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JP2001185242A - Photoelectric transducer element and photocell - Google Patents

Photoelectric transducer element and photocell

Info

Publication number
JP2001185242A
JP2001185242A JP36743099A JP36743099A JP2001185242A JP 2001185242 A JP2001185242 A JP 2001185242A JP 36743099 A JP36743099 A JP 36743099A JP 36743099 A JP36743099 A JP 36743099A JP 2001185242 A JP2001185242 A JP 2001185242A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
dye
layer
semiconductor
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP36743099A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Hirai
博幸 平井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP36743099A priority Critical patent/JP2001185242A/en
Publication of JP2001185242A publication Critical patent/JP2001185242A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric transducer element of high energy conversion efficiency and improved durability, and provide a photocell using this transducer. SOLUTION: In the photoelectric transducer element and the photocell having at least a transparent substrate, a conductive electrode installed on the transparent substrate, an exposure layer including a semiconductor, and counter poles, it is constituted so that a fluorescent material or a light-storage material, that converts ultraviolet rays into visible light or a near-infrared rays is installed in the element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー変換効
率の優れた光電変換素子およびこれを用いた光電池に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric conversion element having excellent energy conversion efficiency and a photovoltaic cell using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、太陽光発電は単結晶シリコン太陽
電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン
太陽電池、テルル化カドミウムやセレン化インジウム銅
等の化合物半導体接合型太陽電池が、実用化の主力技術
となっている。しかし、将来に向けてこれらを普及させ
る上では、素材製造にかかるエネルギーコストが高く製
品化への環境負荷が大きいこと、ユーザーにとってエネ
ルギーペイバックタイムが長い等の問題点を克服する必
要がある。上記の既存技術の中でコストの点でも最も有
力な太陽電池の素材はアモルファスシリコンであり、8
00nmまでの可視光を吸収し、発電効率として10%
近い太陽光エネルギー変換効率が得られている。一方、
さらなる低価格化を目指し、大面積化も容易な有機材料
をシリコンに替わる感光材料として用いた太陽電池が多
く研究されてきたが、エネルギー変換効率が1%以下と
低く、耐久性も悪いという問題があった。こうした中
で、Nature(第353巻、第737〜740頁、1991年)および
米国特許4927721号、同5350644号、特開平5−
504023等に、色素によって増感された多孔質半導
体微粒子を用いた光電池、ならびにこの作製に必要な材
料および製造技術が開示された。この光電池は、色素に
ルテニウム錯体を用いて分光増感した二酸化チタン多孔
質薄膜を光アノードとする湿式太陽電池すなわち電気化
学光電池である。この方式の第一の利点は二酸化チタン
等の安価な酸化物半導体を高純度まで精製する必要なし
に用いることができるため、安価な光電変換素子として
提供できる点であり、第二には用いられる色素の吸収が
ブロードであり、800nmまでの広い可視光波長域にわ
たって太陽光を集光できることであり、第三には光電変
換の量子効率が高く、高いエネルギー変換効率を実現し
うることである。この湿式太陽電池を用いてアモルファ
スシリコンをコスト面で凌駕する電池製造技術が示され
た。しかし、エネルギー変換効率をさらに改善し性能面
でも大きな優位性を確保するには第一に感光波長域をよ
り拡張し、太陽光集光率を挙げることが必要である。こ
の目的で二酸化チタンに対する色素増感の感光波長を長
波長化する研究が、長波長までブロードな吸収を有する
いわゆるブラック色素を用いて、Chem. Commun. p1
705(1997)に開示されている。しかし、これら
の長波長増感色素による光アノードの増感は一般に量子
効率が低く単独で用いるとエネルギー変換効率の実益が
少ない。
2. Description of the Related Art At present, single-crystal silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells, and compound semiconductor junction type solar cells such as cadmium telluride and indium copper selenide are mainly used for photovoltaic power generation. Technology. However, in order to popularize these materials in the future, it is necessary to overcome the problems that the energy cost for material production is high, the environmental load for commercialization is large, and the energy payback time is long for users. Among the above existing technologies, amorphous silicon is the most promising solar cell material in terms of cost.
Absorbs visible light up to 00 nm and generates 10% power generation efficiency
Near solar energy conversion efficiency is obtained. on the other hand,
Many solar cells that use organic materials, which can easily be made larger in area, as a photosensitive material in place of silicon have been studied in order to further reduce the price, but the energy conversion efficiency is as low as 1% or less and the durability is poor. was there. Under these circumstances, Nature (Vol. 353, pp. 737-740, 1991) and U.S. Pat.
No. 504023, etc., disclosed a photovoltaic cell using porous semiconductor fine particles sensitized by a dye, as well as materials and manufacturing techniques required for the fabrication. This photovoltaic cell is a wet solar cell using a titanium dioxide porous thin film spectrally sensitized using a ruthenium complex as a dye as a photoanode, that is, an electrochemical photocell. The first advantage of this method is that an inexpensive oxide semiconductor such as titanium dioxide can be used without having to purify it to high purity, and therefore it can be provided as an inexpensive photoelectric conversion element. Dye absorption is broad, and sunlight can be collected over a wide visible light wavelength range up to 800 nm. Third, the quantum efficiency of photoelectric conversion is high, and high energy conversion efficiency can be realized. A battery manufacturing technique using this wet solar cell that surpasses amorphous silicon in cost was shown. However, in order to further improve the energy conversion efficiency and secure a great advantage in terms of performance, it is necessary to first expand the photosensitive wavelength range and increase the solar light collection rate. For this purpose, a study to lengthen the photosensitive wavelength of dye sensitization to titanium dioxide has been carried out by using a so-called black dye having broad absorption up to a long wavelength, using Chem. Commun.
705 (1997). However, the sensitization of the photoanode with these long-wavelength sensitizing dyes generally has low quantum efficiency and, when used alone, has little benefit in energy conversion efficiency.

【0003】一方、紫外光は増感色素の退色を促進する
ので、従来UVカットフィルターを併用しており、紫外
光成分は有効利用されていなかった。
On the other hand, since ultraviolet light promotes fading of the sensitizing dye, a UV cut filter has conventionally been used in combination, and the ultraviolet light component has not been effectively used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
実情に鑑みてなされたものであり、太陽光や蛍光ランプ
等に含まれる紫外線を可視光ないし近赤外線に変えるこ
とにより、高い変換効率と光耐久性を発現する光電変換
素子およびこれを用いた光電池を提供することにある。
本発明の第二の目的は、比較的暗い状況下においても機
能する光電変換素子およびこれを用いた光電池を提供す
ることにある。本発明の第三の目的は、製造が容易で、
低コストな色素増感光電変換素子およびこれを用いた光
電池を提供することにある。本発明の第四の目的は、夜
間の誘導灯や案内標識と兼用できる光電変換素子および
これを用いた光電池を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a high conversion efficiency by converting ultraviolet light contained in sunlight or fluorescent lamps into visible light or near infrared light. Another object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element exhibiting light durability and a photovoltaic cell using the same.
A second object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element that functions even under relatively dark conditions and a photovoltaic cell using the same. The third object of the present invention is easy to manufacture,
An object of the present invention is to provide a low-cost dye-sensitized photoelectric conversion element and a photovoltaic cell using the same. A fourth object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element that can also be used as a guide light or a guide sign at night and a photovoltaic cell using the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、本発明
を特定する下記の事項およびその好ましい態様により達
成された。 (1)少なくとも透明基板、該透明基板上に設置された
導電性電極、半導体を含む感光層および対極を有する光
電変換素子において、蛍光材料または蓄光材料を該透明
基板中または該透明基板上あるいは対極中に存在させた
ことを特徴とする光電変換素子。 (2)前記蛍光材料または蓄光材料が、透明バインダ中
に分散された状態で該透明基板の導電性電極とは反対の
面に塗布されたものであることを特徴とする上記(1)
の光電変換素子。 (3)前記半導体が、少なくとも1種の金属カルコゲニ
ドを含む多孔質半導体であり、かつ、該半導体に色素が
吸着されていることを特徴とする(1)または(2)に
記載の光電変換素子。 (4)前記光電変換素子が、感光層と対極の間に電荷移
動層を有することを特徴とする(1)、(2)または
(3)に記載の光電変換素子。 (5)蛍光材料または蓄光材料が、1〜200nmの範
囲の平均粒子径を有し、かつ、粒子径400nm以上で
ある粒子の個数の割合が10%以下であることを特徴と
する(1)〜(4)のいずれかに記載の光電変換素子。 (6)蛍光材料または蓄光材料が、400〜900nm
の波長範囲で発光するものであることを特徴とする
(1)〜(5)のいずれかに記載の光電変換素子。 (7)蛍光材料または蓄光材料が、無機化合物であるこ
とを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光電変
換素子。 (8)(1)〜(7)のいずれかの光電変換素子を用い
た光電池。
The object of the present invention has been attained by the following items which specify the present invention and preferred embodiments thereof. (1) In a photoelectric conversion device having at least a transparent substrate, a conductive electrode provided on the transparent substrate, a photosensitive layer containing a semiconductor, and a counter electrode, a fluorescent material or a phosphorescent material is added to the transparent substrate or on the transparent substrate or the counter electrode. A photoelectric conversion element characterized by being present inside. (2) The above-mentioned (1), wherein the fluorescent material or the phosphorescent material is dispersed in a transparent binder and applied to the surface of the transparent substrate opposite to the conductive electrode.
Photoelectric conversion element. (3) The photoelectric conversion element according to (1) or (2), wherein the semiconductor is a porous semiconductor containing at least one kind of metal chalcogenide, and a dye is adsorbed on the semiconductor. . (4) The photoelectric conversion element according to (1), (2) or (3), wherein the photoelectric conversion element has a charge transfer layer between a photosensitive layer and a counter electrode. (5) The fluorescent material or the phosphorescent material has an average particle diameter in a range of 1 to 200 nm, and the ratio of the number of particles having a particle diameter of 400 nm or more is 10% or less (1). The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (4). (6) The fluorescent material or the phosphorescent material has a thickness of 400 to 900 nm.
The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (5), which emits light in a wavelength range of: (7) The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 6, wherein the fluorescent material or the phosphorescent material is an inorganic compound. (8) A photocell using the photoelectric conversion element according to any one of (1) to (7).

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】〔1〕光電変換素子 本発明の光電変換素子は、少なくとも透明基板、導電性
電極、感光層および対極を有する構成である。そして、
本発明は高エネルギーの光を吸収して感光層の感光領域
の波長の光に変換する(発光)機能を組み込んだもので
ある。具体的には、透明基板中または透明基板上あるい
は対極中に蛍光材料または蓄光材料を有することを特徴
とする。本発明の光電変換素子は、種々の構成、種々の
材料を選択しうるが、好ましくは図1に示すように、透
明基板50a、透明導電層10a、感光層20、電荷移動層30、
対極導電層40の順に積層し、前記感光層20を色素22によ
って増感された半導体微粒子21と当該半導体微粒子21の
間の空隙に電荷移動層30から浸透した電荷輸送材料23と
から構成する。電荷輸送材料23は、電荷移動層30に用い
る材料と同じ成分からなる。また光電変換素子に強度を
付与するため、対極導電層40側に、支持基板50を設けて
もよい。以下本発明では、対極導電層40および任意で設
ける基板50からなる層を「対極」と呼ぶ。この光電変換
素子を外部回路に接続して仕事をさせるようにしたもの
が光電池である。なお、図1中の対極導電層40、支持基
板50は、それぞれ透明対極導電層40a、透明基板50aであ
っても良い。本発明では、導電性電極側の透明基板50a
および/または対極の支持基板50に蛍光材料または蓄光
材料を存在させるが、少なくとも導電性電極側の透明基
板50aに存在させるのが好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [1] Photoelectric conversion element The photoelectric conversion element of the present invention has a structure having at least a transparent substrate, a conductive electrode, a photosensitive layer and a counter electrode. And
The present invention incorporates a function (light emission) of absorbing high-energy light and converting it into light having a wavelength in the photosensitive region of the photosensitive layer. Specifically, a fluorescent material or a phosphorescent material is provided in a transparent substrate, on a transparent substrate, or in a counter electrode. The photoelectric conversion element of the present invention can have various configurations and various materials, but preferably, as shown in FIG. 1, a transparent substrate 50a, a transparent conductive layer 10a, a photosensitive layer 20, a charge transfer layer 30,
The counter electrode conductive layer 40 is stacked in this order, and the photosensitive layer 20 is composed of the semiconductor fine particles 21 sensitized by the dye 22 and the charge transporting material 23 that has penetrated from the charge transfer layer 30 into the gap between the semiconductor fine particles 21. The charge transport material 23 is composed of the same components as the materials used for the charge transfer layer 30. Further, in order to impart strength to the photoelectric conversion element, a support substrate 50 may be provided on the counter electrode conductive layer 40 side. Hereinafter, in the present invention, a layer including the counter electrode conductive layer 40 and an optional substrate 50 is referred to as a “counter electrode”. The photovoltaic cell connects the photoelectric conversion element to an external circuit to perform work. Note that the counter electrode conductive layer 40 and the support substrate 50 in FIG. 1 may be a transparent counter electrode conductive layer 40a and a transparent substrate 50a, respectively. In the present invention, the transparent substrate 50a on the conductive electrode side
A fluorescent material or a phosphorescent material is present on the support substrate 50 of the counter electrode, and it is preferable that the fluorescent material or the phosphorescent material be present on at least the transparent substrate 50a on the conductive electrode side.

