  • the dye-sensitized solar cell of the present invention includes a cathode having a semiconductor layer containing a dye as a photosensitizer, and an electrolyte layer containing a pair of oxidized and reduced species stacked on the cathode semiconductor layer. And an anode having a conductive polymer layer having a catalytic ability to convert oxidized species laminated on the electrolyte layer into reduced species.
  • the electrode body for a solar cell of the present invention can be suitably used as an anode, and the conductive polymer layer formed on the conductive portion of the substrate can reduce the oxidizing species constituting the redox pair as reducing species. It has sufficient catalytic ability to be converted into
  • the conductive substrate and the semiconductor layer constituting the cathode in the dye-sensitized solar cell the conductive substrate and the semiconductor layer in the conventional dye-sensitized solar cell can be used without any particular limitation.
  • a substrate having at least a conductive portion on the surface can be used, and the conductive portion of the substrate may be a single layer or may include a plurality of different types of layers.
  • a conductive plate or foil of platinum, nickel, titanium, steel, etc. can be used as a substrate, or a transparent and insulating glass substrate such as optical glass, quartz glass, alkali-free glass, or polyethylene.
  • a transparent substrate in which a transparent conductive layer such as ITO, tin oxide or FTO is provided on the surface of a transparent and insulating plastic substrate such as terephthalate, polyethylene naphthalate or polycarbonate by vapor deposition or coating.
  • a transparent substrate is used as the cathode substrate.
  • substrate contained in the electrode body for solar cells of this invention is transparent, a completely transparent type solar cell can also be comprised by using a transparent base
  • the semiconductor layer can be formed using an oxide semiconductor such as titanium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, tin oxide, nickel oxide, calcium titanate, or strontium titanate.
  • an oxide semiconductor such as titanium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, tin oxide, nickel oxide, calcium titanate, or strontium titanate.
  • the oxide semiconductor a single compound may be used, or two or more kinds may be mixed and used. It is preferable to use titanium oxide having high photoelectric conversion efficiency.
  • An oxide semiconductor is usually used in a porous form so that a large amount of dye can be supported on a semiconductor layer.
  • an organic dye or a metal complex dye can be used as the dye that acts as a photosensitizer.
  • organic dye a coumarin-based, cyanine-based, merocyanine-based, phthalocyanine-based, porphyrin-based, or the like can be used, and a coumarin-based dye is preferably used.
  • metal complex dye an osmium complex, a ruthenium complex, an iron complex, or the like can be used. Is preferably used.
  • these dyes a single compound may be used, or a mixture of two or more kinds may be used.
  • the cathode of the dye-sensitized solar cell can be obtained by a known method.
  • a dispersion containing the above-described oxide semiconductor and an organic binder such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or carboxymethyl cellulose on a conductive portion of a substrate is subjected to a wet method such as spin coating, bar coating, or cast coating.
  • a porous layer of an oxide semiconductor is provided on the substrate by baking, and then baking to a solution in which the above-described dye is dissolved in a solvent such as ethanol, isopropyl alcohol, or butyl alcohol
  • the cathode can be obtained by immersing the substrate, taking it out from the immersion liquid after a predetermined time has elapsed, drying it, and supporting the dye on the oxide semiconductor.
  • the thickness of the semiconductor layer is generally in the range of 1 to 100 ⁇ m, preferably 3 to 50 ⁇ m. If the thickness of the semiconductor layer is less than 1 ⁇ m, light absorption may be insufficient. If the thickness of the semiconductor layer is greater than 100 ⁇ m, the distance from which the electrons reach the conductive portion of the base becomes long, and the electrons Is not preferable because of inactivation.
  • the electrolyte solution for forming the electrolyte layer of the dye-sensitized solar cell includes an organic solvent such as acetonitrile, 3-methoxypropionitrile, ethylene glycol, a combination of iodide and iodine constituting an iodine-based redox pair, bromine
  • An electrolytic solution in which a combination of bromide and bromine constituting a system redox pair, a Co (II) polypyridine complex constituting a cobalt complex type redox pair, and the like are dissolved can be used. It is preferable to use a combination of iodide and iodine having high photoelectric conversion efficiency.
  • an electrolyte layer can also be formed with the gel electrolyte pseudo-solidified by adding a gelling agent to the electrolyte solution.
  • a gelling agent When used as a physical gel, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, or the like can be used as a gelling agent.
  • a combination of polyvinyl pyridine and polyvinyl pyridine can be used.
  • the dye-sensitized solar cell can be obtained by a known method using the solar cell electrode body of the present invention.
  • the cathode semiconductor layer and the conductive polymer layer of the solar cell electrode body of the present invention are arranged with a predetermined gap, an electrolyte is injected into the gap, and heated as necessary to form the electrolyte layer By doing so, a dye-sensitized solar cell can be obtained.
  • the thickness of the electrolyte layer is generally in the range of 1 to 10 ⁇ m, excluding the thickness of the electrolyte layer that has penetrated into the semiconductor layer.
  • the semiconductor layer of the cathode may be short-circuited, and if the thickness of the electrolyte layer is more than 10 ⁇ m, the internal resistance increases, which is not preferable.
  • Example 1 Distilled water (50 mL) was introduced into a glass container, and 0.140 g (concentration: 0.02 M) of EDOT was added to this solution to obtain a solution in which EDOT was phase-separated from water. When this liquid was irradiated with ultrasonic waves having a frequency of 20 kHz and an output of 22.6 W / cm 2 for 5 minutes, an emulsion dispersion in which EDOT was dispersed in water as oil droplets was obtained.
  • the size of the EDOT oil droplets in this liquid was measured by a dynamic light scattering method at 25 ° C., the average diameter of the oil droplets was 52.2 nm in number average, and 99.9% of the total number of oil droplets were 250 nm or less. It had a diameter, and 95.2% of the total number had a diameter of 100 nm or less.
  • This solution remained transparent even when left at room temperature for 2 days. In this solution, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidate sodium was dissolved at a concentration of 0.08M to obtain a polymerization solution.
  • An ITO electrode having an area of 1 cm 2 as a working electrode, a platinum mesh having an area of 4 cm 2 as a counter electrode, and a silver-silver chloride electrode as a reference electrode were introduced into the obtained polymerization solution, and 10 ⁇ A / cm 2
  • the constant current electropolymerization was performed for 60 seconds under the following conditions.
  • the working electrode after polymerization was washed with methanol and then dried at 150 ° C. for 30 minutes to obtain an electrode body in which a conductive polymer layer was formed on the ITO electrode.
  • Example 2 The procedure of Example 1 was repeated using ammonium borodisalicylate instead of sodium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidate.
  • Comparative Example 1 On an ITO electrode having an area of 1 cm 2 , 100 ⁇ L of a commercially available PEDOT: PSS aqueous dispersion (trade name Vitron P, manufactured by Starck Co., Ltd.) was cast and spin-coated at a rotation speed of 5000 rpm for 30 seconds. Subsequently, it dried at 150 degreeC for 30 minute (s), and the electrode body in which the conductive polymer layer was formed on the ITO electrode was obtained.
  • PEDOT: PSS aqueous dispersion trade name Vitron P, manufactured by Starck Co., Ltd.
  • An ITO electrode having an area of 1 cm 2 as a working electrode, a platinum mesh having an area of 4 cm 2 as a counter electrode, and a silver-silver chloride electrode as a reference electrode were introduced into the obtained polymerization solution, and 10 ⁇ A / cm 2
  • the constant current electropolymerization was performed for 60 seconds under the following conditions.
  • the working electrode after polymerization was washed with methanol and then dried at 150 ° C. for 30 minutes to obtain an electrode body in which a conductive polymer layer was formed on the ITO electrode.
  • Example 3 The procedure of Example 1 was repeated using sodium p-toluenesulfonate in place of sodium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidate.
  • Comparative Example 4 The procedure of Example 1 was repeated using citric acid instead of sodium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidate.
  • Example 5 The procedure of Example 1 was repeated using potassium nitrate instead of sodium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidate.
  • the light transmittance of the electrode body of Example 2, the electrode body of Comparative Example 1, and the ITO electrode used as a substrate in the production process of these electrode bodies was measured with a visible ultraviolet spectrophotometer. The result is shown in FIG. Since the PEDOT layer in the electrode body of Example 2 is mainly composed of PEDOT particles of 100 nm or less, visible light easily passes through without scattering, and in the visible light region (360 to 830 nm), The light transmittance was almost the same as that of the electrode body.
  • the thickness of the conductive polymer layer and the root mean square roughness (RMS) of the conductive polymer layer were measured with an atomic force microscope.
  • the step at the interface between the conductive polymer layer forming part and the non-formed part (ITO electrode surface) on the ITO electrode was calculated as the film thickness of the polymer layer.
  • the thickness of the polymer layer of the electrode body of Example 2 was 33 nm
  • the thickness of the polymer layer of the electrode body of Comparative Example 1 was 41 nm.
  • the RMS of the surface of the conductive polymer layer was calculated by observing the area of the surface 100 ⁇ 100 ⁇ m 2 at the center of the polymer layer.
  • the polymer layer (RMS: 4.9 nm) of the electrode body of Example 2 has a slightly rougher surface than the polymer layer (RMS: 2.6 nm) of the electrode body of Comparative Example 1, but any polymer.
  • the layer also had a smooth surface.
  • the electrode bodies of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2, 5, and 6 were taken out from the electrolyte solution, washed, and then subjected to thermal aging in air at 150 ° C. for 330 hours to obtain cyclic voltammograms again.
  • Figures 3 to 8 show cyclic voltammograms before and after thermal aging. 3, 4, 5, 6, 7, and 8 are sequentially shown in Example 1 (dopant: bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidate anion) and Example 2 (dopant: borodisalicylic acid). Anion), Comparative Example 1 (dopant: PSS anion), Comparative Example 2 (dopant: butylnaphthalene sulfonate anion), Comparative Example 5 (dopant: nitrate anion) and Comparative Example 6 (dopant: perchlorate anion) The cyclic voltammogram is shown.
  • (A) is an initial cyclic voltammogram
  • (B) is a cyclic voltammogram after thermal aging. It can be judged that the larger the electrochemical response in the cyclic voltammogram, the better the hole transport ability, and the smaller the change in the cyclic voltammogram before and after thermal aging, the better the heat resistance.
  • the electrode body having the PEDOT: PSS layer of Comparative Example 1 has significantly smaller current response and poor electrochemical activity than the other electrode bodies. . Comparing the cyclic voltammograms before and after thermal aging, the electrode bodies of Examples 1 and 2 have a significantly smaller decrease in current response due to thermal experience than the electrode bodies of Comparative Examples 1, 2, 5, and 6. Recognize. Therefore, it was found that the electrode body of the present invention was excellent in hole transport ability and heat resistance.
  • the electrode bodies of Comparative Examples 1 and 2 were compared with those of the electrode bodies of Comparative Examples 5 and 6, the decrease in the current response due to thermal experience was small, but the electrode bodies of Examples 1 and 2 were further It had excellent heat resistance.
  • the electrode body of Example 1 obtained from a polymerization solution containing sodium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidate as a supporting electrolyte showed extremely excellent thermal stability.