【0007】図1に示す本発明の光電変換素子におい
て、色素22により増感された半導体微粒子21を含む感光
層20に入射した光は色素22等を励起し、励起された色素
22等中の高エネルギーの電子が半導体微粒子21の伝導帯
に渡され、さらに拡散により透明導電層10aに到達す
る。このとき色素22等の分子は酸化体となっている。光
電池においては、透明導電層10a中の電子が外部回路で
仕事をしながら対極導電層40および電荷移動層30を経て
色素22等の酸化体に戻り、色素22が再生する。感光層20
は負極として働く。それぞれの層の境界(例えば透明導
電層10aと感光層20との境界、感光層20と電荷移動層30
との境界、電荷移動層30と対極導電層40との境界等)で
は、各層の構成成分同士が相互に拡散混合していてもよ
い。本発明では、半導体または色素が外部光を直接吸収
する以外に、前述の蛍光材料または蓄光材料がより高エ
ネルギーの光(紫外線など)を吸収して、半導体または
色素が吸収しうる波長の光(可視光、近赤外光)を発光
し、これを半導体または色素に吸収させてエネルギー利
用効率を向上させたものである。以下各層について詳細
に説明する。
In the photoelectric conversion device of the present invention shown in FIG. 1, the light incident on the photosensitive layer 20 containing the semiconductor fine particles 21 sensitized by the dye 22 excites the dye 22 and the like, and the excited dye
High-energy electrons in 22 and the like are transferred to the conduction band of the semiconductor fine particles 21 and further reach the transparent conductive layer 10a by diffusion. At this time, molecules such as the dye 22 are oxidized. In the photovoltaic cell, the electrons in the transparent conductive layer 10a return to an oxidant such as the dye 22 through the counter electrode conductive layer 40 and the charge transfer layer 30 while working in an external circuit, and the dye 22 is regenerated. Photosensitive layer 20
Works as a negative electrode. Boundary of each layer (for example, boundary between transparent conductive layer 10a and photosensitive layer 20, photosensitive layer 20 and charge transfer layer 30
, The boundary between the charge transfer layer 30 and the counter electrode conductive layer 40, etc.), the constituent components of each layer may be mutually diffused and mixed. In the present invention, in addition to the semiconductor or the dye directly absorbing external light, the above-described fluorescent material or light-storing material absorbs higher-energy light (such as ultraviolet light) and has a wavelength (such as a wavelength that the semiconductor or the dye can absorb). (Visible light, near-infrared light) is emitted, and is absorbed by a semiconductor or a dye to improve the energy use efficiency. Hereinafter, each layer will be described in detail.

【0008】(A)透明基板 本発明の光電変換素子では、透明基板側から光を受光す
るので、透明基板は実質的に透明である。実質的に透明
であるとは光の透過率が10%以上であることを意味し、
50%以上であるのが好ましく、70%以上が特に好まし
い。透明基板としては、ソーダ石灰ガラス、リンケイ酸
ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどのガラス基
板の他に、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、ポリエーテルスルホ
ン、ポリアリレート、ポリシクロオレフィンなどのプラ
スチック基板を用いることができる。耐久性の点からガ
ラス基板が好ましい。
(A) Transparent substrate In the photoelectric conversion element of the present invention, light is received from the transparent substrate side, and thus the transparent substrate is substantially transparent. Being substantially transparent means that the light transmittance is 10% or more,
It is preferably at least 50%, particularly preferably at least 70%. Transparent substrates include glass substrates such as soda-lime glass, phosphosilicate glass, borosilicate glass, and quartz glass, as well as plastic substrates such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyether sulfone, polyarylate, and polycycloolefin. Can be used. A glass substrate is preferable from the viewpoint of durability.

【0009】(B)蛍光材料および蓄光材料 本発明で用いる蛍光または蓄光材料は、400〜900
nmの範囲に実質的に吸収を持たないものが好ましい。
通常の夜光塗料等で使用される蛍光体または蓄光体粒子
は、数μm程度の粒子径を有しているため、この波長域
の光を散乱、反射するために、光電変換素子に使用して
も変換効率の向上はわずかである。本発明において、好
ましくは1〜200nmの範囲の平均粒子径を有し、か
つ粒子径400nm以上である粒子の個数の割合が10
%以下、より好ましくは5%以下である超微粒子を使用
する。このような粒子は、例えば数十μm程度の厚さの
膜にしても、上記の波長領域の光を透過させるため、透
明基板中に分散させたり、透明基板に付着させたり、あ
るいは透明バインダ中に分散させた塗料を透明基板に塗
布しても、明所では透明基板としての本来の機能を損な
わない。また、分級により400nm以上、好ましくは
200nm以上の粒子を除去して粒度分布をシャープに
することは有効である。一方、1nm未満の超微粒子は
作製が困難であったり、取扱い性(分散性)が悪いなど
実用的でない。本発明に用いるかかる超微粒子状蛍光体
または蓄光体は、たとえば特開平9−95671号に記
載のように沸点または昇華点以上の温度の高周波熱プラ
ズマ中で蒸発させ、その後冷却凝固させることにより調
製できる。また、透明基板への付着は、スパッタ法、イ
オンプレーティング法、真空蒸着法などで行なうことが
できる。
(B) Fluorescent material and luminous material The fluorescent or luminous material used in the present invention is 400 to 900.
Those having substantially no absorption in the range of nm are preferred.
Phosphor or phosphor particles used in ordinary luminous paints have a particle size of about several μm, so that light in this wavelength range is scattered and reflected, so that they are used in photoelectric conversion elements. However, the conversion efficiency is slightly improved. In the present invention, the ratio of the number of particles having an average particle diameter of preferably 1 to 200 nm and having a particle diameter of 400 nm or more is preferably 10 or more.
% Or less, more preferably 5% or less. Such particles, for example, even in a film having a thickness of about several tens of μm, in order to transmit light in the above-mentioned wavelength region, are dispersed in a transparent substrate, adhered to the transparent substrate, or in a transparent binder. Even if the coating material dispersed in is coated on a transparent substrate, the original function as a transparent substrate is not impaired in a light place. It is effective to remove particles having a size of 400 nm or more, preferably 200 nm or more by classification to sharpen the particle size distribution. On the other hand, ultrafine particles of less than 1 nm are not practical because they are difficult to produce and have poor handling properties (dispersibility). The ultrafine particle phosphor or phosphorescent material used in the present invention is prepared, for example, by evaporating in a high-frequency thermal plasma having a temperature of a boiling point or a sublimation point or higher, and then cooling and solidifying as described in JP-A-9-95771. it can. Further, the adhesion to the transparent substrate can be performed by a sputtering method, an ion plating method, a vacuum evaporation method, or the like.

【0010】本発明に使用する蛍光材料は、無機蛍光体
でも、有機蛍光顔料でも、あるいは両者を組合せても良
いが、耐久性の観点から無機蛍光体が好ましい。また、
蛍光体は、発光中心に遷移金属や希土類を用いる局在形
でも自由電子や正孔が発光過程に関与する非局在形でも
よい。蛍光体の具体例としては、ZnO:Zn、Zn
S:Cl、ZnS:Cu,Al、(Zn,Cd)S:A
g,Cl、SnO2 :Eu、Y22S:Eu、ZnGa
24、3Ca3(PO42・Ca(F,Cl)2:S
3+,Mn2+、Y23:Eu3+、LaPO4:Ce3+
Tb3+、Zn2SiO4:Mn2+などが挙げられる。蛍光
材料については、蛍光体同学会編、“蛍光体ハンドブッ
ク”、オーム社(1987年)などに記載されている。
The fluorescent material used in the present invention may be an inorganic fluorescent material, an organic fluorescent pigment, or a combination of both, but an inorganic fluorescent material is preferred from the viewpoint of durability. Also,
The phosphor may be a localized type using a transition metal or a rare earth element as a luminescent center or a non-localized type in which free electrons and holes are involved in a light emitting process. Specific examples of the phosphor include ZnO: Zn, Zn
S: Cl, ZnS: Cu, Al, (Zn, Cd) S: A
g, Cl, SnO 2 : Eu, Y 2 O 2 S: Eu, ZnGa
2 O 4 , 3Ca 3 (PO 4 ) 2 .Ca (F, Cl) 2 : S
b 3+ , Mn 2+ , Y 2 O 3 : Eu 3+ , LaPO 4 : Ce 3+ ,
Tb 3+ , Zn 2 SiO 4 : Mn 2+ and the like. The fluorescent material is described in “Phosphor Handbook”, edited by Phosphors Society of Japan, Ohmsha (1987) and the like.

【0011】本発明に使用する蓄光材料は、太陽光や蛍
光灯等の紫外線を蓄え、可視光の少ないときや全くない
ときに、長時間効率良く発光するものである。光吸収−
蓄積−発光からなるサイクルは何度も繰り返すことがで
きる。このような材料の具体例としては、ZnS:C
u、CaS:Bi、(Ca,Sr)S:Bi、(Ca,
Sr)S:Ce、SrS:Eu、SrAl24:Eu、
CaAl24:Eu、SrAl24:Eu,Dy を使
用することができる。特に、環境面および蓄光輝度や蓄
光時間などの蓄光性に優れたアルミナ、酸化ストロンチ
ウム、酸化バリウム、酸化セシウム、亜鉛ホウ珪酸塩ガ
ラスなどの金属酸化物とEu、Dy、Ru、Tbなどの
希土類元素とを焼成してなるものが好ましい。
The luminous material used in the present invention stores ultraviolet light such as sunlight or fluorescent light, and emits light efficiently for a long time when there is little or no visible light. Light absorption-
The cycle of accumulation-emission can be repeated many times. As a specific example of such a material, ZnS: C
u, CaS: Bi, (Ca, Sr) S: Bi, (Ca,
Sr) S: Ce, SrS: Eu, SrAl 2 O 4 : Eu,
CaAl 2 O 4 : Eu and SrAl 2 O 4 : Eu, Dy can be used. In particular, metal oxides such as alumina, strontium oxide, barium oxide, cesium oxide, zinc borosilicate glass, and rare earth elements such as Eu, Dy, Ru, and Tb, which are excellent in luminosity such as luminous luminance and luminous time, on the environmental side and the like. And those obtained by firing are preferred.

【0012】これらの蛍光材料や蓄光材料はそれぞれ単
独または混合しても、あるいは両材料を組合せて(共分
散させて)使用することができる。本発明では、使用す
る感光層の半導体の吸収領域や後述する増感色素の吸収
領域、具体的には400〜900nmの波長範囲に発光
を有する蛍光材料または蓄光材料が好ましい。特に、こ
の範囲に発光極大を有する材料が好ましい。
These fluorescent materials and phosphorescent materials can be used alone or in combination, or both materials can be used in combination (co-dispersed). In the present invention, a fluorescent material or a phosphorescent material which emits light in a semiconductor absorption region or a sensitizing dye absorption region of a photosensitive layer to be used, specifically, in a wavelength range of 400 to 900 nm, is preferable. In particular, a material having a light emission maximum in this range is preferable.

【0013】上記の蛍光材料や蓄光材料は、透明基板
中に含有させる、透明基板上に蛍光材料または蓄光材
料を付着させる(例:層状に付設する)、透明バイン
ダー中に分散させて透明基板上に塗設する、等の方法で
光電変換素子に組み込むことができる。およびで
は、透明基板の導電性電極(導電層)と反対の面に設置
するのが好ましい。なお、蛍光または蓄光材料を分散し
た塗料を透明基板の導電性電極面と反対面に塗布する工
程は、加熱による劣化を避けるため、後述の半導体層の
設置より後に行なうことが好ましい。本発明において、
蛍光または蓄光材料の透明基板中、または透明バインダ
ー中の含有量は特に限定されず広い範囲で使用できる。
好ましくは、0.1〜90質量%である。
The above-mentioned fluorescent material or luminous material is contained in a transparent substrate, a fluorescent material or a luminous material is adhered to a transparent substrate (for example, provided in a layered form), dispersed in a transparent binder and dispersed on a transparent substrate. And can be incorporated into the photoelectric conversion element by a method such as coating. In and, it is preferable to install on the surface of the transparent substrate opposite to the conductive electrode (conductive layer). Note that the step of applying a coating material in which a fluorescent or phosphorescent material is dispersed on the surface of the transparent substrate opposite to the conductive electrode surface is preferably performed after the later-described semiconductor layer is installed in order to avoid deterioration due to heating. In the present invention,
The content of the fluorescent or luminous material in the transparent substrate or the transparent binder is not particularly limited, and can be used in a wide range.
Preferably, it is 0.1 to 90% by mass.

【0014】上記のの場合、用いる透明バインダーは
特に限定されない。具体的には、ポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデン、(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹
脂、スチレン系樹脂、ポリウレタン、ポリカーボネー
ト、フッ素樹脂、アクリルシリコーン樹脂、不飽和ポリ
エステルなどを用いることができる。これらの化合物は
ホモポリマーでもコポリマーでも良い。
In the above case, the transparent binder used is not particularly limited. Specifically, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, (meth) acrylic resin, epoxy resin, styrene resin, polyurethane, polycarbonate, fluororesin, acrylic silicone resin, unsaturated polyester, and the like can be used. These compounds may be homopolymers or copolymers.

【0015】(C)導電性電極 導電性電極は、透明導電層であることが好ましい。透明
導電層は、金属等の薄膜、または透明の導電性金属酸化
物を用いることができる。好ましい金属薄膜材料として
は、例えば白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウ
ム、インジウムや炭素が挙げられ、導電性金属酸化物と
してはインジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素
をドープしたもの等)が挙げられる。これらのなかでも
フッ素をドーピングした二酸化スズからなる透明導電層
が好ましい。
(C) Conductive electrode The conductive electrode is preferably a transparent conductive layer. As the transparent conductive layer, a thin film of a metal or the like, or a transparent conductive metal oxide can be used. Preferred metal thin film materials include, for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium and carbon, and examples of conductive metal oxides include indium-tin composite oxides and tin oxide doped with fluorine. ). Among these, a transparent conductive layer made of tin dioxide doped with fluorine is preferable.

【0016】導電性電極は表面抵抗が低い程よい。好ま
しい表面抵抗の範囲は100Ω/□以下であり、さらに好
ましくは40Ω/□以下である。表面抵抗の下限には特に
制限はないが、通常0.1Ω/□程度である。
The lower the surface resistance of the conductive electrode, the better. The preferred range of the surface resistance is 100 Ω / □ or less, more preferably 40 Ω / □ or less. The lower limit of the surface resistance is not particularly limited, but is usually about 0.1Ω / □.

【0017】透明導電層を透明基板上に設置するには、
前述のガラスまたはプラスチック等の透明基板の表面に
透明導電層を塗布または蒸着等により形成することがで
きる。十分な透明性を確保するために、導電性金属酸化
物の塗布量はガラスまたはプラスチックの支持体1m2
たり0.01〜100gとするのが好ましい。導電層の厚さは0.
02〜10μm程度が好ましい。
To install a transparent conductive layer on a transparent substrate,
A transparent conductive layer can be formed on the surface of the aforementioned transparent substrate such as glass or plastic by coating or vapor deposition. In order to ensure sufficient transparency, the amount of the conductive metal oxide applied is preferably 0.01 to 100 g per 1 m 2 of a glass or plastic support. The thickness of the conductive layer is 0.
About 02 to 10 μm is preferable.