  • the electrode body for solar cells of the present invention is superior in the hole transport ability to an electrode body having a conventional PEDOT: PSS layer, and further contains an anion having a bulky sulfonic acid group or sulfonate group as a dopant. It turned out that it is excellent in heat resistance rather than the electrode body which has a PEDOT layer. From this result, it was judged that the electrode body for solar cells of this invention was suitable as a component in an organic thin film solar cell, ie, a component in which the anode and the hole extraction layer were integrated.
  • FIG. 9 shows the cyclic voltammograms obtained from the cyclic electrodes of the ITO electrode used as a substrate in the production of these electrode bodies and the Pt electrode having a Pt layer having an area of 1 cm 2 on the glass plate by sputtering. Shown in comparison with voltammogram.
  • a clear redox wave was not observed in the cyclic voltammogram of the ITO electrode. Two pairs of redox waves were clearly observed in the cyclic voltammograms of the electrode body of Example 1 and the Pt electrode.
  • the negative potential side redox wave is a redox wave corresponding to I 3 ⁇ / I ⁇
  • the positive potential side redox wave is a redox wave corresponding to I 2 / I 3 ⁇ .
  • the reduction wave from I 3 ⁇ to I ⁇ observed around ⁇ 0.2 V with respect to the silver-silver chloride electrode is particularly important. This is because sufficient regeneration of I ⁇ is necessary.
  • the electrode body of Example 1 converts I 3 ⁇ to I ⁇ as compared with the electrode body of Comparative Example 1 having a PEDOT: PSS layer that has been studied as an anode of a dye-sensitized solar cell. It was found that this was an electrode body that was excellent in reducing catalytic ability and could replace the Pt electrode as the anode of a dye-sensitized solar cell.
  • the electrochemical response in the I ⁇ / I 3 ⁇ electrolytic solution was determined by cyclic voltammogram. Then, these electrode bodies were taken out from the electrolytic solution, washed, and then subjected to thermal aging in air at 130 ° C. for 700 hours to obtain a cyclic voltammogram again to evaluate heat resistance.
  • the conditions for obtaining the cyclic voltammogram are the same as the conditions for obtaining the results of FIG.
  • FIG. 10 to 12 show cyclic voltammograms before and after thermal aging.
  • FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12 show, in order, Example 1 (dopant: bis (pentafluoroethanesulfonyl) imidate anion), Example 2 (dopant: borodisalicylate anion), and Comparative Example 2 (dopant: The cyclic voltammogram of the electrode body of butyl naphthalene sulfonate anion) is shown.
  • the conductive polymer layer in the solar cell electrode body of the present invention is excellent in reduction catalytic ability to convert oxidized species (I 3 ⁇ ) to reduced species (I ⁇ ), and also has a bulky sulfonic acid group or sulfone. It turned out that it is excellent in heat resistance rather than the conductive polymer layer which contains the anion which has an acid base as a dopant. From this result, it was judged that the electrode body for solar cells of this invention was suitable as an anode in a dye-sensitized solar cell.
  • Example 3 Distilled water (50 mL) was introduced into a glass container, and 0.140 g (concentration: 0.02 M) of EDOT was added to this solution to obtain a solution in which EDOT was phase-separated from water. To this solution, p-nitrophenol was added at a concentration of 0.02 M and ammonium borodisalicylate at a concentration of 0.08 M, respectively, and an ultrasonic wave having a frequency of 20 kHz and an output of 22.6 W / cm 2 was irradiated for 5 minutes. However, an emulsion dispersion in which EDOT was dispersed in water as oil droplets was obtained.
  • An FTO electrode having an area of 1 cm 2 as a working electrode, a platinum mesh having an area of 4 cm 2 as a counter electrode, and a silver-silver chloride electrode as a reference electrode were introduced into the obtained polymerization solution, and 10 ⁇ A / cm 2
  • the constant current electropolymerization was performed for 60 seconds under the following conditions.
  • the working electrode after polymerization was washed with methanol and then dried at 150 ° C. for 30 minutes to obtain an electrode body (anode) in which a conductive polymer layer was formed on the FTO electrode.
  • Titanium oxide paste (manufactured by JGC Catalysts & Chemicals Co., Ltd.) is applied to the surface of the ITO electrode by a bar coating method so that the film thickness is about 100 ⁇ m, pre-dried at 130 ° C. for 10 minutes, and further baked at 450 ° C. for 30 minutes. As a result, a titanium oxide porous layer was formed on the ITO electrode. Further, after immersing the titanium oxide porous layer in an ethanol solution containing dye N719 at a concentration of 0.2 mM for 3 hours and drying at room temperature, the dye N719 is attached to the titanium oxide porous layer, and dye sensitization is performed. A solar cell cathode was obtained.
  • the obtained cathode and anode were laminated so that the titanium oxide porous layer and the conductive polymer layer were opposed to each other, and the electrolyte layer was impregnated to form an electrolyte layer.
  • the electrolytic solution a solution prepared by dissolving 0.5 M lithium iodide, 0.05 M iodine, and 0.5 M 4-t-butylpyridine in acetonitrile was used. Finally, it was sealed with an epoxy resin to obtain a dye-sensitized solar cell.
  • Comparative Example 7 The cathode obtained in Example 3 and an anode composed of a Pt electrode in which a Pt layer having an area of 1 cm 2 was formed on a steel substrate by sputtering were used so that the titanium oxide porous layer and the Pt layer face each other.
  • the electrolyte layer was formed by laminating and impregnating the gap with an electrolytic solution.
  • As the electrolytic solution a solution prepared by dissolving 0.5 M lithium iodide, 0.05 M iodine, and 0.5 M 4-t-butylpyridine in acetonitrile was used. Finally, it was sealed with an epoxy resin to obtain a dye-sensitized solar cell.
  • Example 3 and Comparative Example 7 were evaluated for current-voltage characteristics under a solar simulator irradiation condition of 100 mW / cm 2 and AM1.5G. The measurement was performed at 20 ° C. while changing the voltage at a speed of 50 mV / s. FIG. 13 shows the results obtained. Table 1 summarizes the short-circuit current, open-circuit voltage, fill factor, and photoelectric conversion efficiency obtained from the measurement results of FIG. Although it did not reach the photoelectric conversion efficiency of the solar cell of Comparative Example 7 using the conventional Pt electrode as an anode, the photoelectric conversion efficiency exceeding 80% of the solar cell of Comparative Example 7 was also obtained in the solar cell of Example 3. .
  • the electrode body for a solar cell of the present invention can be suitably used as a component of both an organic thin film solar cell and a dye-sensitized solar cell.

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Abstract

　有機薄膜太陽電池と色素増感太陽電池の両方の構成要素として使用可能である上に耐熱性に優れた太陽電池用電極体を提供する。　本発明の太陽電池用電極体は、少なくとも表面に導電性部分を有する基体と、該基体の導電性部分の上に積層された導電性ポリマー層と、を備えた太陽電池用電極体であって、上記導電性ポリマー層が、３位と４位に置換基を有するチオフェンから成る群から選択されたモノマーの重合により得られたポリマーと、該ポリマーに対するドーパントとしての、非スルホン酸系有機化合物であって該化合物のアニオンの分子量が２００以上である化合物から発生したアニオンと、を含むことを特徴とする。上記非スルホン酸系有機化合物のアニオンが導電性ポリマー層にドーパントとして含まれることにより、導電性ポリマー層の耐熱性が向上する。

Description

太陽電池用電極体及びその製造方法、この電極体を備えた太陽電池
　本発明は、有機薄膜太陽電池と色素増感太陽電池の両方の構成要素として使用可能である、耐熱性に優れた太陽電池用電極体及びその製造方法に関する。本発明はまた、この電極体を備えた太陽電池に関する。
　有機薄膜太陽電池と色素増感太陽電池とに大別される有機系太陽電池は、シリコン系太陽電池や化合物系太陽電池と比較して、資源的制約が無く、原材料が安価であり、製法が簡便であるため生産コストを低く抑えることができ、軽量で柔軟性をもたせることができるなどの利点を有している。
　有機薄膜太陽電池は、正孔輸送体（ｐ型半導体）と電子輸送体（ｎ型半導体）とを含む光電変換層が陽極と陰極との間に挟みこまれた構造を有している。一般に、ガラスなどの透明基体の表面にスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）などの半導体セラミックスの蒸着層を形成した透明電極が陽極として使用されており、ＩＴＯやＦＴＯより小さい仕事関数を有するアルミニウム膜、マグネシウム－銀合金膜などの金属電極が陰極として使用されている。透明電極を介して上記光電変換層に光が照射されると、光電変換層内に電子と正孔とが生成し、正孔は正孔輸送体を介して陽極側に、電子は電子輸送体を介して陰極側に、それぞれ分離して輸送される。
　ところで、有機薄膜太陽電池の性能は、光電変換層ばかりでなく、陽極と光電変換層との界面によっても影響を受ける。陽極と光電変換層の間の平滑性や密着性の悪さに起因して、光電変換層から陽極への正孔輸送効率が低下するが、このことが太陽電池の短絡電流密度を低下させ、光電変換効率を低下させる。このことを防止する目的で、陽極と光電変換層の間に、正孔輸送能を有する導電性ポリマー層で構成される正孔取り出し層が設けられている。この正孔取り出し層は、主として陽極の表面を平滑化して光電変換層と陽極との界面抵抗を減少させる作用を果たす。
　そして、この正孔取り出し層として、ポリチオフェン、特にポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）のポリスチレンスルホン酸塩から成る層が頻繁に使用されてきた（以下、３，４－エチレンジオキシチオフェンを「ＥＤＯＴ」と表し、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）を「ＰＥＤＯＴ」と表し、ポリスチレンスルホン酸を「ＰＳＳ」と表し、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）のポリスチレンスルホン酸塩を「ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ」と表す）。例えば、非特許文献１（Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　＆　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ　９４（２０１０）６２３－６２８）は、ＩＴＯガラス電極から成る陽極上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水性分散液をスピンコートすることにより正孔取り出し層を形成し、次いで、銅－フタロシアニンから成る正孔輸送体層、フラーレンから成る電子輸送体層、フッ化リチウム薄膜から成る正孔ブロック層、及びアルミニウム膜から成る陰極をこの順番で真空蒸着法により形成した有機薄膜太陽電池を開示している。この文献は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ正孔取り出し層によりＩＴＯガラス電極表面の凹凸が顕著に改善され、光電変換層から陽極への正孔輸送効率が顕著に改善された結果、太陽電池の短絡電流密度が大幅に上昇したことを報告している。
　色素増感太陽電池は、対を成す酸化種と還元種とを含む電解質層が、光増感剤としての色素を含む半導体層を有する陰極と、電解質層中の酸化種を還元種に変換する触媒層を有する陽極との間に挟み込まれた構造を有している。一般に、上述した透明電極の上にルテニウム錯体などの色素を担持した酸化物半導体層を形成した電極が陰極として使用されており、上述した透明電極や鋼などの基体上にＰｔをスパッタリング法、真空蒸着法などにより付着させた電極が陽極として使用されている。透明電極を介して半導体層の色素に光が照射されると、色素が光エネルギーを吸収して励起状態となり、電子を半導体に向けて放出する。放出された電子は半導体層から透明電極へと移動し、さらに透明電極から外部回路を経由して陽極へと移動する。そして、陽極のＰｔ触媒層の作用により電解質層の酸化種（例えばＩ３ －）が陽極から電子を受け取って還元種（例えばＩ－）へと変換され、さらに還元種（例えばＩ－）が色素に電子を放出して酸化種（例えばＩ３ －）へと変換される。
　陽極のＰｔ触媒層は、電解質層の酸化種を還元種に変換する触媒能に優れているが、高価であり、また水分存在下でのＩ－イオンに対する耐久性が十分でないという問題点を有している。そのため、Ｐｔ触媒層の代替となる導電性材料が検討されており、これまでにポリチオフェン層、特にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の使用が検討されてきた。例えば、非特許文献２（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　７１，Ｎｏ．１１（２００３）９４４－９４６）は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリアニリン、及びポリピロールの３種の導電性ポリマー層を備えた電極を選択し、Ｉ－／Ｉ３ －酸化還元対を含む電解液中でのサイクリックボルタモグラムを測定し、Ｐｔ電極のものと比較した結果を報告している。Ｐｔ電極のサイクリックボルタモグラムにはＩ３ －からＩ－への還元波が明瞭に認められるのに対し、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ電極及びポリピロール電極のサイクリックボルタモグラムにはＩ３ －からＩ－への還元波がほとんど認められず、ポリアニリン電極のサイクリックボルタモグラムには酸化還元波自体が全く認められていない。
Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　＆　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ　９４（２０１０）６２３－６２８ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　７１，Ｎｏ．１１（２００３）９４４－９４６
　上述したように、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層は、有機薄膜太陽電池における正孔取り出し層としても色素増感太陽電池の陽極における触媒層としても検討されている導電性ポリマー層である。しかしながら、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層が高い吸水性を示すという問題がある。
　この点について、非特許文献１は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ正孔取り出し層を有する有機薄膜太陽電池を温度２５℃湿度５５％の空気中に光未照射の状態で放置すると、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層が雰囲気から水蒸気を吸収してシート抵抗を増加させるため、太陽電池の特性が急速に劣化することを報告している。また、ＰＳＳは拡散しやすい物質であるため、拡散して太陽電池の他の構成要素と反応することが懸念される。さらに、正孔取り出し層を形成するためのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水性分散液はｐＨが３未満の酸性物質であるため、太陽電池の他の構成要素を腐食させるおそれもある。
　また、色素増感太陽電池の陽極には電解質層の酸化種を還元する触媒能が特に求められるが、非特許文献２に示されているように、ポリアニリン電極やポリピロール電極はもちろんのことＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ電極であっても、Ｉ３ －の還元反応が容易には起こらず、したがってＩ－の十分な再生が困難であり、色素増感太陽電池の陽極として満足のいく性能を有していない。
　さらに、太陽電池の製造過程において太陽電池の各構成要素が高温を経験することがあり、また太陽電池を猛暑時に野外で使用する場合も想定されるため、太陽電池の各構成要素には十分な耐熱性が求められる。しかしながら、有機薄膜太陽電池の正孔取り出し層或いは色素増感太陽電池の陽極の触媒層としてこれまで検討されてきたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層は満足のいく耐熱性を有していない。