【0018】透明導電層の抵抗を下げる目的で金属リー
ドを用いるのが好ましい。金属リードの材質はアルミニ
ウム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属が好まし
く、特にアルミニウムおよび銀が好ましい。金属リード
は透明基板に蒸着、スパッタリング等で線状または格子
状に設置し、その上にフッ素をドープした酸化スズ、ま
たはITO膜からなる透明導電層を設けるのが好ましい。
また透明導電層を透明基板に設けた後、透明導電層上に
金属リードを設置するのも好ましい。金属リード設置に
よる入射光量の低下は好ましくは10%以内、より好まし
くは1〜5%とする。
It is preferable to use a metal lead for the purpose of lowering the resistance of the transparent conductive layer. The material of the metal lead is preferably a metal such as aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel, and particularly preferably aluminum and silver. The metal leads are preferably arranged in a linear or lattice shape on a transparent substrate by vapor deposition, sputtering, or the like, and a transparent conductive layer made of tin oxide doped with fluorine or an ITO film is preferably provided thereon.
It is also preferable to provide a metal lead on the transparent conductive layer after providing the transparent conductive layer on the transparent substrate. The decrease in the amount of incident light due to the installation of the metal leads is preferably within 10%, more preferably 1 to 5%.

【0019】(D)感光層 感光層において、半導体はいわゆる感光体として作用
し、光を吸収して電荷分離を行い、電子と正孔を生ず
る。色素増感された半導体微粒子では、光吸収およびこ
れによる電子および正孔の発生は主として色素において
起こり、半導体微粒子はこの電子を受け取り、伝達する
役割を担う。本発明で用いる半導体は光励起下で伝導体
電子がキャリアーとなり、アノード電流を与えるn型半
導体であることが好ましい。
(D) Photosensitive Layer In the photosensitive layer, the semiconductor acts as a so-called photoreceptor, absorbs light to separate charges, and generates electrons and holes. In the dye-sensitized semiconductor fine particles, light absorption and the resulting generation of electrons and holes mainly occur in the dye, and the semiconductor fine particles have a role of receiving and transmitting the electrons. It is preferable that the semiconductor used in the present invention is an n-type semiconductor which gives an anode current by conducting electrons as carriers under photoexcitation.

【0020】(1)半導体 半導体としては、シリコン、ゲルマニウムのような単体
半導体、III-V系化合物半導体、金属のカルコゲニド
(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)、またはペロ
ブスカイト構造を有する化合物(例えばチタン酸ストロ
ンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、
チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等)等を使用する
ことができる。
(1) Semiconductor As the semiconductor, a simple semiconductor such as silicon or germanium, a III-V compound semiconductor, a metal chalcogenide (eg, oxide, sulfide, selenide, etc.), or a compound having a perovskite structure ( For example, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate,
Barium titanate, potassium niobate, etc.) can be used.

【0021】本発明は、金属カルコゲニドから選ばれる
半導体を色素増感した光電変換素子および光電池に特に
好ましく適用される。この場合、蛍光または蓄光材料は
増感色素の吸収領域に発光するものを選択するのが好ま
しい。好ましい金属のカルコゲニドとして、チタン、ス
ズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリ
ウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、またはタンタル
の酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモンまた
はビスマスの硫化物、カドミウムまたは鉛のセレン化
物、カドミウムのテルル化物等が挙げられる。他の化合
物半導体としては亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミ
ウム等のリン化物、ガリウム−ヒ素または銅−インジウ
ムのセレン化物、銅−インジウムの硫化物等が挙げられ
る。
The present invention is particularly preferably applied to a photoelectric conversion element and a photovoltaic cell in which a semiconductor selected from metal chalcogenides is dye-sensitized. In this case, it is preferable to select a fluorescent or phosphorescent material that emits light in the absorption region of the sensitizing dye. Preferred metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead, silver, antimony or Examples include bismuth sulfide, cadmium or lead selenide, and cadmium telluride. Other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium and cadmium, selenides of gallium-arsenic or copper-indium, and sulfides of copper-indium.

【0022】本発明に用いる半導体の好ましい具体例
は、Si、TiO2、SnO2、Fe2O3、WO3、ZnO、Nb2O5、CdS、Z
nS、PbS、Bi2S3、CdSe、CdTe、GaP、InP、GaAs、CuIn
S2、CuInSe2等であり、より好ましくはTiO2、ZnO、Sn
O2、Fe2O3、WO3、Nb2O5、CdS、PbS、CdSe、InP、GaAs、
CuInS2またはCuInSe2であり、特に好ましくはTiO2また
はNb 2O5であり、最も好ましくはTiO2である。
Preferred specific examples of the semiconductor used in the present invention
Is Si, TiOTwo, SnOTwo, FeTwoOThree, WOThree, ZnO, NbTwoOFive, CdS, Z
nS, PbS, BiTwoSThree, CdSe, CdTe, GaP, InP, GaAs, CuIn
STwo, CuInSeTwoEtc., more preferably TiOTwo, ZnO, Sn
OTwo, FeTwoOThree, WOThree, NbTwoOFive, CdS, PbS, CdSe, InP, GaAs,
CuInSTwoOr CuInSeTwoAnd particularly preferably TiOTwoAlso
Is Nb TwoOFiveAnd most preferably TiOTwoIt is.

【0023】本発明に用いる半導体は単結晶でも多結晶
でもよい。変換効率の観点からは単結晶が好ましいが、
製造コスト、原材料確保、エネルギーペイバックタイム
等の観点からは多結晶が好ましく、半導体微粒子からな
る多孔質膜が特に好ましい。
The semiconductor used in the present invention may be single crystal or polycrystal. From the viewpoint of conversion efficiency, a single crystal is preferable,
From the viewpoints of production cost, securing of raw materials, energy payback time, and the like, polycrystal is preferable, and a porous film made of semiconductor fine particles is particularly preferable.

【0024】半導体微粒子の粒径は一般にnm〜μmのオ
ーダーであるが、投影面積を円に換算したときの直径か
ら求めた一次粒子の平均粒径は5〜200nmであるのが好
ましく、8〜100nmがより好ましい。また分散液中の半
導体微粒子(二次粒子)の平均粒径は0.01〜100μmが好
ましい。
The particle size of the semiconductor fine particles is generally on the order of nm to μm, but the average particle size of the primary particles obtained from the diameter when the projected area is converted into a circle is preferably from 5 to 200 nm, and from 8 to 200 nm. 100 nm is more preferred. The average particle size of the semiconductor fine particles (secondary particles) in the dispersion is preferably 0.01 to 100 μm.

【0025】粒径分布の異なる2種類以上の微粒子を混
合してもよく、この場合小さい粒子の平均サイズは5nm
以下であるのが好ましい。入射光を散乱させて光捕獲率
を向上させる目的で、粒径の大きな、例えば300nm程度
の半導体粒子を混合してもよい。
Two or more types of fine particles having different particle size distributions may be mixed. In this case, the average size of the small particles is 5 nm.
It is preferred that: For the purpose of improving the light capture rate by scattering incident light, semiconductor particles having a large particle size, for example, about 300 nm may be mixed.

【0026】半導体微粒子の作製法としては、作花済夫
の「ゾル−ゲル法の科学」アグネ承風社(1998年)、技
術情報協会の「ゾル−ゲル法による薄膜コーティング技
術」(1995年)等に記載のゾル−ゲル法、杉本忠夫の
「新合成法ゲル−ゾル法による単分散粒子の合成とサイ
ズ形態制御」、まてりあ,第35巻,第9号,1012〜1018
頁(1996年)に記載のゲル−ゾル法が好ましい。またDe
gussa社が開発した塩化物を酸水素塩中で高温加水分解
により酸化物を作製する方法も好ましい。
As for the method of producing semiconductor fine particles, there is a method of sol-gel method by Akio Sakuhana, Agne Shofusha (1998), and a thin film coating technique by sol-gel method by the Technical Information Association (1995). ), Tadao Sugimoto, "Synthesis of Monodisperse Particles and Size Morphology Control by New Synthetic Gel-Sol Method", Materia, Vol. 35, No. 9, 1012-1018.
The gel-sol method described on page (1996) is preferred. Also De
Also preferred is a method developed by Gussa to produce oxides by high temperature hydrolysis of chlorides in oxyhydrogen salts.

【0027】半導体微粒子が酸化チタンの場合、上記ゾ
ル-ゲル法、ゲル−ゾル法、塩化物の酸水素塩中での高
温加水分解法はいずれも好ましいが、さらに清野学の
「酸化チタン 物性と応用技術」技報堂出版(1997年)
に記載の硫酸法および塩素法を用いることもできる。さ
らにゾル−ゲル法として、バーブらのジャーナル・オブ
・アメリカン・セラミック・ソサエティー,第80巻,第
12号,3157〜3171頁(1997年)に記載の方法や、バーン
サイドらのケミストリー・オブ・マテリアルズ,第10
巻,第9号,2419〜2425頁に記載の方法も好ましい。
When the semiconductor fine particles are titanium oxide, any of the above-mentioned sol-gel method, gel-sol method, and high-temperature hydrolysis method in chloride oxyhydrogen salt are preferred. Applied Technology "Gihodo Publishing (1997)
The sulfuric acid method and the chlorine method described in (1) can also be used. Further, the sol-gel method is described in Barb et al., Journal of American Ceramic Society, Vol.
12, No. 3, pp. 3157-3171 (1997), and Burnside et al., Chemistry of Materials, No. 10
Vol. 9, No. 9, pages 2419 to 2425 are also preferable.

【0028】(2)半導体微粒子層 半導体微粒子を導電性電極上に塗布するには、半導体微
粒子の分散液またはコロイド溶液を導電性電極上に塗布
する方法の他に、前述のゾル−ゲル法等を使用すること
もできる。光電変換素子の量産化、半導体微粒子液の物
性、導電性電極の融通性等を考慮した場合、湿式の製膜
方法が比較的有利である。湿式の製膜方法としては、塗
布法、印刷法が代表的である。
(2) Semiconductor fine particle layer In order to coat the semiconductor fine particles on the conductive electrode, in addition to the method of applying a dispersion or colloid solution of the semiconductor fine particles on the conductive electrode, the above-mentioned sol-gel method or the like is used. Can also be used. In consideration of mass production of photoelectric conversion elements, physical properties of semiconductor fine particle liquids, flexibility of conductive electrodes, and the like, a wet film forming method is relatively advantageous. As a wet film forming method, a coating method and a printing method are typical.

【0029】半導体微粒子の分散液を作製する方法とし
ては、前述のゾル−ゲル法の他に、乳鉢ですり潰す方
法、ミルを使って粉砕しながら分散する方法、あるいは
半導体を合成する際に溶媒中で微粒子として析出させそ
のまま使用する方法等が挙げられる。
As a method for preparing a dispersion of semiconductor fine particles, in addition to the above-described sol-gel method, a method of grinding in a mortar, a method of dispersing while pulverizing using a mill, or a method of preparing a solvent when synthesizing a semiconductor. A method of precipitating fine particles in the solution and using it as it is, may be mentioned.

【0030】分散媒としては、水または各種の有機溶媒
(例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコ
ール、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリル、酢
酸エチル等)が挙げられる。分散の際、必要に応じて例
えばポリエチレングリコールのようなポリマー、界面活
性剤、酸、またはキレート剤等を分散助剤として用いて
もよい。ポリエチレングリコールの分子量を変えること
で、剥がれにくい膜を形成したり、分散液の粘度が調節
可能となるので、ポリエチレングリコールを添加するこ
とは好ましい。
Examples of the dispersion medium include water and various organic solvents (eg, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, ethyl acetate, etc.). At the time of dispersion, if necessary, a polymer such as polyethylene glycol, a surfactant, an acid, a chelating agent, or the like may be used as a dispersion aid. By changing the molecular weight of polyethylene glycol, it is possible to form a film that does not easily peel off or to adjust the viscosity of the dispersion liquid. Therefore, it is preferable to add polyethylene glycol.

【0031】塗布方法としては、アプリケーション系と
してローラ法、ディップ法等、メータリング系としてエ
アーナイフ法、ブレード法等、またアプリケーションと
メータリングを同一部分にできるものとして、特公昭58
-4589号に開示されているワイヤーバー法、米国特許268
1294号、同2761419号、同2761791号等に記載のスライド
ホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法等が好
ましい。また汎用機としてスピン法やスプレー法も好ま
しい。湿式印刷方法としては、凸版、オフセットおよび
グラビアの3大印刷法をはじめ、凹版、ゴム版、スクリ
ーン印刷等が好ましい。これらの中から、液粘度やウェ
ット厚さに応じて、好ましい製膜方法を選択する。
The application method includes a roller method and a dipping method as an application system, an air knife method and a blade method as a metering system.
-4589, the wire bar method, US Patent 268
The slide hopper method, extrusion method, curtain method, and the like described in Nos. 1294, 2761419, and 2761791 are preferable. As a general-purpose machine, a spin method or a spray method is also preferable. As the wet printing method, intaglio printing, rubber printing, screen printing, and the like are preferable, including three major printing methods of letterpress, offset and gravure. From these, a preferable film forming method is selected according to the liquid viscosity and the wet thickness.

【0032】半導体微粒子の層は単層に限らず、粒径の
違った半導体微粒子の分散液を多層塗布したり、種類が
異なる半導体微粒子(あるいは異なるバインダー、添加
剤)を含有する塗布層を多層塗布したりすることもでき
る。一度の塗布で膜厚が不足の場合にも多層塗布は有効
である。多層塗布には、エクストルージョン法またはス
ライドホッパー法が適している。また多層塗布をする場
合は同時に多層を塗布しても良く、数回から十数回順次
重ね塗りしてもよい。さらに順次重ね塗りであればスク
リーン印刷法も好ましく使用できる。
The layer of semiconductor fine particles is not limited to a single layer, but a multi-layer coating of a dispersion of semiconductor fine particles having different particle diameters or a coating layer containing semiconductor fine particles of different types (or different binders and additives) may be formed in multiple layers. It can also be applied. Multilayer coating is effective even when the film thickness is insufficient by one coating. The extrusion method or the slide hopper method is suitable for multilayer coating. In the case of multi-layer coating, multi-layer coating may be performed at the same time, or several to dozens of times may be sequentially applied. Furthermore, a screen printing method can also be preferably used in the case of successive coating.