　そこで、本発明の目的は、有機薄膜太陽電池と色素増感太陽電池の両方の構成要素として使用可能である上に耐熱性に優れた太陽電池用電極体及びその製造方法を提供することである。
　発明者らは、鋭意検討した結果、３位と４位に置換基を有するチオフェン（以下、「置換チオフェン」と表わす）から得られた導電性ポリマーに対するドーパントとして、非スルホン酸系有機化合物であって該化合物のアニオンの分子量が２００以上である化合物から発生したアニオンを選択することにより、上記目的が達成されることを発見した。なお、「非スルホン酸系有機化合物」とは、スルホン酸基及び／又はスルホン酸塩基を有していない有機化合物を意味する。
　したがって、本発明はまず、少なくとも表面に導電性部分を有する基体と、該基体の導電性部分の上に積層された導電性ポリマー層と、を備えた太陽電池用電極体であって、上記導電性ポリマー層が、少なくとも一種の置換チオフェンから構成されたポリマーと、該ポリマーに対するドーパントとしての、非スルホン酸系有機化合物であって該化合物のアニオンの分子量が２００以上である少なくとも一種の化合物から発生したアニオンと、を含むことを特徴とする太陽電池用電極体に関する。
　本発明の太陽電池用電極体における導電性ポリマー層は、正孔輸送能に優れ、酸化還元対の酸化種を還元種に変換する触媒能にも優れる。また、この導電性ポリマー層は、空気中の水分に対して安定であり、耐熱性にも優れる。
　この導電性ポリマー層には、ドーパントとして、非スルホン酸系有機化合物であってそのアニオンの分子量が２００以上である化合物から発生したアニオンが含まれる。無機化合物から発生したアニオン、或いは、有機化合物であってもスルホン酸基及び／又はスルホン酸塩基を有する化合物から発生したアニオン、或いは、スルホン酸基及び／又はスルホン酸塩基を有していない有機化合物であってもアニオンの分子量が２００未満である化合物から発生したアニオンは、耐熱性に優れた導電性ポリマー層を与えない。
　特に、上記非スルホン酸系有機化合物が、ボロジサリチル酸、ボロジサリチル酸塩、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 （式中、ｍが１～８の整数、好ましくは１～４の整数、特に好ましくは２を意味し、ｎが１～８の整数、好ましくは１～４の整数、特に好ましくは２を意味し、ｏが２又は３を意味する）で表わされるスルホニルイミド酸及びこれらの塩から成る群から選択された化合物であるのが好ましい。これらの非スルホン酸系有機化合物のアニオンは、特に耐熱性に優れた導電性ポリマー層を与える。中でも、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸塩が好ましい。
　本発明の太陽電池用電極体において、導電性ポリマーを構成するモノマーは、置換チオフェン、すなわち、３位と４位に置換基を有するチオフェンから成る群から選択された化合物であれば、特に限定が無い。チオフェン環の３位と４位の置換基は、３位と４位の炭素と共に環を形成していても良い。特にモノマーがＥＤＯＴであると、環境安定性と光透過性（透明性）に優れる導電性ポリマー層が得られるため好ましく、また、基体として透明な基体を使用することにより、光透過性（透明性）に優れる太陽電池用電極体が得られるため好ましい。透明な基体は、透明で絶縁性のガラス基板又はプラスチック基板の表面に、ＩＴＯ、酸化スズ、ＦＴＯなどの透明な半導体セラミックス層を蒸着又は塗布により設けることにより得ることができる。
　本発明の太陽電池用電極体は、溶媒としての水に、上述した特定範囲の非スルホン酸系有機化合物を支持電解質として含み、置換チオフェンを油滴として含む、透明である重合液を用いた電解重合により好適に得ることができる。なお、「透明である重合液」とは、重合液に分散している置換チオフェンの油滴のうち、全数の９０％以上の油滴が２５０ｎｍ以下の直径を有している重合液を意味する。油滴のサイズは動的光散乱法により測定することができる。
　溶媒としての水に飽和溶解量より多い量の置換チオフェンを添加した相分離液に超音波を照射することにより、水中に置換チオフェンが油滴として分散した乳濁分散液を得た後、この乳濁分散液にさらに高い周波数の超音波を照射すると、置換チオフェンの油滴のサイズ（直径）を容易に減少させることができ、分散液全体が透明に見える透明分散液を容易に得ることができる。透明である重合液には、このような微小な置換チオフェンの油滴が高分散状態で存在しており、油滴による光散乱が実質的に認められず、重合液全体が透明に見える。なお、「超音波」とは１０ｋＨｚ以上の周波数を有する音波を意味する。
　上述した特定範囲の非スルホン酸系有機化合物は、相分離液、乳濁分散液及び透明分散液のいずれかに添加すればよい。この化合物は重合液において支持電解質として作用するため、「非スルホン酸系有機支持電解質」とも表わされる。但し、ボロジサリチル酸及びボロジサリチル酸塩に含まれるボロジサリチル酸イオンは、水中で水への溶解度が極めて小さいサリチル酸とホウ酸とに加水分解することがわかっている。そのため、ボロジサリチル酸及び／又はボロジサリチル酸塩を支持電解質として使用すると、徐々に重合液中に沈殿が生じて使用に耐えなくなる。このことを回避するため、ボロジサリチル酸及び／又はボロジサリチル酸塩を支持電解質として使用する場合には、この支持電解質を液に添加した後沈殿生成前に電解重合を行うか、或いは、ｐ－ニトロフェノールと併用する。ｐ－ニトロフェノールがボロジサリチル酸イオンの加水分解を抑制するためであると思われるが、ｐ－ニトロフェノールとボロジサリチル酸イオンとを含む重合液からは沈殿が生成しない。ｐ－ニトロフェノールと併用する場合には、ｐ－ニトロフェノールをボロジサリチル酸及び／又はボロジサリチル酸塩とほぼ同時に添加するか、或いは、ｐ－ニトロフェノールをボロジサリチル酸及び／又はボロジサリチル酸塩より先に添加する。
　透明である重合液に少なくとも表面に導電性部分を有する基体を導入し、電解重合を行うと、重合液中のモノマーの微小な油滴と基体の導電性部分との間の直接的な電荷移動により電解重合が円滑に進行し、微小な油滴のサイズとほぼ等しいサイズのポリマー粒子、したがって透明に見えるポリマー粒子が緻密に集積した導電性ポリマー層が基体の導電性部分の上に形成される。環境負荷が小さく且つ経済的である水に飽和溶解量以下の置換チオフェンを溶解させた重合液を用いて電解重合を行うと、置換チオフェンの水への溶解度が低いため、所望の厚さの導電性ポリマー層を得るのに時間がかかる場合があるが、モノマーを微小な油滴として水に分散させることにより電解重合が円滑に進行するため、この問題が解決される。
　したがって、本発明はまた、上記太陽電池用電極体の製造方法であって、
（Ａ）以下の（ａ１）～（ａ４）のステップにより、溶媒としての水と、水に油滴として分散したモノマーとしての置換チオフェンと、上記非スルホン酸系有機化合物と、を含み、且つ透明である重合液を得る調製工程、
　（ａ１）水に置換チオフェンを添加し、水と置換チオフェンとが相分離した相分離液を得るステップ、
　（ａ２）上記相分離液に超音波を照射することにより、置換チオフェンを油滴として分散させ、乳濁分散液を得るステップ、
　（ａ３）上記乳濁分散液に、（ａ２）ステップにおける超音波の周波数より高い周波数の超音波を照射することにより、置換チオフェンの油滴のサイズを減少させ、透明分散液を得るステップ、
　（ａ４）上記非スルホン酸系有機化合物を、支持電解質として、上記相分離液、上記乳濁分散液、又は、上記透明分散液に添加するステップ、
　及び、
（Ｂ）上記調製工程で得られた重合液に上記基体を導入し、電解重合を行うことにより、置換チオフェンの重合により得られた導電性ポリマー層を上記基体の導電性部分の上に形成する重合工程、
　を含むことを特徴とする、太陽電池用電極体の製造方法に関する。
　電解重合により基体の導電性部分の上に導電性ポリマー層が密着性良く形成されるため、基体の導電性部分と導電性ポリマー層との間の界面抵抗が小さい。また、電解重合により得られる導電性ポリマー層は、正孔輸送能に優れ、酸化還元対の酸化種を還元種に変換する触媒能に優れる上に、耐熱性に優れる。さらに、電解重合により得られる導電性ポリマー層は、空気中の水分に安定であり、太陽電池の他の構成要素を腐食させる心配も無い。
　（ａ２）ステップは、１５～２００ｋＨｚの周波数を有し、比較的高出力な、好適には４Ｗ／ｃｍ２以上の出力を有する超音波を使用することにより、好適に実施することができ、（ａ３）ステップは、１～４ＭＨｚの周波数を有し、比較的高出力な、好適には５Ｗ／ｃｍ２以上の出力を有する超音波を使用することにより、好適に実施することができる。（ａ２）ステップにおける超音波の周波数が１５ｋＨｚより小さいか、或いは、周波数が２００ｋＨｚを超えると、また、（ａ２）ステップにおける超音波の出力が４Ｗ／ｃｍ２より小さいと、乳濁分散液を得るのに好適なキャビテーションが発生しにくくなる。また、（ａ３）ステップにおける超音波の周波数が１ＭＨｚより小さいか、或いは、周波数が４ＭＨｚを超えると、また、（ａ３）ステップにおける超音波の出力が５Ｗ／ｃｍ２より小さいと、（ａ２）ステップで生成した置換チオフェンの油滴の平均サイズを透明分散液が得られるようになるまで減少させるのに好適なキャビテーションが発生しにくくなる。
　本発明の太陽電池用電極体の製造方法では、（ａ２）ステップ及び（ａ３）ステップをそれぞれ１回（例えば、（ａ２）ステップを２０ｋＨｚの周波数及び１０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波を使用して、（ａ３）ステップを１ＭＨｚの周波数及び２０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波を使用して）行っても良いが、（ａ２）ステップを異なる周波数及び／又は出力の超音波を使用して複数回（例えば、２０ｋＨｚの周波数及び１０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波に続いて５０ｋＨｚの周波数及び２０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波を使用して）行っても良く、及び／又は、（ａ３）ステップを異なる周波数及び／又は出力の超音波を使用して複数回（例えば、１ＭＨｚの周波数及び２０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波に続いて２ＭＨｚの周波数及び１０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波を使用して）行っても良い。特に、（ａ３）ステップは、回数が増加するほど超音波の周波数を増加させる条件で複数回行うのが好ましい。（ａ３）ステップを複数回繰り返すことにより、置換チオフェンの油滴がさらに細分化し、この重合液を用いた電解重合により得られる導電性ポリマー層の電導度と透明性がさらに向上する。
　（ａ２）ステップ及び（ａ３）ステップにおける超音波照射時間は、約１分程度であっても、乳濁分散液又は透明分散液が得られるが、超音波照射時間が長くなると、置換チオフェンの油滴の凝集が阻害され、解乳化までの時間が長期化するため好ましい。（ａ２）ステップにおける超音波照射時間は、２～１０分の範囲であるのが好ましく、（ａ３）ステップにおける超音波照射時間は、２～１０分の範囲であるのが好ましい。（ａ２）ステップ及び（ａ３）ステップにおける超音波照射時間が１０分以上では、油滴の凝集阻害効果が飽和する傾向が認められる。
　ところで、電解重合用の重合液の調製に超音波照射を利用する方法自体は公知である。Ｊ．ＡＭ．ＣＨＥＭ．ＳＯＣ．（２００５），１２７（３８），１３１６０－１３１６１には、支持電解質としてのＬｉＣｌＯ４を溶解させた水溶液に飽和溶解量より多い量のＥＤＯＴを添加し、周波数２０ｋＨｚ、出力２２．６Ｗ／ｃｍ２の超音波を６０秒間照射し、モノマー油滴が水に分散している乳濁した重合液を得（この文献の図１参照）、この重合液を用いてＰｔ電極上に電解重合層を形成した結果が報告されている。しかし、この文献には、本発明で使用される支持電解質を示唆する記載が存在せず、この支持電解質の使用により耐熱性に優れた太陽電池用電極体が得られることを示唆する記載も存在しない。
　本発明の太陽電池用電極体は、基体の上に形成されている導電性ポリマー層が優れた正孔輸送能を有するため、有機薄膜太陽電池の構成要素として好適に使用することができる。したがって、本発明はまた、少なくとも表面に導電性部分を有する陽極と、該陽極の導電性部分の上に積層された正孔取り出し層と、該正孔取り出し層上に積層された正孔輸送体と電子輸送体とを含む光電変換層と、該光電変換層上に積層された陰極と、を備えた有機薄膜太陽電池であって、上記陽極と上記正孔取り出し層とが本発明の太陽電池用電極体により構成されていることを特徴とする有機薄膜太陽電池に関する。
　本発明の太陽電池用電極体はまた、基体の上に形成されている導電性ポリマー層が優れた還元触媒能を有するため、色素増感太陽電池の構成要素として好適に使用することができる。したがって、本発明はまた、光増感剤としての色素を含む半導体層を有する陰極と、該陰極の半導体層上に積層された対を成す酸化種と還元種とを含む電解質層と、該電解質層上に積層された上記酸化種を上記還元種に変換する触媒として作用する導電性ポリマー層を有する陽極と、を備えた色素増感太陽電池であって、上記陽極が本発明の太陽電池用電極体により構成されていることを特徴とする色素増感太陽電池に関する。
　本発明の太陽電池用電極体において基体の上に形成されている導電性ポリマー層は、正孔輸送能に優れ、酸化還元対の酸化種を還元種に変換する触媒能に優れる上に、耐熱性に優れる。したがって、本発明の太陽電池用電極体は、有機薄膜太陽電池と色素増感太陽電池の両方の構成要素として好適に使用することができる。
ボロジサリチル酸アンモニウムとＥＤＯＴ油滴とを含む重合液から得た電極体の光透過率を、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含むスラリーから得た電極体の光透過率と比較した図である。 ボロジサリチル酸アンモニウムとＥＤＯＴ油滴とを含む重合液から得た電極体の表面の平滑度を、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含むスラリーから得た電極体の表面の平滑度と比較した図である。 ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウムとＥＤＯＴ油滴とを含む重合液から得た電極体についての硫酸ナトリウム水溶液中でのサイクリックボルタモグラムであり、（Ａ）は初期の測定結果を、（Ｂ）は高温経験後の測定結果を示している。 ボロジサリチル酸アンモニウムとＥＤＯＴ油滴とを含む重合液から得た電極体についての硫酸ナトリウム水溶液中でのサイクリックボルタモグラムであり、（Ａ）は初期の測定結果を、（Ｂ）は高温経験後の測定結果を示している。 ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含むスラリーから得た電極体についての硫酸ナトリウム水溶液中でのサイクリックボルタモグラムであり、（Ａ）は初期の測定結果を、（Ｂ）は高温経験後の測定結果を示している。 ブチルナフタレンスルホン酸ナトリウムとＥＤＯＴとを含む重合液から得た電極体についての硫酸ナトリウム水溶液中でのサイクリックボルタモグラムであり、（Ａ）は初期の測定結果を、（Ｂ）は高温経験後の測定結果を示している。 硝酸カリウムとＥＤＯＴ油滴とを含む重合液から得た電極体についての硫酸ナトリウム水溶液中でのサイクリックボルタモグラムであり、（Ａ）は初期の測定結果を、（Ｂ）は高温経験後の測定結果を示している。 過塩素酸リチウムとＥＤＯＴ油滴とを含む重合液から得た電極体についての硫酸ナトリウム水溶液中でのサイクリックボルタモグラムであり、（Ａ）は初期の測定結果を、（Ｂ）は高温経験後の測定結果を示している。 ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウムとＥＤＯＴ油滴とを含む重合液から得た電極体についてのＩ－／Ｉ３ －酸化還元対を含む電解液中でのサイクリックボルタモグラムを、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含むスラリーから得た電極体及び白金蒸着電極のサイクリックボルタモグラムと比較した図である。 ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウムとＥＤＯＴ油滴とを含む重合液から得た電極体についてのＩ－／Ｉ３ －酸化還元対を含む電解液中でのサイクリックボルタモグラムである。 ボロジサリチル酸アンモニウムとＥＤＯＴ油滴とを含む重合液から得た電極体についてのＩ－／Ｉ３ －酸化還元対を含む電解液中でのサイクリックボルタモグラムである。 ブチルナフタレンスルホン酸ナトリウムとＥＤＯＴとを含む重合液から得た電極体についてのＩ－／Ｉ３ －酸化還元対を含む電解液中でのサイクリックボルタモグラムである。 色素増感太陽電池としての評価結果を示す図である。
　（１）太陽電池用電極体
　少なくとも表面に導電性部分を有する基体と、該基体の導電性部分の上に積層された導電性ポリマー層と、を備えた本発明の太陽電池用電極体は、上記導電性ポリマー層が、モノマーとしての置換チオフェンから構成されたポリマーと、該ポリマーに対するドーパントとしての、非スルホン酸系有機化合物であって該化合物のアニオンの分子量が２００以上である少なくとも一種の化合物から発生したアニオンと、を含むことを特徴とする。
　そして、この太陽電池用電極体は、
（Ａ）以下の（ａ１）～（ａ４）のステップにより、溶媒としての水と、水に油滴として分散したモノマーとしての置換チオフェンと、上記非スルホン酸系有機化合物と、を含み、且つ透明である重合液を得る調製工程、
　（ａ１）水に置換チオフェンを添加し、水と置換チオフェンとが相分離した相分離液を得るステップ、
　（ａ２）上記相分離液に超音波を照射することにより、置換チオフェンを油滴として分散させ、乳濁分散液を得るステップ、
　（ａ３）上記乳濁分散液に、（ａ２）ステップにおける超音波の周波数より高い周波数の超音波を照射することにより、置換チオフェンの油滴のサイズを減少させ、透明分散液を得るステップ、
　（ａ４）上記非スルホン酸系有機化合物を、支持電解質として、上記相分離液、上記乳濁分散液、又は、上記透明分散液に添加するステップ、
　及び、
（Ｂ）上記調製工程で得られた重合液に上記基体を導入し、電解重合を行うことにより、置換チオフェンの重合により得られた導電性ポリマー層を上記基体の導電性部分の上に形成する重合工程、
　を含む方法により好適に得ることができる。以下、各工程について詳細に説明する。
　（Ａ）調製工程
　（ａ１）ステップ
　（ａ１）ステップでは、水にモノマーを添加し、水とモノマーとが相分離した相分離液を得る。重合液には、環境負荷が小さく、経済的にも優れる水を溶媒として使用し、モノマーとしては、水に難溶である置換チオフェン、すなわち、３位と４位に置換基を有するチオフェンを使用する。
　チオフェン環の３位と４位の置換基は、３位と４位の炭素と共に環を形成していても良い。使用可能なモノマーの例としては、３，４－ジメトキシチオフェン、３，４－ジエトキシチオフェンなどの３，４－ジアルコキシチオフェン、３，４－メチレンジオキシチオフェン、ＥＤＯＴ、３，４－（１，２－プロピレンジオキシ）チオフェンなどの３，４－アルキレンジオキシチオフェン、３，４－メチレンオキシチアチオフェン、３，４－エチレンオキシチアチオフェン、３，４－（１，２－プロピレンオキシチア）チオフェンなどの３，４－アルキレンオキシチアチオフェン、３，４－メチレンジチアチオフェン、３，４－エチレンジチアチオフェン、３，４－（１，２－プロピレンジチア）チオフェンなどの３，４－アルキレンジチアチオフェン、チエノ［３，４－ｂ］チオフェン、イソプロピルチエノ［３，４－ｂ］チオフェン、ｔ－ブチル－チエノ［３，４－ｂ］チオフェンなどのアルキルチエノ［３，４－ｂ］チオフェンが挙げられる。モノマーとして、単独の化合物を使用しても良く、２種以上の化合物を混合して使用しても良い。特に、ＥＤＯＴを使用するのが好ましい。
　（ａ１）ステップでは、水に置換チオフェンを添加するほか、支持電解質を添加することができる（（ａ４）ステップ）。支持電解質としては、非スルホン酸系有機化合物であって該化合物のアニオンの分子量が２００以上である化合物を使用する。このような非スルホン酸系有機支持電解質としては、ボロジサリチル酸、ボロジサリチル酸塩、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 （式中、ｍが１～８の整数、好ましくは１～４の整数、特に好ましくは２を意味し、ｎが１～８の整数、好ましくは１～４の整数、特に好ましくは２を意味し、ｏが２又は３を意味する）で表わされるスルホニルイミド酸及びこれらの塩を好ましく使用することができる。塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、エチルアンモニウム塩、ブチルアンモニウム塩などのアルキルアンモニウム塩、ジエチルアンモニウム塩、ジブチルアンモニウム塩などのジアルキルアンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、トリブチルアンモニウム塩などのトリアルキルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩などのテトラアルキルアンモニウム塩を例示することができる。これらの支持電解質は、特に耐熱性に優れた導電性ポリマー層を与える。中でも、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸の塩、例えばカリウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩が極めて好ましい。この段階でボロジサリチル酸及び／又はボロジサリチル酸塩を使用する場合には、ｐ－ニトロフェノールと併用する。非スルホン酸系有機支持電解質は、単独の化合物を使用しても良く、２種以上の化合物を使用しても良い。
　モノマーとしての置換チオフェンは、重合液に対して、飽和溶解量を超える量で、したがって、静置した状態で飽和溶解量を超えた置換チオフェンが水から相分離する量で使用される。飽和溶解量を超える置換チオフェンの量は、超音波照射により解乳化が抑制され、透明分散液が得られる量であれば良く、モノマーの種類ばかりでなく、支持電解質の種類と量、超音波照射条件によっても変化する。モノマーとしてＥＤＯＴを使用する場合には、一般に、水１リットルに対して２０～３０ミリモルのＥＤＯＴを水に添加するのが好ましい。
　非スルホン酸系有機支持電解質は、支持電解質の種類に依存して、重合液に対する飽和溶解度以下の量で且つ電解重合のために充分な電流が得られる濃度、好ましくは水１リットルに対して１０ミリモル以上の濃度で使用される。支持電解質が濃すぎると、置換チオフェンが油滴として分散しにくくなり、透明分散液が得られにくくなる。なお、支持電解質は、この（ａ１）ステップにおいて添加することもできるが、これに限定されず、後述する（ａ２）ステップと（ａ３）ステップの間、又は、（ａ３）ステップの後に添加することもできる。
　水と、置換チオフェンと、場合により非スルホン酸系支持電解質とを含み、水と置換チオフェンとが相分離した相分離液は、次に超音波処理に付される。本発明において置換チオフェンの電解重合のために使用する重合液は、置換チオフェンが水に油滴として分散した透明である重合液、すなわち、重合液中に存在する置換チオフェンの油滴のうち、全数の９０％以上の油滴が２５０ｎｍ以下の直径を有している重合液である。このような微小な油滴を超音波照射により得るためには、少なくとも同等サイズ、好適には百ｎｍ以下のサイズのキャビテーションを発生させる必要があるが、百ｎｍ以下のサイズのキャビテーションは、相分離している状態の置換チオフェンを均一に分散させるためにはあまりにも小さく機械的作用も小さいため、実質上置換チオフェンを分散させる作用を有しない。そこで、本発明において置換チオフェンの電解重合のために使用する重合液は、以下の（ａ２）ステップとこれに続く（ａ３）ステップとを実施することにより好適に得ることができる。
　（ａ２）ステップ
　（ａ２）ステップでは、（ａ１）ステップで得られた相分離液に超音波処理を施こすことにより置換チオフェンを油滴として分散させ、乳濁分散液を得る。乳濁分散液中では、数μｍ以下の直径を有する置換チオフェンの油滴が水中に高分散状態で分散しているものの、全数の１０％を超える油滴が２５０ｎｍを超える直径を有しており、油滴による光散乱により液全体が乳濁して見える。
　（ａ２）ステップのために使用される超音波発振器として、超音波洗浄機用、細胞粉砕機用等として従来から知られている超音波発振器を特に制限なく使用することができる。このステップでは、機械的作用が強い数百ｎｍ～数μｍのキャビテーションを発生させることができる超音波を相分離液に照射する。超音波の周波数は、１５～２００ｋＨｚの範囲であるのが好ましく、２０～１００ｋＨｚの範囲であるのが特に好ましい。超音波の出力は、４Ｗ／ｃｍ２以上であるのが好ましい。
　（ａ２）ステップにおける超音波照射時間は、乳濁分散液が得られる時間であれば厳密な制限はないが、２～１０分の範囲であるのが好ましい。照射時間が長いほど、置換チオフェンの油滴の凝集が阻害され、解乳化までの時間が長期化する傾向にあるが、超音波照射時間が１０分以上では、油滴の凝集阻害効果が飽和する傾向が認められる。また、超音波照射時の相分離液の温度は、液の組成変化が起こらず、安定な乳濁分散液が得られれば特に限定がないが、一般的には１０～６０℃の範囲である。