【0033】一般に半導体微粒子層の厚さ(感光層の厚
さと同じ)が厚くなるほど単位投影面積当たりの担持色
素量が増えるため、光の捕獲率が高くなるが、生成した
電子の拡散距離が増すため電荷再結合によるロスも大き
くなる。したがって、半導体微粒子層の好ましい厚さは
0.1〜100μmである。太陽電池に用いる場合、半導体微
粒子層の厚さは1〜30μmが好ましく、2〜25μmがより
好ましい。半導体微粒子の支持体1m2当たり塗布量は0.
5〜400gが好ましく、5〜100gがより好ましい。
In general, as the thickness of the semiconductor fine particle layer (same as the thickness of the photosensitive layer) increases, the amount of the dye carried per unit projected area increases, so that the light capture rate increases, but the diffusion distance of generated electrons increases. Therefore, the loss due to charge recombination also increases. Therefore, the preferred thickness of the semiconductor fine particle layer is
It is 0.1-100 μm. When used for a solar cell, the thickness of the semiconductor fine particle layer is preferably 1 to 30 μm, more preferably 2 to 25 μm. Support 1 m 2 per coating amount of the semiconductor fine particles 0.
5 to 400 g is preferable, and 5 to 100 g is more preferable.

【0034】半導体微粒子を導電性電極上に塗布した後
で半導体微粒子同士を電子的に接触させるとともに、塗
膜強度の向上や支持体との密着性を向上させるために、
加熱処理するのが好ましい。好ましい加熱温度の範囲は
40℃以上700℃以下であり、より好ましくは100℃以上60
0℃以下である。また加熱時間は10分〜10時間程度であ
る。ポリマーフィルムのように融点や軟化点の低い支持
体を用いる場合、高温処理は支持体の劣化を招くため、
好ましくない。またコストの観点からもできる限り低温
であるのが好ましい。低温化は、先に述べた5nm以下の
小さい半導体微粒子の併用や鉱酸の存在下での加熱処理
等により可能となる。
After coating the semiconductor fine particles on the conductive electrode, the semiconductor fine particles are brought into electronic contact with each other, and in order to improve the coating strength and the adhesion to the support,
Heat treatment is preferred. The preferred heating temperature range is
40 ° C or more and 700 ° C or less, more preferably 100 ° C or more and 60 ° C or more.
0 ° C or less. The heating time is about 10 minutes to 10 hours. When using a support having a low melting point and softening point such as a polymer film, high temperature treatment causes deterioration of the support,
Not preferred. It is preferable that the temperature be as low as possible from the viewpoint of cost. The lowering of the temperature can be attained by the above-mentioned combined use of small semiconductor particles of 5 nm or less, heat treatment in the presence of a mineral acid, and the like.

【0035】加熱処理後半導体微粒子の表面積を増大さ
せたり、半導体微粒子近傍の純度を高め、色素から半導
体微粒子への電子注入効率を高める目的で、例えば四塩
化チタン水溶液を用いた化学メッキ処理や三塩化チタン
水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行ってもよい。
For the purpose of increasing the surface area of the semiconductor fine particles after the heat treatment, increasing the purity in the vicinity of the semiconductor fine particles, and increasing the efficiency of electron injection from the dye into the semiconductor fine particles, for example, chemical plating using titanium tetrachloride aqueous solution or titanium plating. Electrochemical plating using an aqueous solution of titanium chloride may be performed.

【0036】半導体微粒子は多くの色素を吸着すること
ができるように表面積の大きいものが好ましい。このた
め半導体微粒子の層を支持体上に塗布した状態での表面
積は、投影面積に対して10倍以上であるのが好ましく、
さらに100倍以上であるのが好ましい。この上限は特に
制限はないが、通常1000倍程度である。
It is preferable that the semiconductor fine particles have a large surface area so that many dyes can be adsorbed. Therefore, the surface area in a state where the layer of semiconductor fine particles is coated on the support is preferably 10 times or more the projected area,
Further, it is preferably 100 times or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually about 1000 times.

【0037】(3)色素 感光層に使用する色素は金属錯体色素、フタロシアニン
系の色素またはメチン色素が好ましい。光電変換の波長
域をできるだけ広くし、かつ変換効率を上げるため、二
種類以上の色素を混合することができる。また目的とす
る光源の波長域と強度分布に合わせるように、混合する
色素とその割合を選ぶことができる。
(3) Dye The dye used in the photosensitive layer is preferably a metal complex dye, a phthalocyanine dye or a methine dye. Two or more dyes can be mixed in order to widen the wavelength range of photoelectric conversion as much as possible and to increase the conversion efficiency. The dyes to be mixed and their proportions can be selected so as to match the wavelength range and intensity distribution of the desired light source.

【0038】こうした色素は半導体微粒子の表面に対す
る適当な結合基(interlocking group)を有しているの
が好ましい。好ましい結合基としては、COOH基、OH基、
SO3H基、シアノ基、-P(O)(OH)2基、-OP(O)(OH)2基、ま
たはオキシム、ジオキシム、ヒドロキシキノリン、サリ
チレートおよびα-ケトエノレートのようなπ伝導性を
有するキレート化基が挙げられる。なかでもCOOH基、-P
(O)(OH)2基、-OP(O)(OH)2基が特に好ましい。これらの
基はアルカリ金属等と塩を形成していてもよく、また分
子内塩を形成していてもよい。またポリメチン色素の場
合、メチン鎖がスクアリリウム環やクロコニウム環を形
成する場合のように酸性基を含有するなら、この部分を
結合基としてもよい。
Preferably, such a dye has an appropriate interlocking group for the surface of the semiconductor fine particles. Preferred linking groups include a COOH group, an OH group,
SO 3 H group, a cyano group, -P (O) (OH) 2 group, -OP (O) (OH) 2 group, or oxime, dioxime, hydroxyquinoline, a π conductivity, such as salicylate and α- ketoenolate Chelating groups. Above all, COOH group, -P
(O) (OH) 2 group, -OP (O) (OH) 2 group is particularly preferred. These groups may form a salt with an alkali metal or the like, or may form an inner salt. In the case of a polymethine dye, if the methine chain contains an acidic group as in the case of forming a squarylium ring or a croconium ring, this portion may be used as a bonding group.

【0039】以下、感光層に用いる好ましい色素を具体
的に説明する。
Hereinafter, preferred dyes for use in the photosensitive layer will be specifically described.

【0040】(a)金属錯体色素 色素が金属錯体色素である場合、金属原子はルテニウム
Ruであるのが好ましい。ルテニウム錯体色素としては、
例えば米国特許4927721号、同4684537号、同5084365
号、同5350644号、同5463057号、同5525440号、特開平7
-249790号、特表平10-504512号、WO98/50393号等に記載
の錯体色素が挙げられる。
(A) Metal complex dye When the dye is a metal complex dye, the metal atom is ruthenium.
Ru is preferred. Ruthenium complex dyes include:
For example, U.S. Pat.Nos. 4,492,721, 4,684,537, 5,084,365
No. 5,350,644, No. 5463057, No. 5,525,440, JP-A-7
-249790, Japanese Translation of PCT International Publication No. 10-504512, and WO98 / 50393.

【0041】さらに本発明で用いるルテニウム錯体色素
は下記一般式(I): (A1)pRu(B-a)(B-b)(B-c) ・・・(I) により表されるのが好ましい。一般式(I)中、A1はC
l、SCN、H2O、Br、I、CN、NCOおよびSeCNからなる群か
ら選ばれた配位子を表し、pは0〜3の整数である。B-
a、B-bおよびB-cはそれぞれ独立に下記式B-1〜B-8:
Further, the ruthenium complex dye used in the present invention is preferably represented by the following general formula (I): (A 1 ) p Ru (Ba) (Bb) (Bc) (I) In the general formula (I), A 1 is C
1, represents a ligand selected from the group consisting of SCN, H 2 O, Br, I, CN, NCO and SeCN, and p is an integer of 0 to 3. B-
a, Bb and Bc are each independently the following formulas B-1 to B-8:

【0042】[0042]

【化1】 Embedded image

【0043】(ただし、Raは水素原子または置換基を表
し、置換基としてはたとえば、ハロゲン原子、炭素原子
数1〜12の置換または無置換のアルキル基、炭素原子数
7〜12の置換または無置換のアラルキル基、あるいは炭
素原子数6〜12の置換または無置換のアリール基、カル
ボン酸基、リン酸基(これらの酸基は塩を形成していて
もよい)が挙げられ、アルキル基およびアラルキル基の
アルキル部分は直鎖状でも分岐状でもよく、またアリー
ル基およびアラルキル基のアリール部分は単環でも多環
(縮合環、環集合)でもよい。)により表される化合物
から選ばれた有機配位子を表す。B-a、B-bおよびB-cは
同一でも異なっていても良い。
(However, Ra represents a hydrogen atom or a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkyl group having 7 to 12 carbon atoms. An unsubstituted aralkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a carboxylic acid group, a phosphate group (these acid groups may form a salt), and an alkyl group And the alkyl part of the aralkyl group may be linear or branched, and the aryl part of the aryl group and the aralkyl group may be monocyclic or polycyclic (condensed ring, ring assembly). Represents an organic ligand. Ba, Bb and Bc may be the same or different.

【0044】金属錯体色素の好ましい具体例を以下に示
すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Preferred specific examples of the metal complex dye are shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0045】[0045]

【化2】 Embedded image

【0046】[0046]

【化3】 Embedded image

【0047】[0047]

【化4】 Embedded image

【0048】(b)メチン色素 本発明で好ましく用いられるメチン色素は、特開平11
−35836号、特開平11−158395号、特開平
11−163378号、特開平11−214730号、
特開平11−214731号、欧州特許892411号
および同911841号の各明細書に記載の色素であ
る。これらの色素の合成法については、エフ・エム・ハ
ーマー(F.M.Hamer)著「ヘテロサイクリック・コンパウ
ンズ−シアニンダイズ・アンド・リレィティド・コンパ
ウンズ(Heterocyclic Compounds-Cyanine Dyes and Rel
ated Compounds)」、ジョン・ウィリー・アンド・サン
ズ(John Wiley & Sons)社−ニューヨーク、ロンドン、
1964年刊、デー・エム・スターマー(D.M.Sturmer)
著「ヘテロ素サイクリック・コンパウンズースペシャル
・トピックス・イン・複素 サイクリック・ケミストリ
ー(Heterocyclic Compounds-Special topics in hetero
cyclic chemistry)」、第18章、第14節、第482
から515頁、ジョン ・ウィリー・アンド・サンズ(Jo
hn Wiley & Sons)社−ニューヨーク、ロンドン、197
7年刊、「ロッズ・ケミストリー・オブ・カーボン・コ
ンパウンズ(Rodd's Chemistry of Carbon Compounds)」
2nd.Ed.vol.IV,part B,1977刊、第15章、第36
9から422頁、エルセビア・サイエンス・パブリック
・カンパニー・インク(Elsevier Science Publishing C
ompanyInc.)社刊、ニューヨーク、英国特許第1,077,611
号、Ukrainskii KhimicheskiiZhurnal, 第40巻、第3
号、253〜258頁、Dyes and Pigments, 第21
巻、227〜234頁およびこれらの文献に引用された
文献になどに記載されている。
(B) Methine Dye A methine dye preferably used in the present invention is disclosed in
-35836, JP-A-11-158395, JP-A-11-163378, JP-A-11-214730,
Dyes described in the specifications of JP-A-11-214731, European Patents 892411 and 911841. For the synthesis of these dyes, see FM Hamer, Heterocyclic Compounds-Cyanine Dyes and Relative Compounds.
ated Compounds), John Wiley & Sons-New York, London,
Published in 1964, DMSturmer
Author, Heterocyclic Compounds-Special topics in heterogeneous
cyclic chemistry) ", Chapter 18, Section 14, 482
515 pages, John Willie and Sons (Jo
hn Wiley & Sons)-New York, London, 197
7th year, "Rodd's Chemistry of Carbon Compounds"
2nd.Ed.vol.IV, part B, 1977, Chapter 15, Chapter 36
9-422, Elsevier Science Public Company, Inc.
ompanyInc.), New York, UK Patent 1,077,611
No. Ukrainskii Khimicheskii Zhurnal, Vol. 40, No. 3
No. 253-258, Dyes and Pigments, No. 21
Volumes 227-234 and in the references cited therein.

【0049】(4)半導体微粒子への色素の吸着 半導体微粒子に色素を吸着させるには、色素の溶液中に
良く乾燥した半導体微粒子層を有する導電性支持体を浸
漬するか、色素の溶液を半導体微粒子層に塗布する方法
を用いることができる。前者の場合、浸漬法、ディップ
法、ローラ法、エアーナイフ法等が使用可能である。な
お浸漬法の場合、色素の吸着は室温で行ってもよいし、
特開平7-249790号に記載されているように加熱還流して
行ってもよい。また後者の塗布方法としては、ワイヤー
バー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、
カーテン法、スピン法、スプレー法等があり、印刷方法
としては、凸版、オフセット、グラビア、スクリーン印
刷等がある。溶媒は、色素の溶解性に応じて適宜選択で
きる。例えば、アルコール類(メタノール、エタノー
ル、t-ブタノール、ベンジルアルコール等)、ニトリル
類(アセトニトリル、プロピオニトリル、3-メトキシプ
ロピオニトリル等)、ニトロメタン、ハロゲン化炭化水
素(ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、
クロロベンゼン等)、エーテル類(ジエチルエーテル、
テトラヒドロフラン等)、ジメチルスルホキシド、アミ
ド類(N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセタ
ミド等)、N-メチルピロリドン、1,3-ジメチルイミダゾ
リジノン、3-メチルオキサゾリジノン、エステル類(酢
酸エチル、酢酸ブチル等)、炭酸エステル類(炭酸ジエ
チル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等)、ケトン類
(アセトン、2-ブタノン、シクロヘキサノン等)、炭化
水素(へキサン、石油エーテル、ベンゼン、トルエン
等)やこれらの混合溶媒が挙げられる。
(4) Adsorption of Dye on Semiconductor Fine Particles The dye is adsorbed on the semiconductor fine particles by immersing a conductive support having a well-dried semiconductor fine particle layer in a dye solution or by dissolving the dye solution in a semiconductor solution. A method of applying to the fine particle layer can be used. In the former case, a dipping method, a dipping method, a roller method, an air knife method, or the like can be used. In the case of the immersion method, the dye may be adsorbed at room temperature,
It may be carried out by heating and refluxing as described in JP-A-7-249790. In addition, as the latter coating method, a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method,
There are a curtain method, a spin method, a spray method and the like, and a printing method includes letterpress, offset, gravure, screen printing and the like. The solvent can be appropriately selected according to the solubility of the dye. For example, alcohols (methanol, ethanol, t-butanol, benzyl alcohol, etc.), nitriles (acetonitrile, propionitrile, 3-methoxypropionitrile, etc.), nitromethane, halogenated hydrocarbons (dichloromethane, dichloroethane, chloroform,
Chlorobenzene, etc.), ethers (diethyl ether,
Tetrahydrofuran), dimethylsulfoxide, amides (N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc.), N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone, 3-methyloxazolidinone, esters ( Ethyl acetate, butyl acetate, etc.), carbonates (diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), ketones (acetone, 2-butanone, cyclohexanone, etc.), hydrocarbons (hexane, petroleum ether, benzene, toluene, etc.) And a mixed solvent thereof.