　本発明では、（ａ２）ステップは、１回、例えば、２０ｋＨｚの周波数及び１０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波を使用して１回行っても良いが、（ａ２）ステップを異なる周波数及び／又は出力の超音波を使用して複数回（例えば、２０ｋＨｚの周波数及び１０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波に続いて５０ｋＨｚの周波数及び２０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波を使用して）行うこともできる。
　（ａ３）ステップ
　（ａ２）ステップに続いて、乳濁分散液に（ａ２）ステップにおける超音波の周波数より高い周波数の超音波を照射し、置換チオフェンの油滴の平均サイズを減少させることにより、透明な分散液、すなわち、置換チオフェンの油滴数の９０％以上の油滴が２５０ｎｍ以下の直径を有している分散液を得ることができる。非スルホン酸系有機支持電解質を相分離液に添加しなかった場合には、（ａ３）ステップの前に乳濁分散液に添加することもできる（（ａ４）ステップ）。但し、この段階でボロジサリチル酸及び／又はボロジサリチル酸塩を使用する場合には、ｐ－ニトロフェノールと併用する。
　（ａ３）ステップに使用される超音波発振器としては、超音波洗浄機用、細胞粉砕機用等として従来から知られている超音波発振器を特に制限なく使用することができる。このステップでは、乳濁分散液中の置換チオフェンの油滴のサイズを２５０ｎｍ以下に減少させるために、機械的作用が弱いものの、少なくとも同等サイズ、好適には百ｎｍ以下のキャビテーションを発生させることができる超音波が使用される。超音波の周波数は、１～４ＭＨｚの範囲が好ましく、超音波の出力は、５Ｗ／ｃｍ２以上であるのが好ましい。超音波の周波数が４ＭＨｚを超えると、もはやキャビテーションが発生しない。
　（ａ３）ステップにおける超音波照射時間は、透明分散液が得られる時間であれば厳密な制限はないが、２～１０分の範囲であるのが好ましい。照射時間が長いほど、置換チオフェンの油滴の凝集が阻害され、解乳化までの時間が長期化する傾向にあるが、超音波照射時間が１０分以上では、油滴の凝集阻害効果が飽和する傾向が認められる。また、超音波照射時の乳濁分散液の温度は、液の組成変化が起こらず、安定な透明分散液が得られれば特に限定がないが、一般的には１０～６０℃の範囲である。
　（ａ３）ステップは、１回、例えば１ＭＨｚの周波数及び２０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波を使用して１回行っても良いが、（ａ３）ステップを異なる周波数及び／又は出力の超音波を使用して複数回（例えば、１ＭＨｚの周波数及び２０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波に続いて２ＭＨｚの周波数及び１０Ｗ／ｃｍ２の出力を有する超音波を使用して）行うこともでき、回数が増加するほど超音波の周波数を増加させる条件で複数回行うのが好ましい。（ａ３）ステップを複数回繰り返すと、置換チオフェンの油滴がさらに細分化し、高電導度と高い透明性とを有する導電性ポリマー層を与える特に好適な重合液を容易に得ることができる。
　本発明の太陽電池用電極体の製造方法においては、（ａ３）ステップにより得られた透明分散液を重合液として電解重合を行うが、非スルホン酸系有機支持電解質を相分離液及び乳濁分散液に添加しなかった場合には、電解重合の前に透明分散液に支持電解質を添加することもできる（（ａ４）ステップ）。この段階でボロジサリチル酸及び／又はボロジサリチル酸塩を使用する場合には、ｐ－ニトロフェノールと併用する必要がない。
　（Ｂ）重合工程
　上述の調製工程により得られた重合液に、少なくとも表面に導電性部分を有する作用極（導電性ポリマー層の基体）と対極とを導入し、電解重合を行うことにより、上記モノマーの重合により得られた導電性ポリマー層を作用極の導電性部分の上に形成し、太陽電池用電極体を得る。作用極の種類は、太陽電池用電極体の用途に応じて選択される。
　有機薄膜太陽電池の陽極及び正孔取り出し層として使用される太陽電池用電極体を得る場合には、作用極として、有機薄膜太陽電池において使用する陰極より仕事関数が大きい導電性部分を少なくとも表面に有する基体が選択される。例えば、仕事関数が大きい金、銀、コバルト、ニッケル、白金などの金属層のほか、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）などの半導体セラミックス層を少なくとも表面に有する基体を作用極とすることができる。導電性部分は、単層であっても良く、異なる仕事関数を有する複数の層であっても良い。
　この重合工程で得られる導電性ポリマー層は透明性に優れるため、光学ガラス、石英ガラス、無アルカリガラスなどの透明で絶縁性のガラス基板、又は、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリレートなどの透明で絶縁性のプラスチック基板の表面にＩＴＯ、酸化スズ、酸化亜鉛、ＦＴＯなどの透明導電層を蒸着又は塗布により設けた透明基体を作用極として使用するのが好ましい。
　色素増感太陽電池の陽極として使用される太陽電池用電極体を得る場合には、作用極として、少なくとも表面に導電性部分を有する基体を使用することができ、導電性部分は、単層であっても良く、異なる種類の複数の層を含んでいても良い。例えば、白金、ニッケル、チタン、鋼などの導電体の板或いは箔を作用極として使用することができる。しかしながら、この重合工程で得られる導電性ポリマー層は透明性に優れるため、光学ガラス、石英ガラス、無アルカリガラスなどの透明で絶縁性のガラス基板、又は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネートなどの透明で絶縁性のプラスチック基板の表面にＩＴＯ、酸化スズ、酸化亜鉛、ＦＴＯなどの透明導電層を蒸着又は塗布により設けた透明基体を作用極として使用するのが好ましい。
　電解重合の対極としては、白金、ニッケルなどの板を用いることができる。
　電解重合は、調製工程により得られた透明である重合液を用いて、定電位法、定電流法、電位掃引法のいずれかの方法により行われる。定電位法による場合には、モノマーの種類に依存するが、飽和カロメル電極に対して１．０～１．５Ｖの電位が好適であり、定電流法による場合には、モノマーの種類に依存するが、１～１００００μＡ／ｃｍ２、好ましくは５～５００μＡ／ｃｍ２、より好ましくは１０～１００μＡ／ｃｍ２の電流値が好適であり、電位掃引法による場合には、モノマーの種類に依存するが、飽和カロメル電極に対して－０．５～１．５Ｖの範囲を５～２００ｍＶ／秒の速度で掃引するのが好適である。
　透明である重合液を用いた電解重合により、重合液中のモノマーの微小な油滴と作用極の導電性部分との間の直接的な電荷移動により電解重合が円滑に進行し、微小な油滴のサイズとほぼ等しいサイズのポリマー粒子、したがって透明に見えるポリマー粒子が緻密に集積した導電性ポリマー層が作用極の導電性部分の上に形成される。そして、この導電性ポリマー層には上述した特定範囲の非スルホン酸系有機支持電解質のアニオンがドーパントとして含まれている。導電性ポリマー層の厚みは、一般的には１～１０００ｎｍ、好ましくは５～５００ｎｍの範囲である。厚みが１ｎｍより薄いと、基体の導電性部分の凹凸を平滑化する効果が得られにくくなり、厚みが１０００ｎｍより厚いと、導電性ポリマー層の内部抵抗が大きくなるため好ましくない。重合温度には厳密な制限がないが、一般的には１０～６０℃の範囲である。重合時間は、一般的には０．６秒～１時間、好ましくは０．６秒～２分、特に好ましくは６秒～１分の範囲である。また、作用極として透明基体を使用する場合には、光電変換層に十分量の光を照射するために、透明基体と導電性ポリマー層の両方を透過する光の透過率が約８０％以上、好ましくは約８５％以上であるのが好ましい。
　電解重合後の導電性ポリマー層を水、エタノール等で洗浄し、乾燥することにより、耐熱性に優れた導電性ポリマー層が基体の導電性部分の上に密着性良く形成された本発明の太陽電池用電極体を得ることができる。本発明の太陽電池用電極体に含まれる導電性ポリマー層は、空気中の水分に安定であり、また中性付近のｐＨを示すため、太陽電池の製造或いは使用の過程で本発明の太陽電池用電極体により他の構成要素が腐食されるおそれも無い。
　（２）太陽電池
　本発明の太陽電池用電極体により、色素増感太陽電池或いは有機薄膜太陽電池を得ることができる。
　本発明の有機薄膜太陽電池は、少なくとも表面に導電性部分を有する陽極と、該陽極の導電性部分の上に積層された正孔取り出し層と、該正孔取り出し層上に積層された正孔輸送体と電子輸送体とを含む光電変換層と、該光電変換層上に積層された陰極と、を備えている。そして、本発明の太陽電池用電極体は、陽極と正孔取り出し層とが一体に積層された構成要素として好適に使用することができ、基体の導電性部分の上に形成された導電性ポリマー層は、従来のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層に比較して、優れた正孔輸送能と耐熱性とを有している。
　有機薄膜太陽電池における光電変換層は、正孔輸送体（ｐ型半導体）と電子輸送体（ｎ型半導体）とを含む。正孔輸送体としては、従来の有機薄膜太陽電池において正孔輸送体として使用されている化合物を特に限定無く使用することができ、例としては、ポリフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、ポリアルキルチオフェン及びその誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン及びフタロシアニン誘導体が挙げられる。電子輸送体としては、従来の有機薄膜太陽電池において電子輸送体として使用されている化合物を特に限定無く使用することができ、例としては、フラーレン及びフラーレン誘導体、カーボンナノチューブ、ポリフルオレン誘導体、ペリレン誘導体、ポリキノン誘導体、シアノ基又はトリフルオロメチル基含有ポリマーが挙げられる。正孔輸送体及び電子輸送体は、それぞれ、単一の化合物を使用しても良く、２種以上の混合物を使用しても良い。
　光電変換層は、正孔輸送体と電子輸送体とが層状に積層されたバイレイヤー型であってもよく、正孔輸送体と電子輸送体とが混在したバルクヘテロ型であってもよく、正孔輸送体と電子輸送体との間に正孔輸送体と電子輸送体とが混在した層が形成されたｐ－ｉ－ｎ型であっても良い。バイレイヤー型又はｐ－ｉ－ｎ型の場合には、本発明の太陽電池用電極体における導電性ポリマー層の直上に正孔輸送体が積層される。
　光電変換層の厚みは、一般的には１～３０００ｎｍの範囲、好ましくは１ｎｍ～６００ｎｍの範囲である。光電変換層の厚みが３０００ｎｍより厚いと、光電変換層の内部抵抗が高くなり好ましくない。光電変換層の厚みが１ｎｍより薄いと、陰極と導電性ポリマー層とが接触するおそれがある。
　有機薄膜太陽電池における陰極としては、本発明の太陽電池用電極体に含まれる基体の導電性部分（有機薄膜太陽電池の陽極）より仕事関数が低い導電性部分を少なくとも表面に有する基体が使用される。例えば、リチウム、アルミニウム、アルミニウム－リチウム合金、カルシウム、マグネシウム、マグネシウム－銀合金などの金属層又は合金層を少なくとも表面に有する基体を陰極とすることができる。導電性部分は、単層であっても良く、異なる仕事関数を有する複数の層であっても良い。
　また、本発明の太陽電池用電極体に含まれる基体が不透明である場合には、透明な基体を陰極として使用する。このような陰極としては、光学ガラス、石英ガラス、無アルカリガラスなどの透明で絶縁性のガラス基板、又は、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリレートなどの透明で絶縁性のプラスチック基板の表面にＩＴＯ、酸化スズ、ＦＴＯなどの透明導電層を蒸着又は塗布により設けた透明基体を好適に使用することができる。
　有機薄膜太陽電池は、本発明の太陽電池用電極体を使用して公知の方法により得ることができる。例えば、本発明の太陽電池用電極体の導電性ポリマー層の上に、光電変換層を、使用される正孔輸送体及び電子輸送体の種類に依存して、真空蒸着法、スパッタリング法などの乾式法により、或いは、トルエン，クロロベンゼン，オルトジクロロベンゼンなどの溶媒に正孔輸送体及び／又は電子輸送体を添加した液をスピンコート、バーコート、キャストコートなどの湿式法により積層し、必要に応じて加熱乾燥した後、陰極を真空蒸着法、スパッタリング法などにより積層する方法、或いは、本発明の太陽電池用電極体の導電性ポリマー層と陰極の導電性部分の間に正孔輸送体及び電子輸送体を含む液を充填して加熱乾燥する方法、などが挙げられる。
　本発明の色素増感太陽電池は、光増感剤としての色素を含む半導体層を有する陰極と、該陰極の半導体層上に積層された対を成す酸化種と還元種とを含む電解質層と、該電解質層上に積層された酸化種を還元種に変換する触媒能を有する導電性ポリマー層を有する陽極と、を備えている。そして、本発明の太陽電池用電極体は、陽極として好適に使用することができ、基体の導電性部分の上に形成された導電性ポリマー層は、酸化還元対を構成する酸化種を還元種に変換させるのに十分な触媒能を有している。
　色素増感太陽電池における陰極を構成する導電性基体及び半導体層は、従来の色素増感太陽電池における導電性基体及び半導体層を特に限定無く使用することができる。
　導電性基体としては、少なくとも表面に導電性部分を有する基体を使用することができ、基体の導電性部分は、単層であっても良く、異なる種類の複数の層を含んでいても良い。例えば、白金、ニッケル、チタン、鋼などの導電体の板或いは箔を基体として使用することができ、或いは、光学ガラス、石英ガラス、無アルカリガラスなどの透明で絶縁性のガラス基板、又は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネートなどの透明で絶縁性のプラスチック基板の表面にＩＴＯ、酸化スズ、ＦＴＯなどの透明導電層を蒸着又は塗布により設けた透明基体を使用することもできる。本発明の太陽電池用電極体に含まれる基体が不透明である場合には、透明な基体を陰極の基体として使用する。また、本発明の太陽電池用電極体に含まれる基体が透明であっても、陰極のためにも透明基体を使用することにより、全透明型の太陽電池を構成することもできる。
　半導体層は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニッケル、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウムなどの酸化物半導体を使用して形成することができる。酸化物半導体は、単一の化合物を使用しても良く、２種以上を混合して使用しても良い。光電変換効率が高い酸化チタンを使用するのが好ましい。酸化物半導体は、通常、多くの色素を半導体層に担持できるように、多孔質の形態で使用される。
　光増感剤として作用する色素としては、有機色素又は金属錯体色素を使用することができる。有機色素としては、クマリン系、シアニン系、メロシアニン系、フタロシアニン系、ポルフィリン系などの色素を使用することができ、クマリン系の色素を使用するのが好ましい。金属錯体色素としては、オスミウム錯体、ルテニウム錯体、鉄錯体などを使用することができ、特に、幅広い吸収帯を有する点で、Ｎ３、Ｎ７１９のようなルテニウムビピリジン錯体及びＮ７４９のようなルテニウムターピリジン錯体を使用するのが好ましい。これらの色素も、単一の化合物を使用しても良く、２種以上の混合物を使用しても良い。
　色素増感太陽電池の陰極は、公知の方法により得ることができる。例えば、基体の導電性部分の上に、上述した酸化物半導体とポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロースなどの有機バインダーとを含む分散物をスピンコート、バーコート、キャストコートなどの湿式法により積層し、加熱乾燥した後、焼成することにより、酸化物半導体の多孔質層を基体上に設け、次いで、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等の溶剤に上述した色素を溶解した液に焼成後の基体を浸漬し、所定時間経過後に浸漬液から取り出し、乾燥して酸化物半導体に色素を担持することにより、陰極を得ることができる。半導体層の厚みは、一般には１～１００μｍ、好ましくは３～５０μｍの範囲である。半導体層の厚みが１μｍより薄いと光の吸収が不十分な場合があり、半導体層の厚みが１００μｍより厚いと、酸化物半導体から基体の導電性部分に電子が到達する距離が長くなって電子が失活するため好ましくない。
　色素増感太陽電池の電解質層を形成する電解液としては、アセトニトリル、３－メトキシプロピオニトリル、エチレングリコールなどの有機溶剤に、ヨウ素系酸化還元対を構成するヨウ化物とヨウ素との組合せ、臭素系酸化還元対を構成する臭化物と臭素との組合せ、コバルト錯体系酸化還元対を構成するＣｏ（ＩＩ）ポリピリジン錯体などを溶解した電解液を使用することができる。光電変換効率が高いヨウ化物とヨウ素との組合せを使用するのが好ましい。また、上記電解液にゲル化剤を添加して擬固体化したゲル電解質により電解質層を形成することもできる。物理ゲルとする場合には、ゲル化剤としてポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデンなどを使用することができ、化学ゲルとする場合には、ゲル化剤としてアクリル（メタクリル）エステルオリゴマー、テトラ（ブロモメチル）ベンゼンとポリビニルピリジンとの組み合わせなどを使用することができる。
　色素増感太陽電池は、本発明の太陽電池用電極体を使用して公知の方法により得ることができる。例えば、陰極の半導体層と本発明の太陽電池用電極体の導電性ポリマー層とを所定の間隙を開けて配置し、間隙に電解液を注入し、必要に応じて加熱して電解質層を形成することにより、色素増感太陽電池を得ることができる。電解質層の厚みは、半導体層内に浸透した電解質層の厚みを除いて、一般には１～１０μｍの範囲である。電解質層の厚みが１μｍより薄いと、陰極の半導体層が短絡するおそれがあり、電解質層の厚みが１０μｍより厚いと、内部抵抗が高くなるため好ましくない。
　以下に本発明の実施例を示すが、本発明は以下の実施例に限定されない。
　（１）太陽電池用電極体の製造
　実施例１
　ガラス容器に蒸留水５０ｍＬを導入し、この液にＥＤＯＴを０．１４０ｇ（濃度０．０２Ｍ）添加し、ＥＤＯＴが水と相分離した液を得た。この液に、周波数２０ｋＨｚ、出力２２．６Ｗ／ｃｍ２の超音波を５分間照射したところ、水にＥＤＯＴが油滴として分散した乳濁分散液が得られた。この乳濁分散液に、周波数１．６ＭＨｚ、出力２２Ｗ／ｃｍ２の超音波を５分間、次いで周波数２．４ＭＨｚ、出力７．１Ｗ／ｃｍ２の超音波を５分間照射したところ、透明分散液が得られた。この液のＥＤＯＴ油滴のサイズを２５℃で動的光散乱法により測定したところ、油滴の平均直径は数平均で５２．２ｎｍであり、全数の９９．９％の油滴が２５０ｎｍ以下の直径を有しており、全数の９５．２％が１００ｎｍ以下の直径を有していた。この液は、常温で２日間放置しても、透明な状態を保っていた。この液に、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウムを０．０８Ｍの濃度で溶解させ、重合液を得た。
　得られた重合液に、作用極としての１ｃｍ２の面積を有するＩＴＯ電極、対極としての４ｃｍ２の面積を有する白金メッシュ、及び参照電極としての銀－塩化銀電極を導入し、１０μＡ／ｃｍ２の条件で定電流電解重合を６０秒間行った。重合後の作用極をメタノールで洗浄した後、１５０℃で３０分間乾燥し、ＩＴＯ電極上に導電性ポリマー層が形成された電極体を得た。
　実施例２
　ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウムの代わりに、ボロジサリチル酸アンモニウムを使用し、実施例１の手順を繰り返した。
　比較例１
　１ｃｍ２の面積を有するＩＴＯ電極上に、市販のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水性分散液（商品名バイトロンＰ、スタルク社製）の１００μＬをキャストし、５０００ｒｐｍの回転数で３０秒間スピンコートを行った。次いで、１５０℃で３０分間乾燥し、ＩＴＯ電極上に導電性ポリマー層が形成された電極体を得た。
　比較例２
　ガラス容器に蒸留水５０ｍＬを導入し、この液にＥＤＯＴ０．１４ｇ（濃度０．０２Ｍ）と、スルホン酸塩基を有する界面活性剤であるブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム１．０８ｇ（濃度０．０８Ｍ）とを添加し、２５℃で６０分間攪拌して重合液を得た。得られた重合液に、作用極としての１ｃｍ２の面積を有するＩＴＯ電極、対極としての４ｃｍ２の面積を有する白金メッシュ、及び参照電極としての銀－塩化銀電極を導入し、１０μＡ／ｃｍ２の条件で定電流電解重合を６０秒間行った。重合後の作用極をメタノールで洗浄した後、１５０℃で３０分間乾燥し、ＩＴＯ電極上に導電性ポリマー層が形成された電極体を得た。
　比較例３
　ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウムの代わりに、ｐ－トルエンスルホン酸ナトリウムを使用し、実施例１の手順を繰り返した。
　比較例４
　ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウムの代わりに、クエン酸を使用し、実施例１の手順を繰り返した。
　比較例５
　ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウムの代わりに、硝酸カリウムを使用し、実施例１の手順を繰り返した。
　比較例６
　ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウムの代わりに、過塩素酸リチウムを使用し、実施例１の手順を繰り返した。
　実施例２の電極体、比較例１の電極体、及び、これらの電極体の製造過程で基体として使用したＩＴＯ電極について、光透過率を可視紫外分光光度計にて測定した。図１にその結果を示す。実施例２の電極体におけるＰＥＤＯＴ層は、主に１００ｎｍ以下のＰＥＤＯＴ粒子から構成されているため、可視光が散乱することなく容易に通過し、可視光領域（３６０～８３０ｎｍ）において比較例１の電極体とほぼ同一の光透過率を示した。
　実施例２の電極体及び比較例１の電極体について、原子間力顕微鏡にて導電性ポリマー層の膜厚と表面の二乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を測定した。ＩＴＯ電極上での導電性ポリマー層形成部と未形成部（ＩＴＯ電極表面）との界面における段差をポリマー層の膜厚として算出した。その結果、実施例２の電極体のポリマー層の厚みは３３ｎｍ、比較例１の電極体のポリマー層の厚みは４１ｎｍであった。導電性ポリマー層の表面のＲＭＳについては、ポリマー層の中心部の表面１００×１００μｍ２の面積を観察することにより算出した。図２に、観察結果及び算出されたＲＭＳの値を示す。実施例２の電極体のポリマー層（ＲＭＳ：４．９ｎｍ）は、比較例１の電極体のポリマー層（ＲＭＳ：２．６ｎｍ）よりもわずかに粗い表面を有しているものの、いずれのポリマー層も平滑な表面を有していた。
　（２）硫酸ナトリウム電解液における電気化学的応答の評価
　実施例１，２及び比較例１～６の電極体の正孔輸送能をサイクリックボルタモグラムにより評価した。電解液としての１Ｍの硫酸ナトリウムを溶解した水溶液に、作用極としての実施例１，２及び比較例１～６のいずれかの電極体、対極としての４ｃｍ２の面積を有する白金メッシュ、及び参照電極としての銀－塩化銀電極を導入し、走査電位範囲を－０．５～＋０．５Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとして評価した。比較例３，４の電極体については、安定なサイクリックボルタモグラムを得ることができなかった。
　次いで、実施例１，２及び比較例１，２，５，６の電極体を電解液から取り出し、洗浄後、空気中、１５０℃で３３０時間熱エージングを行い、再度サイクリックボルタモグラムを得た。
　図３～８に、熱エージング前後のサイクリックボルタモグラムを示す。図３、図４、図５、図６、図７、及び図８は、順番に、実施例１（ドーパント：ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸アニオン）、実施例２（ドーパント：ボロジサリチル酸アニオン）、比較例１（ドーパント：ＰＳＳアニオン）、比較例２（ドーパント：ブチルナフタレンスルホン酸アニオン）、比較例５（ドーパント：硝酸アニオン）及び比較例６（ドーパント：過塩素酸アニオン）の電極体のサイクリックボルタモグラムを示している。（Ａ）は初期のサイクリックボルタモグラムであり、（Ｂ）は熱エージング後のサイクリックボルタモグラムである。サイクリックボルタモグラムにおける電気化学的応答が大きいほど正孔輸送能に優れ、熱エージング前後のサイクリックボルタモグラムの変化が少ないほど、耐熱性に優れていると判断することができる。
　初期のサイクリックボルタモグラムを比較すると、比較例１のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層を有する電極体は、他の電極体に比較して、電流応答が著しく小さく、電気化学的活性に乏しいものであることがわかる。熱エージング前後のサイクリックボルタモグラムを比較すると、実施例１，２の電極体は、比較例１，２，５，６の電極体に比較して、熱経験による電流応答の減少が著しく小さいことがわかる。したがって、本発明の電極体が、正孔輸送能に優れ、耐熱性にも優れることがわかった。
　従来、水難溶性のＥＤＯＴの水中濃度を高めるために、スルホン酸基又はスルホン酸塩基を有するアニオン系界面活性剤が支持電解質として多用されており、これらの界面活性剤のアニオンがドープされたＰＥＤＯＴ層が、ドーパントの嵩高さにより脱ドープが抑制されるため、熱耐久性に優れることが報告されている。例えば、特開２０００－２６９０８７号公報は、ＥＤＯＴのようなチオフェン誘導体をアルキルナフタレンスルホン酸系界面活性剤により乳化した水媒体の重合液を用いた電解重合を報告しているが、ドーパントとしてポリマー層に取り込まれたアルキルナフタレンスルホン酸アニオンの嵩が大きいため、脱ドープが抑制され、高温・高湿中で安定な導電性ポリマー層が得られている。