【0050】色素の溶液の粘度についても、半導体微粒
子層の形成時と同様に、高粘度液(例えば0.01〜500Poi
se)ではエクストルージョン法の他に各種印刷法が適当
であり、また低粘度液(例えば0.1Poise以下)ではスラ
イドホッパー法、ワイヤーバー法またはスピン法が適当
であり、いずれも均一な膜にすることが可能である。
As for the viscosity of the dye solution, similarly to the formation of the semiconductor fine particle layer, a high viscosity liquid (for example, 0.01 to 500
For se), various printing methods other than the extrusion method are suitable, and for low-viscosity liquids (for example, 0.1 Poise or less), the slide hopper method, the wire bar method, or the spin method are suitable. It is possible.

【0051】このように色素の塗布液の粘度、塗布量、
導電性支持体、塗布速度等に応じて、適宜色素の吸着方
法を選択すればよい。塗布後の色素吸着に要する時間
は、量産化を考えた場合、なるべく短い方がよい。
As described above, the viscosity of the dye coating solution, the coating amount,
The method for adsorbing the dye may be appropriately selected according to the conductive support, the coating speed, and the like. The time required for dye adsorption after coating should be as short as possible in consideration of mass production.

【0052】未吸着の色素の存在は素子性能の外乱にな
るため、吸着後速やかに洗浄により除去するのが好まし
い。湿式洗浄槽を使い、アセトニトリル等の極性溶剤、
アルコール系溶剤のような有機溶媒で洗浄を行うのが好
ましい。また色素の吸着量を増大させるため、吸着前に
加熱処理を行うのが好ましい。加熱処理後、半導体微粒
子表面に水が吸着するのを避けるため、常温に戻さずに
40〜80℃の間で素早く色素を吸着させるのが好ましい。
Since the presence of unadsorbed dye causes disturbance of device performance, it is preferable to remove the dye by washing immediately after adsorption. Using a wet cleaning tank, polar solvents such as acetonitrile,
It is preferable to perform washing with an organic solvent such as an alcohol solvent. Further, in order to increase the adsorption amount of the dye, it is preferable to perform a heat treatment before the adsorption. After the heat treatment, do not return to room temperature to avoid water adsorbing on the surface of the semiconductor fine particles.
Preferably, the dye is adsorbed quickly between 40 and 80 ° C.

【0053】色素の全使用量は、導電性支持体の単位表
面積(1m2)当たり0.01〜100mmolが好ましい。また色
素の半導体微粒子に対する吸着量は、半導体微粒子1g
当たり0.01〜1mmolであるのが好ましい。このような色
素の吸着量とすることにより、半導体における増感効果
が十分に得られる。これに対し、色素が少なすぎると増
感効果が不十分となり、また色素が多すぎると、半導体
に付着していない色素が浮遊し、増感効果を低減させる
原因となる。
The total amount of the dye used is preferably 0.01 to 100 mmol per unit surface area (1 m 2 ) of the conductive support. The amount of dye adsorbed on the semiconductor fine particles is 1 g of the semiconductor fine particles.
It is preferably 0.01 to 1 mmol per unit. By using such a dye adsorption amount, a sufficient sensitizing effect in a semiconductor can be obtained. On the other hand, if the amount of the dye is too small, the sensitizing effect becomes insufficient, and if the amount of the dye is too large, the dye not adhering to the semiconductor floats and causes a reduction in the sensitizing effect.

【0054】会合のような色素同士の相互作用を低減す
る目的で、無色の化合物を半導体微粒子に共吸着させて
もよい。共吸着させる疎水性化合物としてはカルボキシ
ル基を有するステロイド化合物(例えばケノデオキシコ
ール酸)等が挙げられる。また紫外線吸収剤を併用する
こともできる。
For the purpose of reducing the interaction between dyes such as association, a colorless compound may be co-adsorbed on the semiconductor fine particles. Examples of the hydrophobic compound to be co-adsorbed include a steroid compound having a carboxyl group (for example, chenodeoxycholic acid). Further, an ultraviolet absorber can be used in combination.

【0055】余分な色素の除去を促進する目的で、色素
を吸着した後にアミン類を用いて半導体微粒子の表面を
処理してもよい。好ましいアミン類としてはピリジン、
4-t-ブチルピリジン、ポリビニルピリジン等が挙げられ
る。これらが液体の場合はそのまま用いてもよいし、有
機溶媒に溶解して用いてもよい。
For the purpose of promoting the removal of excess dye, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with an amine after adsorbing the dye. Preferred amines are pyridine,
4-t-butylpyridine, polyvinylpyridine and the like. When these are liquids, they may be used as they are, or may be used after being dissolved in an organic solvent.

【0056】(E)電荷移動層 電荷移動層は色素の酸化体に電子を補充する機能を有す
る電荷輸送材料を含有する層である。本発明で用いるこ
とのできる代表的な電荷輸送材料の例としては、イオ
ン輸送材料として、酸化還元対のイオンが溶解した溶液
(電解液)、酸化還元対の溶液をポリマーマトリクスの
ゲルに含浸したいわゆるゲル電解質、酸化還元対イオン
を含有する溶融塩電解質、さらには固体電解質が挙げら
れる。また、イオンがかかわる電荷輸送材料のほかに、
固体中のキャリアー移動が電気伝導にかかわる材料と
して、電子輸送材料や正孔(ホール)輸送材料、を用い
ることもできる。これらは、併用することができる。
(E) Charge Transfer Layer The charge transfer layer is a layer containing a charge transport material having a function of replenishing electrons to the oxidized dye. Examples of typical charge transporting materials that can be used in the present invention include, as an ion transporting material, a solution in which redox pair ions are dissolved (electrolyte solution), and a redox pair solution impregnated in a gel of a polymer matrix. A so-called gel electrolyte, a molten salt electrolyte containing a redox counter ion, and a solid electrolyte can be used. In addition to charge transport materials involving ions,
An electron transporting material or a hole transporting material can also be used as a material in which carrier movement in a solid is related to electric conduction. These can be used in combination.

【0057】(1)溶融塩電解質 溶融塩電解質は、光電変換効率と耐久性の両立という観
点から好ましく、特に室温付近で液体状態をとる室温溶
融塩を用いることが好ましい。本発明の光電変換素子に
好ましく用いられる溶融塩電解質は、例えばWO95/18456
号、特開平8-259543号、電気化学,第65巻,11号,923
頁(1997年)等に記載されているピリジニウム塩、イミ
ダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等のヨウ素塩であり、
また、EP718288号、J. Electrochem. Soc., Vol.143, 3
099(1996)、Inorg. Chem. 1996,35,1168-1178に記載さ
れた溶融塩も使用することができる。
(1) Molten Salt Electrolyte The molten salt electrolyte is preferable from the viewpoint of achieving both photoelectric conversion efficiency and durability, and it is particularly preferable to use a room temperature molten salt which is in a liquid state near room temperature. Molten salt electrolyte preferably used in the photoelectric conversion element of the present invention, for example, WO95 / 18456
No., JP-A-8-259543, Electrochemistry, Vol. 65, No. 11, 923
Page (1997), iodine salts such as pyridinium salts, imidazolium salts, triazolium salts, etc.
Also, EP 718288, J. Electrochem. Soc., Vol. 143, 3
099 (1996), Inorg. Chem. 1996, 35, 1168-1178.

【0058】これらの溶融塩は、単独で使用しても、2
種以上混合して使用してもよく、また、ヨウ素アニオン
を他のアニオンで置き換えた溶融塩と併用することもで
きる。ヨウ素アニオンと置き換えるアニオンとしては、
ハロゲン化物イオン(Cl-、Br-等)、NSC-、BF4 -、P
F6 -、ClO4 -、(CF3SO2)2N-、(CF3CF2SO2)2N-、CF3SO3 -
CF3COO-、Ph4B-、(CF3SO2)3C-等が好ましい例として挙
げられ、(CF3SO2)2N-又はBF4 -であるのがより好まし
い。また、LiIなど他のヨウ素塩を添加することもで
きる。
These molten salts can be used alone or
The iodine anion may be used in combination with a molten salt obtained by replacing the iodine anion with another anion. As the anion to replace the iodine anion,
Halide ions (Cl -, Br -, etc.), NSC -, BF 4 - , P
F 6 -, ClO 4 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N -, CF 3 SO 3 -,
Preferred examples include CF 3 COO , Ph 4 B , (CF 3 SO 2 ) 3 C −, and more preferably (CF 3 SO 2 ) 2 N or BF 4 . Also, other iodine salts such as LiI can be added.

【0059】上記溶融塩電解質には、溶媒を用いない方
が好ましい。後述する溶媒を添加しても構わないが、溶
融塩の含有量は電解質組成物全体に対して50質量%以上
であるのが好ましい。また、塩のうち、50質量%以上が
ヨウ素塩であることが好ましい。
It is preferable not to use a solvent for the molten salt electrolyte. Although a solvent described below may be added, the content of the molten salt is preferably 50% by mass or more based on the entire electrolyte composition. Further, it is preferable that 50% by mass or more of the salt is an iodine salt.

【0060】電解質組成物にヨウ素を添加するのが好ま
しく、この場合、ヨウ素の含有量は、電解質組成物全体
に対して0.1〜20質量%であるのが好ましく、0.5〜5質
量%であるのがより好ましい。
It is preferable to add iodine to the electrolyte composition. In this case, the content of iodine is preferably 0.1 to 20% by mass, and more preferably 0.5 to 5% by mass based on the whole electrolyte composition. Is more preferred.

【0061】(2)電解液 電荷移動層に電解液を使用する場合、電解液は電解質、
溶媒、および添加物から構成されることが好ましい。本
発明の電解質はI2とヨウ化物の組み合わせ(ヨウ化物
としてはLiI、NaI、KI、CsI、CaI2 など
の金属ヨウ化物、あるいはテトラアルキルアンモニウム
ヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウム
ヨーダイドなど4級アンモニウム化合物のヨウ素塩な
ど)、Br 2と臭化物の組み合わせ(臭化物としてはL
iBr、NaBr、KBr、CsBr、CaBr2 など
の金属臭化物、あるいはテトラアルキルアンモニウムブ
ロマイド、ピリジニウムブロマイドなど4級アンモニウ
ム化合物の臭素塩など)のほか、フェロシアン酸塩−フ
ェリシアン酸塩やフェロセン−フェリシニウムイオンな
どの金属錯体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール
−アルキルジスルフィドなどのイオウ化合物、ビオロゲ
ン色素、ヒドロキノン−キノンなどを用いることができ
る。この中でもI2とLiIやピリジニウムヨーダイド、
イミダゾリウムヨーダイドなど4級アンモニウム化合物
のヨウ素塩を組み合わせた電解質が本発明では好まし
い。上述した電解質は混合して用いてもよい。
(2) Electrolyte When an electrolyte is used for the charge transfer layer, the electrolyte may be an electrolyte,
It is preferable to be composed of a solvent and an additive. Book
The electrolyte of the invention is ITwoAnd iodide combinations (iodide
Include LiI, NaI, KI, CsI, CaITwo Such
Metal iodide or tetraalkyl ammonium
Iodide, pyridinium iodide, imidazolium
Iodine salts of quaternary ammonium compounds such as iodide
Etc.), Br TwoAnd bromide (the bromide is L
iBr, NaBr, KBr, CsBr, CaBrTwo Such
Metal bromide or tetraalkylammonium
Quaternary ammonium such as romide and pyridinium bromide
Bromide salts), ferrocyanate salts
Ferricyanate and ferrocene-ferricinium ions
Which metal complex, sodium polysulfide, alkyl thiol
-Sulfur compounds such as alkyl disulfide, viologen
Dyes, hydroquinone-quinone and the like can be used.
You. Among them ITwoAnd LiI and pyridinium iodide,
Quaternary ammonium compounds such as imidazolium iodide
In the present invention, an electrolyte containing a combination of various iodine salts is preferred.
No. The above-mentioned electrolytes may be used as a mixture.

【0062】好ましい電解質濃度は0.1M以上15M以
下であり、さらに好ましくは0.2M以上10M以下であ
る。また、電解質にヨウ素を添加する場合の好ましいヨ
ウ素の添加濃度は0.01M以上0.5M以下である。
The preferred electrolyte concentration is 0.1 M or more and 15 M or less, more preferably 0.2 M or more and 10 M or less. When iodine is added to the electrolyte, a preferable concentration of iodine is 0.01 M or more and 0.5 M or less.

【0063】本発明で電解質に使用する溶媒は、粘度が
低くイオン易動度を向上したり、もしくは誘電率が高く
有効キャリアー濃度を向上したりして、優れたイオン伝
導性を発現できる化合物であることが望ましい。このよ
うな溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレン
カーボネートなどのカーボネート化合物、3−メチル−
2−オキサゾリジノンなどの複素環化合物、ジオキサ
ン、ジエチルエーテルなどのエーテル化合物、エチレン
グリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコール
ジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキ
ルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエー
テルなどの鎖状エーテル類、メタノール、エタノール、
エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレン
グリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコ
ールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコール
モノアルキルエーテルなどのアルコール類、エチレング
リコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール、グリセリンなどの多
価アルコール類、アセトニトリル、グルタロジニトリ
ル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベン
ゾニトリルなどのニトリル化合物、ジメチルスルフォキ
シド、スルフォランなど非プロトン極性物質、水などを
用いることができる。
The solvent used for the electrolyte in the present invention is a compound capable of exhibiting excellent ionic conductivity by lowering the viscosity and improving the ionic mobility or increasing the dielectric constant and improving the effective carrier concentration. Desirably. Examples of such a solvent include carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, 3-methyl-
Heterocyclic compounds such as 2-oxazolidinone, dioxane, ether compounds such as diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, chain ethers such as polypropylene glycol dialkyl ether, methanol, ethanol,
Alcohols such as ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, and polypropylene glycol monoalkyl ether; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and glycerin; acetonitrile; Nitrile compounds such as glutaronitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, and benzonitrile; aprotic polar substances such as dimethyl sulfoxide and sulfolane; and water can be used.

【0064】また、本発明では、J. Am. Ceram. Soc .,
80 (12)3157-3171(1997)に記載されているようなtert-
ブチルピリジンや、2−ピコリン、2,6−ルチジン等
の塩基性化合物を添加することもできる。塩基性化合物
を添加する場合の好ましい濃度範囲は0.05M以上2M以下
である。
Further, in the present invention, J. Am. Ceram. Soc.,
80 tert- as described in (12) 3157-3171 (1997)
Basic compounds such as butylpyridine, 2-picoline and 2,6-lutidine can also be added. The preferred concentration range when adding a basic compound is 0.05M or more and 2M or less.

【0065】(3)ゲル電解質 本発明では、電解質はポリマー添加、オイルゲル化剤添
加、多官能モノマー類を含む重合、ポリマーの架橋反応
等の手法によりゲル化(固体化)させて使用することも
できる。ポリマー添加によりゲル化させる場合は、¨Po
lymer Electrolyte Revi ews-1および2¨(J.R.MacCallu
mとC.A. Vincentの共編、ELSEVIER APPLIED SCIENCE)に
記載された化合物を使用することができるが、特にポリ
アクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデンを好ましく使
用することができる。オイルゲル化剤添加によりゲル化
させる場合はJ. Chem Soc. Japan, Ind. Chem.Sec., 4
6,779(1943), J. Am. Chem. Soc., 111,5542(1989), J.
Chem. Soc., Chem. Com mun., 1993, 390, Angew. Che
m. Int. Ed. Engl., 35,1949(1996), Chem. Lett.,199
6, 885, J. Chm. Soc., Chem. Commun., 1997,545に記
載されている化合物を使用することができるが、好まし
い化合物は分子構造中にアミド構造を有する化合物であ
る。
(3) Gel Electrolyte In the present invention, the electrolyte may be gelled (solidified) by a method such as addition of a polymer, addition of an oil gelling agent, polymerization containing a polyfunctional monomer, or crosslinking reaction of a polymer. it can. To gel by adding a polymer, use
lymer Electrolyte Revews-1 and 2¨ (JRMacCallu
Compounds described in ELSEVIER APPLIED SCIENCE (co-edited by m and CA Vincent) can be used, and particularly, polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride can be preferably used. For gelation by adding an oil gelling agent, use J. Chem Soc. Japan, Ind. Chem.Sec., 4
6,779 (1943), J. Am. Chem. Soc., 111,5542 (1989), J.
Chem. Soc., Chem. Com mun., 1993, 390, Angew. Che
m. Int. Ed. Engl., 35, 1949 (1996), Chem. Lett., 199
6, 885, J. Chm. Soc., Chem. Commun., 1997, 545, but preferred compounds are those having an amide structure in the molecular structure.

【0066】また、ポリマーの架橋反応により電解質を
ゲル化させる場合、架橋可能な反応性基を含有するポリ
マーおよび架橋剤を併用することが望ましい。この場
合、好ましい架橋可能な反応性基は、含窒素複素環(例
えば、ピリジン環、イミダゾール環、チアゾール環、オ
キサゾール環、トリアゾール環、モルホリン環、ピペリ
ジン環、ピペラジン環など)であり、好ましい架橋剤
は、窒素原子に対して求電子反応可能な2官能以上の試
薬(例えば、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アラルキ
ル、スルホン酸エステル、酸無水物、酸クロライド、イ
ソシアネートなど)である。
When the electrolyte is gelled by a crosslinking reaction of the polymer, it is desirable to use a polymer having a crosslinkable reactive group and a crosslinking agent together. In this case, a preferable crosslinkable reactive group is a nitrogen-containing heterocyclic ring (for example, a pyridine ring, an imidazole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, a triazole ring, a morpholine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, etc.), and a preferable crosslinking agent. Is a bifunctional or higher functional reagent capable of electrophilic reaction with a nitrogen atom (for example, alkyl halide, aralkyl halide, sulfonic acid ester, acid anhydride, acid chloride, isocyanate, etc.).

【0067】(4)正孔輸送材料 本発明では、電解質の替わりに有機または無機あるいは
この両者を組み合わせた正孔輸送材料を使用することが
できる。
(4) Hole Transport Material In the present invention, an organic or inorganic hole transport material or a combination thereof can be used in place of the electrolyte.

【0068】(a)有機正孔輸送材料 本発明に適用可能な有機正孔輸送材料としては、N,N'-
ジフエニル-N、N'-ビス(4-メトキシフェニル)-(1,
1'-ビフェニル)-4,4'-ジアミン(J.Hagen etal.,Synth
etic Metal 89(1997)215-220)、2,2',7,7'-テトラキス
(N,N-ジ-p-メトキシフェニルアミン)9,9'-スピロビフ
ルオレン(Nature,Vol.395, 8 Oct.1998,p583-585およ
びWO97/10617)、1,1-ビス{4-(ジ-p-トリルアミノ)
フェニル}シクロヘキサンの3級芳香族アミンユニット
を連結した芳香族ジアミン化合物(特開昭59−194393号
公報)、4,4,‐ビス[(N-1-ナフチル)‐N-フェニル
アミノ]ビフェニルで代表される2個以上の3級アミン
を含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳
香族アミン(特開平5−234681号公報)、トリフェニル
ベンゼンの誘導体でスターバースト構造を有する芳香族
トリアミン(米国特許第4,923,774号、特開平4−3086
88号公報)、N,N'-ジフエニル-N、N'-ビス(3-メチル
フェニル)-(1,1'-ビフェニル)-4,4'-ジアミン等の
芳香族ジアミン(米国特許第4,764,625号)、α,
α,α',α'-テトラメチル-α,α'-ビス(4-ジ-p-ト
リルアミノフェニル)-p-キシレン(特開平3−269084号
公報)、p-フェニレンジアミン誘導体、分子全体として
立体的に非対称なトリフェニルアミン誘導体(特開平4
−129271号公報)、ピレニル基に芳香族ジアミノ基が複
数個置換した化合物(特開平4−175395号公報)、エチ
レン基で3級芳香族アミンユニツトを連結した芳香族ジ
アミン(特開平4−264189号公報)、スチリル構造を有
する芳香族ジアミン(特開平4−290851号公報)、ベン
ジルフェニル化合物(特開平4−364153号公報)、フル
オレン基で3級アミンを連結したもの(特開平5−25473
号公報)、トリアミン化合物(特開平5−239455号公
報)、ピスジピリジルアミノビフェニル(特開平5−320
634号公報)、N,N,N−トリフェニルアミン誘導体(特
開平6−1972号公報)、フェノキザジン構造を有する芳
香族ジアミン(特開平7-138562号)、ジアミノフエニル
フエナントリジン誘導体(特開平7-252474号)等に示さ
れる芳香族アミン類を好ましく用いることができる。ま
た、α-オクチルチオフェンおよびα,ω-ジヘキシル-α
-オクチルチオフェン(Adv. Mater. 1997,9,N0.7,p55
7)、ヘキサドデシルドデシチオフェン(Angew.Chem. In
t. Ed. Engl. 1995, 34, No.3,p303-307)、2,8-ジヘキ
シルアンスラ[2,3-b:6,7-b']ジチオフェン(JACS,Vol12
0, N0.4,1998,p664-672)等のオリゴチオフェン化合物、
ポリピロール(K. Murakoshi et al.,;Chem. Lett. 199
7, p471)、¨ Handbook of Organic Conductive Molec
ules and Polymers Vol.1,2,3,4¨ (NALWA著、WILEY出
版)に記載されているポリアセチレンおよびその誘導
体、ポリ(p-フェニレン) およびその誘導体、ポリ( p-
フェニレンビニレン) およびその誘導体、ポリチエニレ
ンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびそ
の誘導体、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリトルイ
ジンおよびその誘導体等の導電性高分子を好ましく使用
することができる。正孔(ホール)輸送材料にはNatur
e,Vol.395, 8 Oct. 1998,p583-585に記載されているよ
うにドーパントレベルをコントロールするためにトリス
(4-ブロモフェニル)アミニウムヘキサクロロアンチ
モネートのようなカチオンラジカルを含有する化合物を
添加したり、酸化物半導体表面のポテンシャル制御(空
間電荷層の補償)を行うためにLi[(CF3SO2)2N]のような
塩を添加しても構わない。
(A) Organic hole transporting material The organic hole transporting material applicable to the present invention includes N, N'-
Diphenyl-N, N'-bis (4-methoxyphenyl)-(1,
1'-biphenyl) -4,4'-diamine (J. Hagen et al., Synth
etic Metal 89 (1997) 215-220), 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamine) 9,9'-spirobifluorene (Nature, Vol. 395, 8 Oct. 1998, p583-585 and WO97 / 10617), 1,1-bis {4- (di-p-tolylamino)
An aromatic diamine compound in which a tertiary aromatic amine unit of phenyl @ cyclohexane is linked (JP-A-59-194393), and 4,4-bis [(N-1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl Aromatic amine containing two or more tertiary amines represented by two or more fused aromatic rings substituted with a nitrogen atom (JP-A-5-234681), and a derivative of triphenylbenzene having a starburst structure Aromatic triamine (U.S. Pat. No. 4,923,774, JP-A-4-3086)
No. 88), and aromatic diamines such as N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (US Pat. , 764, 625), α,
α, α ′, α′-Tetramethyl-α, α′-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) -p-xylene (JP-A-3-269084), p-phenylenediamine derivative, whole molecule As a sterically asymmetric triphenylamine derivative (Japanese Unexamined Patent Publication No.
JP-A-129271), a compound in which a pyrenyl group is substituted with a plurality of aromatic diamino groups (JP-A-4-175395), and an aromatic diamine in which a tertiary aromatic amine unit is linked by an ethylene group (JP-A-4-264189) JP-A-5-25473, an aromatic diamine having a styryl structure (JP-A-4-290851), a benzylphenyl compound (JP-A-4-364153), and a tertiary amine linked by a fluorene group (JP-A-5-25473).
JP-A-5-320455), triamine compounds (JP-A-5-239455), and pisdipyridylaminobiphenyl (JP-A-5-320).
634), N, N, N-triphenylamine derivatives (JP-A-6-1972), aromatic diamines having a phenoxazine structure (JP-A-7-138562), and diaminophenylphenanthridine derivatives (JP-A-7-138562). The aromatic amines shown in, for example, Kaihei 7-252474) can be preferably used. Α-octylthiophene and α, ω-dihexyl-α
-Octylthiophene (Adv. Mater. 1997, 9, N0.7, p55
7), hexadodecyldodecithiophene (Angew.Chem. In
t. Ed. Engl. 1995, 34, No. 3, p303-307), 2,8-dihexylanthra [2,3-b: 6,7-b '] dithiophene (JACS, Vol12
0, N0.4, 1998, p664-672) and the like,
Polypyrrole (K. Murakoshi et al.,; Chem. Lett. 199
7, p471), ¨ Handbook of Organic Conductive Molec
ules and Polymers Vol.1,2,3,4¨ (by NALWA, published by WILEY) Polyacetylene and its derivatives, poly (p-phenylene) and its derivatives, poly (p-
Conductive polymers such as phenylenevinylene) and derivatives thereof, polythienylenevinylene and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polyaniline and derivatives thereof, and polytoluidine and derivatives thereof can be preferably used. Natur for hole transport material
e, Vol. 395, 8 Oct. 1998, p583-585. To control dopant levels, compounds containing cation radicals such as tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate were used. A salt such as Li [(CF 3 SO 2 ) 2 N] may be added for controlling the potential of the oxide semiconductor surface (compensating for the space charge layer).

【0069】(b)無機正孔輸送材料 無機正孔輸送材料としては、p型無機化合物半導体を用
いることができる。p型無機化合物半導体のバンドギャ
ップは色素吸収を妨げないため大きいことが好ましい。
p型無機化合物半導体のバンドギャップは、2eV以上で
あることが好ましく、さらに2.5eV以上であることが好
ましい。また、p型無機化合物半導体のイオン化ポテン
シャルは色素ホールを還元するためには、色素吸着電極
のイオン化ポテンシャルより小さいことが必要である。
本発明の光電変換素子に使用する色素によって電荷移動
層に使用するp型無機化合物半導体のイオン化ポテンシ
ャルの好ましい範囲は異なってくるが、一般に4.5eV以
上5.5eV以下であることが好ましく、さらに4.7eV以上5.
3eV以下であることが好ましい。本発明に好ましく使用
されるp型無機化合物半導体は一価の銅を含む化合物半
導体であり、一価の銅を含む化合物半導体としてはCuI,
CuSCN, CuInSe2, Cu(In,Ga)Se2, CuGaSe2, Cu 2O, CuS,
CuGaS2, CuInS2, CuAlSe2などが挙げられる。この中で
もCuIおよび CuSCNが好ましく、CuIが最も好ましい。銅
を含む化合物以外に用いることができるp型無機化合物
半導体としては、GaP、NiO、CoO、FeO、Bi2O3、MoO2、C
r2O3等を挙げることができる。また、本発明のp型無機
化合物半導体を含有する電荷移動層の好ましいホール移
動度は10-4cm2/V・sec以上104cm2/V・sec以下であり、
さらに好ましくは10-3cm2/V・sec以上103cm2/V・sec以
下である。さらに、本発明の電荷移動層の好ましい導電
率は10-8S/cm以上102S/cm以下であり、さらに好ましく
は10-6S/cm以上10S/cm以下である。
(B) Inorganic hole transport material As the inorganic hole transport material, a p-type inorganic compound semiconductor is used.
Can be. Bandgap of p-type inorganic compound semiconductor
The tip is preferably large so as not to hinder dye absorption.
The band gap of the p-type inorganic compound semiconductor is 2 eV or more.
And more preferably 2.5 eV or more.
Good. In addition, ionization potential of p-type inorganic compound semiconductor
Shall uses a dye adsorption electrode to reduce dye holes.
Needs to be smaller than the ionization potential of
Charge transfer by the dye used in the photoelectric conversion device of the present invention
Potential of p-type inorganic compound semiconductor used for layer
The preferred range of the signal varies, but is generally 4.5 eV or less.
It is preferably 5.5 eV or less, and more preferably 4.7 eV or more.
It is preferably 3 eV or less. Preferably used in the present invention
The p-type inorganic compound semiconductor is a compound semiconductor containing monovalent copper.
It is a conductor and as a compound semiconductor containing monovalent copper, CuI,
 CuSCN, CuInSeTwo, Cu (In, Ga) SeTwo, CuGaSeTwo, Cu TwoO, CuS,
 CuGaSTwo, CuInSTwo, CuAlSeTwoAnd the like. In this
Also, CuI and CuSCN are preferable, and CuI is most preferable. copper
-Type inorganic compounds that can be used other than compounds containing
As semiconductors, GaP, NiO, CoO, FeO, BiTwoOThree, MoOTwo, C
rTwoOThreeAnd the like. Further, the p-type inorganic material of the present invention
Preferred hole transfer in charge transfer layer containing compound semiconductor
Mobility is 10-FourcmTwo/ Vsec or more 10FourcmTwo/ V · sec or less,
More preferably 10-3cmTwo/ Vsec or more 10ThreecmTwo/ V ・ sec or less
Below. Furthermore, the preferred conductivity of the charge transfer layer of the present invention
Rate is 10-8S / cm or more 10TwoS / cm or less, more preferably
Is 10-6It is not less than S / cm and not more than 10 S / cm.