　比較例１，２の電極体のサイクリックボルタモグラムを、比較例５，６の電極体のものと比較すると、熱経験による電流応答の減少が小さかったが、実施例１，２の電極体はさらに優れた耐熱性を有していた。特に、支持電解質としてビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウムを含む重合液から得られた実施例１の電極体は、極めて優れた熱安定性を示した。
　したがって、本発明の太陽電池用電極体は、従来のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層を有する電極体よりも正孔輸送能に優れ、その上、嵩高いスルホン酸基又はスルホン酸塩基を有するアニオンをドーパントとして含むＰＥＤＯＴ層を有する電極体よりも耐熱性に優れることがわかった。この結果より、本発明の太陽電池用電極体は、有機薄膜太陽電池における構成要素、すなわち、陽極と正孔取り出し層とが一体化した構成要素として好適であると判断された。
　（３）Ｉ－／Ｉ３ －電解液における電気化学的応答の評価
　実施例１及び比較例１の電極体のＩ－／Ｉ３ －電解液における電気化学的応答をサイクリックボルタモグラムにより評価した。
　１０ｍＭのヨウ化リチウム、１ｍＭのヨウ素、１Ｍのテトラフルオロホウ酸リチウムをアセトニトリルに溶解させた電解液に、作用極としての実施例１の電極体或いは比較例１の電極体、対極としての４ｃｍ２の面積を有する白金メッシュ、及び参照電極としての銀－塩化銀電極を導入し、走査電位範囲を－０．８～＋０．８Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとして評価した。
　図９に、得られたサイクリックボルタモグラムを、これらの電極体の製造において基体として使用したＩＴＯ電極、及び、ガラス板上にスパッタ法により１ｃｍ２の面積のＰｔ層を設けたＰｔ電極のサイクリックボルタモグラムと比較して示す。
　ＩＴＯ電極のサイクリックボルタモグラムには、明瞭な酸化還元波が認められなかった。実施例１の電極体及びＰｔ電極のサイクリックボルタモグラムには、２対の酸化還元波が明瞭に認められた。負電位側の酸化還元波がＩ３ －／Ｉ－に対応する酸化還元波であり、正電位側の酸化還元波がＩ２／Ｉ３ －に対応する酸化還元波である。色素増感太陽電池において、銀－塩化銀電極に対して－０．２Ｖ付近に認められるＩ３ －からＩ－への還元波が特に重要である。Ｉ－の十分な再生が必要だからである。しかしながら、比較例１の電極体のサイクリックボルタモグラムには、非特許文献２の報告と同様に、Ｉ３ －からＩ－への還元波が認められなかった。したがって、実施例１の電極体は、これまでに色素増感太陽電池の陽極として検討されてきたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層を有する比較例１の電極体と比較して、Ｉ３ －をＩ－に変換する還元触媒能に優れ、色素増感太陽電池の陽極としてＰｔ電極を代替しうる電極体であることがわかった。
　次いで、硫酸ナトリウム電解液における評価において比較的優れた耐熱性を示した実施例１，２及び比較例２の電極体について、Ｉ－／Ｉ３ －電解液における電気化学的応答をサイクリックボルタモグラムにより評価した、次いで、これらの電極体を電解液から取り出し、洗浄後、空気中、１３０℃で７００時間熱エージングを行い、再度サイクリックボルタモグラムを得、耐熱性を評価した。サイクリックボルタモグラムを得るための条件は、図９の結果を得た条件と同一である。
　図１０～１２に、熱エージング前後のサイクリックボルタモグラムを示す。図１０、図１１、図１２は、順番に、実施例１（ドーパント：ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸アニオン）、実施例２（ドーパント：ボロジサリチル酸アニオン）、及び比較例２（ドーパント：ブチルナフタレンスルホン酸アニオン）の電極体のサイクリックボルタモグラムを示している。
　初期には、実施例１、実施例２、及び比較例２の電極体のいずれのサイクリックボルタモグラムにも２対の酸化還元波が認められたが、熱エージング後には、比較例２の電極体のサイクリックボルタモグラムには２対の酸化還元波のいずれも認められなかったのに対し、実施例１及び実施例２のサイクリックボルタモグラムのいずれにも２対の酸化還元波が明瞭に認められた。
　したがって、本発明の太陽電池用電極体における導電性ポリマー層は、酸化種（Ｉ３ －）を還元種（Ｉ－）に変換する還元触媒能に優れ、その上、嵩高いスルホン酸基又はスルホン酸塩基を有するアニオンをドーパントとして含む導電性ポリマー層よりも耐熱性に優れることがわかった。この結果より、本発明の太陽電池用電極体は、色素増感太陽電池における陽極として好適であると判断された。
　（４）色素増感太陽電池としての評価
　実施例３
　ガラス容器に蒸留水５０ｍＬを導入し、この液にＥＤＯＴを０．１４０ｇ（濃度０．０２Ｍ）添加し、ＥＤＯＴが水と相分離した液を得た。この液に、ｐ－ニトロフェノールを０．０２Ｍの濃度で、ボロジサリチル酸アンモニウムを０．０８Ｍの濃度で、それぞれ添加し、周波数２０ｋＨｚ、出力２２．６Ｗ／ｃｍ２の超音波を５分間照射したところ、水にＥＤＯＴが油滴として分散した乳濁分散液が得られた。この乳濁分散液に、周波数１．６ＭＨｚ、出力２２Ｗ／ｃｍ２の超音波を５分間、次いで周波数２．４ＭＨｚ、出力７．１Ｗ／ｃｍ２の超音波を５分間照射したところ、透明分散液が得られた。
　得られた重合液に、作用極としての１ｃｍ２の面積を有するＦＴＯ電極、対極としての４ｃｍ２の面積を有する白金メッシュ、及び参照電極としての銀－塩化銀電極を導入し、１０μＡ／ｃｍ２の条件で定電流電解重合を６０秒間行った。重合後の作用極をメタノールで洗浄した後、１５０℃で３０分間乾燥し、ＦＴＯ電極上に導電性ポリマー層が形成された電極体（陽極）を得た。
　ＩＴＯ電極の表面に酸化チタンペースト（日揮触媒化成株式会社製）をバーコート法により膜厚が約１００μｍになるように塗布し、１３０℃で１０分間予備乾燥し、さらに４５０℃で３０分間焼成することにより、ＩＴＯ電極上に酸化チタン多孔質層を形成した。さらに、色素Ｎ７１９を０．２ｍＭの濃度で含むエタノール溶液に酸化チタン多孔質層を３時間浸漬した後、室温にて乾燥することにより、酸化チタン多孔質層に色素Ｎ７１９を添着させ、色素増感太陽電池の陰極を得た。
　次いで、得られた陰極と陽極とを酸化チタン多孔質層と導電性ポリマー層とが対向するように張り合わせ、間隙に電解液を含浸させることにより電解質層を形成した。電解液としては、０．５Ｍのヨウ化リチウム、０．０５Ｍのヨウ素、及び０．５Ｍの４－ｔ－ブチルピリジンをアセトニトリルに溶解させた液を用いた。最後にエポキシ樹脂を用いて封口し、色素増感太陽電池を得た。
　比較例７
　実施例３において得られた陰極と、鋼の基体の上にスパッタ法により１ｃｍ２の面積のＰｔ層を設けたＰｔ電極から成る陽極を、酸化チタン多孔質層とＰｔ層とが対向するように張り合わせ、間隙に電解液を含浸させることにより電解質層を形成した。電解液としては、０．５Ｍのヨウ化リチウム、０．０５Ｍのヨウ素、及び０．５Ｍの４－ｔ－ブチルピリジンをアセトニトリルに溶解させた液を用いた。最後にエポキシ樹脂を用いて封口し、色素増感太陽電池を得た。
　実施例３及び比較例７の色素増感太陽電池について、ソーラシュミレータによる１００ｍＷ／ｃｍ２、ＡＭ１．５Ｇの照射条件下での電流－電圧特性を評価した。測定は、２０℃で、電圧を５０ｍＶ／ｓの速度で変化させながら行った。図１３に得られた結果を示す。表１には、図１３の測定結果から得られた短絡電流、開放電圧、曲線因子及び光電変換効率をまとめた。従来のＰｔ電極を陽極とした比較例７の太陽電池の光電変換効率には及ばないものの、実施例３の太陽電池においても比較例７の太陽電池の８０％を超える光電変換効率が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　本発明の太陽電池用電極体は、有機薄膜太陽電池と色素増感太陽電池の両方の構成要素として好適に使用することができる。

Claims (12)

  1. 　少なくとも表面に導電性部分を有する基体と、該基体の導電性部分の上に積層された導電性ポリマー層と、を備えた太陽電池用電極体であって、
    　前記導電性ポリマー層が、
    　３位と４位に置換基を有するチオフェンから成る群から選択された少なくとも一種のモノマーから構成されたポリマーと、
    　該ポリマーに対するドーパントとしての、非スルホン酸系有機化合物であって該化合物のアニオンの分子量が２００以上である少なくとも一種の化合物から発生したアニオンと、
    　を含むことを特徴とする太陽電池用電極体。
  2. 　前記非スルホン酸系有機化合物が、ボロジサリチル酸及びボロジサリチル酸塩から成る群から選択された少なくとも一種の化合物である、請求項１に記載の太陽電池用電極体。
  3. 　前記非スルホン酸系有機化合物が、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式中、ｍが１～８の整数を意味し、ｎが１～８の整数を意味し、ｏが２又は３を意味する）で表わされるスルホニルイミド酸及びこれらの塩から成る群から選択された少なくとも一種の化合物である、請求項１に記載の太陽電池用電極体。
  4. 　前記非スルホン酸系有機化合物が、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸塩である、請求項３に記載の太陽電池用電極体。
  5. 　前記モノマーが３，４－エチレンジオキシチオフェンである、請求項１～４のいずれか１項に記載の太陽電池用電極体。
  6. 　前記基体が透明である、請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽電池用電極体。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の太陽電池用電極体の製造方法であって、
    （Ａ）以下の（ａ１）～（ａ４）のステップにより、溶媒としての水と、水に油滴として分散した前記モノマーと、前記非スルホン酸系有機化合物と、を含み、且つ透明である重合液を得る調製工程、
    　（ａ１）水に前記モノマーを添加し、水と前記モノマーとが相分離した相分離液を得るステップ、
    　（ａ２）前記相分離液に超音波を照射することにより、前記モノマーを油滴として分散させ、乳濁分散液を得るステップ、
    　（ａ３）前記乳濁分散液に、（ａ２）ステップにおける超音波の周波数より高い周波数の超音波を照射することにより、前記モノマーの油滴のサイズを減少させ、透明分散液を得るステップ、
    　（ａ４）前記非スルホン酸系有機化合物を、支持電解質として、前記相分離液、前記乳濁分散液、又は、前記透明分散液に添加するステップ、
    　及び、
    （Ｂ）前記調製工程で得られた重合液に前記基体を導入し、電解重合を行うことにより、前記モノマーの重合により得られた導電性ポリマー層を前記基体の導電性部分の上に形成する重合工程、
    　を含むことを特徴とする、太陽電池用電極体の製造方法。
  8. 　（ａ２）ステップにおける超音波が１５～２００ｋＨｚの範囲の周波数及び４Ｗ／ｃｍ２以上の出力を有する、請求項７に記載の太陽電池用電極体の製造方法。
  9. 　（ａ３）ステップにおける超音波が１～４ＭＨｚの範囲の周波数及び５Ｗ／ｃｍ２以上の出力を有する、請求項７又は８に記載の太陽電池用電極体の製造方法。
  10. 　（ａ２）ステップにおける超音波照射時間が２～１０分の範囲であり、（ａ３）ステップにおける超音波照射時間が２～１０分の範囲である、請求項７～９のいずれか１項に記載の太陽電池用電極体の製造方法。
  11. 　少なくとも表面に導電性部分を有する陽極と、
    　該陽極の導電性部分の上に積層された正孔取り出し層と、
    　該正孔取り出し層上に積層された、正孔輸送体と電子輸送体とを含む光電変換層と、
    　該光電変換層上に積層された陰極と、
    　を備えた有機薄膜太陽電池であって、
    　前記陽極と前記正孔取り出し層とが請求項１～６のいずれか１項に記載の太陽電池用電極体により構成されていることを特徴とする有機薄膜太陽電池。
  12. 　光増感剤としての色素を含む半導体層を有する陰極と、
    　該陰極の半導体層上に積層された、対を成す酸化種と還元種とを含む電解質層と、
    　該電解質層上に積層された、前記酸化種を前記還元種に変換する触媒として作用する導電性ポリマー層を有する陽極と、
    　を備えた色素増感太陽電池であって、
    　前記陽極が請求項１～６のいずれか１項に記載の太陽電池用電極体により構成されていることを特徴とする色素増感太陽電池。
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