【0070】(5)電荷移動層の形成 電荷移動層の形成方法に関しては2通りの方法が考えら
れる。1つは増感色素を担持させた半導体微粒子含有層
の上に先に対極を貼り合わせておき、その間隙に液状の
電荷移動層を挟み込む方法である。もう1つは半導体微
粒子含有層上に直接電荷移動層を付与する方法で、対極
はその後付与することになる。
(5) Formation of Charge Transfer Layer There are two methods for forming the charge transfer layer. One is a method in which a counter electrode is first stuck on a semiconductor fine particle-containing layer carrying a sensitizing dye, and a liquid charge transfer layer is sandwiched in the gap. The other is a method in which a charge transfer layer is provided directly on the semiconductor fine particle-containing layer, and a counter electrode is subsequently provided.

【0071】前者の場合の電荷移動層の挟み込み方法と
して、浸漬等による毛管現象を利用する常圧プロセスと
常圧より低い圧力にして気相を液相に置換する真空プロ
セスが利用できる。
As the method of sandwiching the charge transfer layer in the former case, a normal pressure process utilizing a capillary phenomenon due to immersion or the like and a vacuum process of replacing the gas phase with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure can be used.

【0072】後者の場合、湿式の電荷移動層においては
未乾燥のまま対極を付与し、エッジ部の液漏洩防止措置
も施すことになる。またゲル電解質の場合には湿式で塗
布して重合等の方法により固体化する方法もあり、その
場合には乾燥、固定化した後に対極を付与することもで
きる。電解液のほか湿式有機正孔輸送材料やゲル電解質
を付与する方法としては、半導体微粒子含有層や色素の
付与と同様に、浸漬法、ローラ法、ディップ法、エアー
ナイフ法、エクストルージョン法、スライドホッパー
法、ワーヤーバー法、スピン法、スプレー法、キャスト
法、各種印刷法等が考えられる。
In the latter case, the wet charge transfer layer is provided with a counter electrode in an undried state, and measures are taken to prevent liquid leakage at the edge. In the case of a gel electrolyte, there is also a method of applying it by a wet method and solidifying it by a method such as polymerization. In this case, a counter electrode can be provided after drying and fixing. As a method for applying a wet organic hole transport material or a gel electrolyte in addition to the electrolytic solution, the immersion method, the roller method, the dipping method, the air knife method, the extrusion method, and the slide method are the same as the method for applying the semiconductor fine particle-containing layer and the dye. A hopper method, a wire bar method, a spin method, a spray method, a casting method, various printing methods and the like can be considered.

【0073】固体電解質や固体の正孔(ホール)輸送材
料の場合には真空蒸着法やCVD法等のドライ成膜処理
で電荷移動層を形成し、その後対極を付与することもで
きる。有機正孔輸送材料は真空蒸着法,キャスト法,塗
布法,スピンコート法、浸漬法、電解重合法、光電解重
合法等の手法により電極内部に導入することができる。
無機固体化合物の場合も、キャスト法,塗布法,スピン
コート法、浸漬法、電解メッキ法等の手法により電極内
部に導入することができる。
In the case of a solid electrolyte or a solid hole (hole) transporting material, the charge transfer layer can be formed by a dry film forming process such as a vacuum evaporation method or a CVD method, and then a counter electrode can be provided. The organic hole transporting material can be introduced into the inside of the electrode by a method such as a vacuum evaporation method, a casting method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, an electrolytic polymerization method, and a photoelectrolytic polymerization method.
In the case of an inorganic solid compound, it can be introduced into the electrode by a method such as a casting method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, and an electrolytic plating method.

【0074】なお、電荷移動層中の水分としては10,
000ppm以下が好ましく、さらに好ましくは2,0
00ppm以下であり、特に好ましくは100ppm以
下である。
The water content in the charge transfer layer was 10,
2,000 ppm or less, more preferably 2,0 ppm
It is at most 00 ppm, particularly preferably at most 100 ppm.

【0075】(F)対極 対極は、光電変換素子の正極として作用するものであ
る。対極は、導電性材料からなる対極導電層の単層構造
でもよいし、対極導電層と支持基板から構成されていて
もよい。対極導電層に用いる導電材としては、金属(例
えば白金、金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、
ロジウム、インジウム等)、炭素、または導電性金属酸
化物(インジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素
をドープしたもの等)が挙げられる。この中でも白金、
金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウムを対極層とし
て好ましく使用することができる。対極の好ましい支持
基板の例は、ガラスまたはプラスチックであり、これに
上記の導電剤を塗布または蒸着して用いる。本発明で
は、この対極の支持基板に蓄光材料または蛍光材料を存
在させてもよい。対極の支持基板への蓄光材料または蛍
光材料の存在のさせ方は、対極側からも光を入射させる
場合は、前述の導電性電極側の透明基板と同様でよい。
また、導電性電極側からのみ入射させる場合は、対極支
持基板は、光反射性であってもよいので、導電性電極側
の透明基板のところで述べた粒子サイズよりも大きいサ
イズ(例えば、μmオーダー)であっても構わない。対
極導電層の厚さは特に制限されないが、3nm〜10μmが
好ましい。対極導電層が金属製である場合は、その厚さ
は好ましくは5μm以下であり、さらに好ましくは5nm
〜3μmの範囲である。対極層の表面抵抗は低い程よ
い。好ましい表面抵抗の範囲としては80Ω/□以下であ
り、さらに好ましくは20Ω/□以下である。
(F) Counter electrode The counter electrode functions as the positive electrode of the photoelectric conversion element. The counter electrode may have a single-layer structure of a counter electrode conductive layer made of a conductive material, or may include a counter electrode conductive layer and a support substrate. As the conductive material used for the counter electrode conductive layer, a metal (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, magnesium,
Rhodium, indium, etc.), carbon, or a conductive metal oxide (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine, or the like). Among them, platinum,
Gold, silver, copper, aluminum, and magnesium can be preferably used as the counter electrode layer. An example of a preferable support substrate for the counter electrode is glass or plastic, to which the above-described conductive agent is applied or vapor-deposited. In the present invention, a phosphorescent material or a fluorescent material may be present on the support substrate of the counter electrode. The method of causing the light storage material or the fluorescent material to be present on the support substrate of the counter electrode may be the same as that of the above-described transparent substrate on the conductive electrode side when light is also incident from the counter electrode side.
In the case where the light is incident only from the conductive electrode side, the counter electrode support substrate may be light-reflective, and therefore, the size (for example, μm order) larger than the particle size described for the transparent substrate on the conductive electrode side ). The thickness of the counter electrode conductive layer is not particularly limited, but is preferably 3 nm to 10 μm. When the counter electrode conductive layer is made of metal, its thickness is preferably 5 μm or less, more preferably 5 nm.
33 μm. The lower the surface resistance of the counter electrode layer, the better. The preferred range of the surface resistance is 80 Ω / □ or less, and more preferably 20 Ω / □ or less.

【0076】導電性支持体と対極のいずれか一方または
両方から光を照射してよいので、感光層に光が到達する
ためには、導電性支持体と対極の少なくとも一方が実質
的に透明であれば良い。発電効率の向上の観点から、本
発明の光電変換素子においては、透明基板の側から光を
入射させるのが好ましい。この場合、対極は光を反射す
る性質を有するのが好ましい。
Since light may be irradiated from one or both of the conductive support and the counter electrode, at least one of the conductive support and the counter electrode is substantially transparent in order for the light to reach the photosensitive layer. I just want it. From the viewpoint of improving the power generation efficiency, in the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that light be incident from the transparent substrate side. In this case, the counter electrode preferably has a property of reflecting light.

【0077】対極は、電荷移動層上に直接導電材を塗
布、メッキまたは蒸着(PVD、CVD)するか、導電層を有
する基板の導電層側を貼り付ければよい。また、導電性
電極の場合と同様に、対極の抵抗を下げる目的で金属リ
ードを用いてもよい。
As the counter electrode, a conductive material may be applied directly onto the charge transfer layer, plated or vapor-deposited (PVD, CVD), or may be attached to the conductive layer side of the substrate having the conductive layer. Further, as in the case of the conductive electrode, a metal lead may be used for the purpose of reducing the resistance of the counter electrode.

【0078】(G)その他の層 電荷移動層に電子輸送材料や正孔輸送材料を用いる場
合、対極と導電性電極の短絡を防止するため、予め導電
性電極と感光層の間に緻密な半導体の薄膜層を下引き層
として塗設しておくことが好ましい。下引き層として好
ましいのはTiO2、SnO2、Fe2O3、WO3、ZnO、Nb2O5であ
り、さらに好ましくはTiO2である。下引き層はElectroc
himi. Acta 40, 643-652(1995)に記載されているスプレ
ーパイロリシス法により塗設することができる。下引き
層の好ましい膜厚は5〜1000nm以下であり、10〜500nmが
さらに好ましい。
(G) Other Layers When an electron transporting material or a hole transporting material is used for the charge transfer layer, a dense semiconductor is previously placed between the conductive electrode and the photosensitive layer in order to prevent a short circuit between the counter electrode and the conductive electrode. It is preferable that the thin film layer is coated as an undercoat layer. Preferred as the undercoat layer are TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , WO 3 , ZnO and Nb 2 O 5 , more preferably TiO 2 . The undercoat layer is Electroc
himi. Acta 40, 643-652 (1995) can be applied by a spray pyrolysis method. The preferred thickness of the undercoat layer is 5 to 1000 nm or less, more preferably 10 to 500 nm.

【0079】また、電極として作用する導電性支持体お
よび対極の一方または両方に、保護層、反射防止層等の
機能性層を設けても良い。このような機能性層を多層に
形成する場合、同時多層塗布法や逐次塗布法を利用でき
る。同時多層塗布法では、生産性および塗膜の均一性を
考えた場合、スライドホッパー法やエクストルージョン
法が適している。これらの機能性層の形成には、その材
質に応じて蒸着法や貼り付け法等を用いることができ
る。電荷移動層の封入を含めた両電極基板の接合と絶縁
と外気を遮断するため、シーリングをおこなう。シーリ
ングは素子または電池の接合部周辺を封止剤または接着
剤で封じて固める方法が望ましい。
A functional layer such as a protective layer or an antireflection layer may be provided on one or both of the conductive support serving as an electrode and the counter electrode. When such a functional layer is formed in multiple layers, a simultaneous multilayer coating method or a sequential coating method can be used. In the simultaneous multi-layer coating method, a slide hopper method or an extrusion method is suitable in consideration of productivity and uniformity of a coating film. In forming these functional layers, an evaporation method, a sticking method, or the like can be used depending on the material. Sealing is performed to join the two electrode substrates, including the charge transfer layer, and to insulate and shield the outside air. The sealing is preferably performed by sealing the periphery of the junction of the element or the battery with a sealant or an adhesive and solidifying the periphery.

【0080】(H)光電変換素子の内部構造の具体例 上述のように、光電変換素子の内部構造は目的に合わせ
様々な形態が可能である。大きく2つに分ければ、両面
から光の入射が可能な構造と、片面からのみ可能な構造
が可能である。図2〜図9に本発明に好ましく適用でき
る光電変換素子の内部構造を例示する。下記構成要素の
透明基板50aには、本発明の蓄光材料または蛍光材料を
存在させておく。
(H) Specific Example of Internal Structure of Photoelectric Conversion Element As described above, the internal structure of the photoelectric conversion element can take various forms according to the purpose. When roughly divided into two, a structure in which light can enter from both sides and a structure in which light can be entered only from one side are possible. 2 to 9 exemplify an internal structure of a photoelectric conversion element which can be preferably applied to the present invention. The phosphorescent material or fluorescent material of the present invention is present on the transparent substrate 50a of the following components.

【0081】図2は、透明基板50a上に一部金属リード1
1を設け、さらに透明導電層10aを設け、下引き層60、感
光層20、電荷移動層30および対極導電層40をこの順で設
け、さらに支持基板50を配置したものであり、導電性電
極(透明導電層)側から光が入射する構造となってい
る。図3は、透明基板50a上に一部金属リード11を設
け、さらに透明導電層10aを設けたもの1組の間に下引
き層60と感光層20と電荷移動層30とを介在させたもので
あり、両面から光が入射する構造である。図4は、透明
基板50a上に透明導電層10a、下引き層60を介して感光層
20、電荷移動層30および対極導電層40を設け、この上に
支持基板50を配置したものであり導電層側から光が入射
する構造である。図5は、透明基板50a上に透明導電層1
0aを有し、下引き層60を介して感光層20を設け、さらに
電荷移動層30および透明対極導電層40aを設け、この上
に透明基板50aを配置したものであり、両面から光が入
射する構造となっている。
FIG. 2 shows a partially metal lead 1 on a transparent substrate 50a.
1, a transparent conductive layer 10a is further provided, an undercoat layer 60, a photosensitive layer 20, a charge transfer layer 30, and a counter electrode conductive layer 40 are provided in this order, and a support substrate 50 is further provided. Light is incident from the (transparent conductive layer) side. FIG. 3 is a view in which a metal lead 11 is partially provided on a transparent substrate 50a, and a transparent conductive layer 10a is further provided. An undercoat layer 60, a photosensitive layer 20, and a charge transfer layer 30 are interposed between one set. In this structure, light enters from both sides. FIG. 4 shows a photosensitive layer formed on a transparent substrate 50a via a transparent conductive layer 10a and an undercoat layer 60.
20, a charge transfer layer 30 and a counter electrode conductive layer 40 are provided, and a support substrate 50 is disposed thereon, and has a structure in which light is incident from the conductive layer side. FIG. 5 shows a transparent conductive layer 1 on a transparent substrate 50a.
0a, the photosensitive layer 20 is provided via the undercoat layer 60, the charge transfer layer 30 and the transparent counter electrode conductive layer 40a are further provided, and the transparent substrate 50a is disposed thereon, and light is incident from both sides. It has a structure to do.

【0082】〔2〕光電池 本発明の光電池は、上記光電変換素子に外部回路で仕事
をさせるようにしたものである。光電池は構成物の劣化
や内容物の揮散を防止するために、側面をポリマーや接
着剤等で密封するのが好ましい。導電性支持体および対
極にリードを介して接続される外部回路自体は公知のも
ので良い。本発明の光電変換素子をいわゆる太陽電池に
適用する場合、そのセル内部の構造は基本的に上述した
光電変換素子の構造と同じであり、従来の太陽電池と同
様のモジュール構造をとりうる。
[2] Photocell The photocell of the present invention has the photoelectric conversion element work in an external circuit. It is preferable that the side surface of the photovoltaic cell is sealed with a polymer, an adhesive, or the like in order to prevent deterioration of components and volatilization of the contents. The external circuit itself connected to the conductive support and the counter electrode via a lead may be a known one. When the photoelectric conversion element of the present invention is applied to a so-called solar cell, the structure inside the cell is basically the same as the structure of the above-described photoelectric conversion element, and can have the same module structure as a conventional solar cell.

【0083】[0083]

【実施例】以下、本発明の効果を実施例によって具体的
に説明する。この実施例においては、色素増感用の半導
体としてn型半導体のTiO2の微粒子を用いた。 [実施例1] 1.蓄光材料を含有する透明ガラス基板の作製 平均粒子径15μmのSrAl24:Eu系蓄光材料を
アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスをキャリアとした高
周波熱プラズマ中に供給し、蒸発させた後に急冷して超
微粒子を得た。この超微粒子を分級して、平均粒子径5
0nmで、かつ粒子径100nm以上の粒子の割合を5
%以下とした。こうして得た超微粒子蓄光材料を無アル
カリガラスの原料中に0.5質量%混合し、厚さ1.9
mmのガラス基板を作製した。この透明ガラス基板の視
認性を確認したところ、ヘイズはほとんど見られず透明
であり、暗所では薄い緑色の発光が見られた。なお、比
較用に蓄光材料を含まない無アルカリガラス基板も作製
した。
EXAMPLES The effects of the present invention will be specifically described below with reference to examples. In this example, fine particles of n-type semiconductor TiO 2 were used as the semiconductor for dye sensitization. [Example 1] 1. Preparation of Transparent Glass Substrate Containing Luminescent Material An SrAl 2 O 4 : Eu-based luminous material having an average particle diameter of 15 μm was supplied into a high-frequency thermal plasma using a mixed gas of argon gas and oxygen gas as a carrier, evaporated and rapidly cooled. As a result, ultrafine particles were obtained. The ultrafine particles are classified to have an average particle diameter of 5
The ratio of particles having a particle diameter of 0 nm and a particle diameter of 100 nm or more is 5
% Or less. The ultrafine phosphorescent material thus obtained was mixed with a raw material of an alkali-free glass by 0.5% by mass to have a thickness of 1.9.
mm glass substrate was produced. When the visibility of the transparent glass substrate was confirmed, haze was hardly observed and the glass substrate was transparent, and light green light was emitted in a dark place. For comparison, an alkali-free glass substrate containing no luminous material was also prepared.

【0084】2.透明導電膜層(作用電極用)の成膜 上記透明ガラス基板の片面に、CVD法によってフッ素
ドープ型の二酸化スズを全面に均一にコーティングし、
厚さ600nm、面抵抗約20Ω/□、光透過率85%
(500nm)の導電性二酸化スズ膜を形成した。
2. Film formation of transparent conductive film layer (for working electrode) One surface of the transparent glass substrate is uniformly coated with fluorine-doped tin dioxide by CVD method,
Thickness 600nm, sheet resistance about 20Ω / □, light transmittance 85%
(500 nm) conductive tin dioxide film was formed.

【0085】3.下引き層の設置 上記透明導電性電極上に二酸化チタンを50nmの膜厚
で真空蒸着して下引き層とした。
3. Installation of Undercoat Layer Titanium dioxide was vacuum-deposited on the transparent conductive electrode to a thickness of 50 nm to form an undercoat layer.

【0086】4.二酸化チタン粒子含有塗布液の作製 C.J.BarbeらのJ.Am.Ceramic S
oc.80巻,p3157の論文に記載の製造方法に従
い、チタン原料にチタニウムテトライソプロポキシドを
用い、オートクレーブ中での重合反応の温度を230℃
に設定して二酸化チタン濃度11質量%の二酸化チタン
分散物を合成した。得られた二酸化チタン粒子の平均サ
イズは約10nmであった。この分散物に二酸化チタン
に対し30質量%のポリエチレングリコール(分子量2
0,000、和光純薬製)を添加し、混練して塗布液を
得た。
[0086] 4. Preparation of coating solution containing titanium dioxide particles J. J. Barbe et al. Am. Ceramic S
oc. According to the production method described in the article of Vol. 80, p. 3157, titanium tetraisopropoxide is used as a titanium raw material, and the temperature of the polymerization reaction in the autoclave is 230 ° C.
And a titanium dioxide dispersion having a titanium dioxide concentration of 11% by mass was synthesized. The average size of the obtained titanium dioxide particles was about 10 nm. 30% by mass of polyethylene glycol (molecular weight: 2
000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and kneaded to obtain a coating solution.

【0087】5.色素を吸着した二酸化チタン半導体電
極の作製 上記3で作製した透明導電性電極の下引き層上に、4で
調製した塗布液をドクターブレード法で60μmの厚み
で塗布し、25℃で30分間乾燥した後、電気炉で45
0℃にて30分間焼成して二酸化チタン層を被覆した。
二酸化チタンの被覆量は9g/m2であり、膜厚は6μmで
あった。上記電極をドライエアー中に取出し120℃ま
で冷却した状態で、ルテニウム錯体色素R−1の有機溶
液(色素濃度3×10-4モル/リットル、アセトニトリ
ル:t−ブタノール(1:1)の混合溶媒)に浸漬し
て、40℃で12時間放置した。このようにして色素を
染着させた半導体電極をエタノールで洗浄し、暗所で自
然乾燥させた。色素の吸着量は、二酸化チタンの塗布面
積1m2あたりおよそ1.5×10-3モルであった。
5. Preparation of Titanium Dioxide Semiconductor Electrode Adsorbing Dye The coating solution prepared in 4 was applied to the undercoat layer of the transparent conductive electrode prepared in 3 above at a thickness of 60 μm by a doctor blade method, and dried at 25 ° C. for 30 minutes. After that, 45
Baking at 0 ° C. for 30 minutes covered the titanium dioxide layer.
The coating amount of titanium dioxide was 9 g / m 2 and the film thickness was 6 μm. The above electrode was taken out into dry air and cooled to 120 ° C., and an organic solution of ruthenium complex dye R-1 (dye concentration: 3 × 10 −4 mol / l, mixed solvent of acetonitrile: t-butanol (1: 1)) ) And left at 40 ° C. for 12 hours. The semiconductor electrode to which the dye was dyed in this way was washed with ethanol and dried naturally in a dark place. The amount of the dye adsorbed was about 1.5 × 10 −3 mol per 1 m 2 of the titanium dioxide coated area.

【0088】6.光電池の作製 上述のようにして作製した色素増感TiO2電極基板
(2cm×1.5cm)を、これと同じ大きさの対極
(膜厚400nmの白金層付ガラス基板)と、熱圧着性
のポリエチレンフイルム製のフレーム型スペーサー(厚
さ20μm)を挿入して重ね合わせ、長辺方向に両基板
の端子用末端(幅2mm)を交互に外へ出した状態で、
120℃に加熱し両基板を圧着した(図1参照)。セル
を受光部である透明ガラス基板の面を残して全体をエポ
キシ樹脂接着剤でシールした。次にスペーサーの側面に
注液用の小孔を開け、電極間の空間に毛管現象を利用し
て、下記に示す室温溶融塩、溶融塩(A):溶融塩
(B):ヨウ素=15:35:1(質量比)の組成から
成る電解質をしみこませた。以上のセル組立て工程と、
電解液注入の工程をすべて上記の露点−60℃の乾燥空
気中で実施した。溶融塩の注入後、真空下でセルを数時
間吸引し多孔質電極および溶融塩を含めたセル内部の脱
気を行い、最終的に小孔を低融点ガラスで封じた。この
ようにして、受光面積が約2cm2であり、図4に示し
た層構成のとおり、透明ガラス基板(蓄光材料含有)50
a、透明導電膜層10a、下引き層60、感光層(色素吸着T
iO2層)20、電荷移動層30、対極導電層(白金層)40
および支持基板50が順に積層された光電池を組み立て
た。
6. Fabrication of Photovoltaic Cell A dye-sensitized TiO 2 electrode substrate (2 cm × 1.5 cm) produced as described above was combined with a counter electrode (glass substrate with a 400 nm-thick platinum layer) of the same size as the above, and thermocompression bonding. A frame-type spacer made of polyethylene film (thickness: 20 μm) is inserted and overlapped, and the terminal ends (width 2 mm) of both substrates are alternately put out in the long side direction.
The substrates were heated to 120 ° C. and pressed together (see FIG. 1). The entire cell was sealed with an epoxy resin adhesive except for the surface of the transparent glass substrate as a light receiving part. Next, a small hole for liquid injection is made on the side surface of the spacer, and a room temperature molten salt, a molten salt (A): a molten salt (B): iodine = 15: An electrolyte having a composition of 35: 1 (mass ratio) was impregnated. The above cell assembly process,
All the steps of electrolyte injection were performed in dry air at the above dew point of -60 ° C. After the injection of the molten salt, the cell was suctioned for several hours under vacuum to deaerate the inside of the cell including the porous electrode and the molten salt, and finally the small holes were sealed with low-melting glass. In this way, the light receiving area is about 2 cm 2 , and as shown in the layer configuration shown in FIG.
a, transparent conductive film layer 10a, undercoat layer 60, photosensitive layer (dye adsorption T
iO 2 layer) 20, charge transfer layer 30, counter electrode conductive layer (platinum layer) 40
Then, a photovoltaic cell in which the support substrate 50 was sequentially stacked was assembled.

【0089】[0089]

【化5】 Embedded image

【0090】7.光電変換効率の測定 500Wのキセノンランプ(ウシオ電気)に太陽光シミ
ュレーション用補正フィルター(Oriel社製AM
1.5D)を装着し、電池への入射光強度が100mW
/cm2に調整された模擬太陽光を照射した。作製した光
電池の透明導電膜付ガラス基板と白金膜付支持基板の末
端に設けた端子に導線でオーミックコンタクトをとり、
両電極の電気応答を電流電圧測定装置(ケースレー製ソ
ースメジャーユニット238型)に入力した。光源の照
射光を電池の透明電極(透明ガラス基板)側から入射
し、電流―電圧特性を測定した。これにより求められた
光電池の開放電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、形状因
子(FF)、変換効率(η)を一括して表1に記載した。な
お、本発明の蓄光材料を含有する透明ガラス基板を用い
て作製した光電池の番号をA1、蓄光材料を含有しない
通常のガラス基板を用いて作製した比較用光電池の番号
を比較1とした。
7. Measurement of photoelectric conversion efficiency A 500 W xenon lamp (USHIO Inc.) and a correction filter for sunlight simulation (AM manufactured by Oriel)
1.5D), and the incident light intensity on the battery is 100 mW
Simulated sunlight adjusted to / cm 2 was irradiated. Ohmic contact was made with a conductive wire to the terminal provided at the end of the glass substrate with a transparent conductive film and the support substrate with a platinum film of the fabricated photovoltaic cell,
The electrical response of both electrodes was input to a current / voltage measuring device (Keisley source measure unit type 238). Irradiation light from a light source was incident on the transparent electrode (transparent glass substrate) side of the battery, and current-voltage characteristics were measured. The open-circuit voltage (Voc), short-circuit current density (Jsc), shape factor (FF), and conversion efficiency (η) of the photovoltaic cell thus determined are collectively shown in Table 1. The number of the photovoltaic cell produced using the transparent glass substrate containing the luminous material of the present invention was designated as A1, and the number of the comparative photocell produced using a normal glass substrate containing no luminous material was designated as Comparative 1.

【0091】8.光耐久性の評価 組み立てたセルを85000lxの照度のXe灯耐光試
験機に入れ、光耐久性を評価した。試験機は3.5時間
の露光と1時間の暗中放置のサイクルからなり、雰囲気
の温度は30℃、湿度は80〜100%に調節されてい
る。この試験機で10日間の強制耐光試験を行ったとき
の、試験前後のエネルギー変換効率とその変化率を計測
した。この結果を表1に記載した。
8. Evaluation of Light Durability The assembled cell was put into a Xe lamp light resistance tester with an illuminance of 85000 lx, and the light durability was evaluated. The tester was composed of a cycle of 3.5 hours of exposure and 1 hour of standing in the dark, and the temperature of the atmosphere was adjusted to 30 ° C. and the humidity was adjusted to 80 to 100%. When a forced light resistance test was performed for 10 days using this tester, the energy conversion efficiencies before and after the test and the rate of change thereof were measured. The results are shown in Table 1.

【0092】[実施例2]実施例1で作製した超微粒子
のSrAl24:Eu系蓄光材料または同様にして作成
した超微粒子のY23:Eu系蛍光材料をメチルメタク
リレート/ブチルメタクリレート共重合体バインダ中に
2質量%の割合でそれぞれ別々に分散させ、これを無ア
ルカリガラス基板の透明導電膜面とは反対面に5μmの
厚みにそれぞれ塗布した。なお、この塗布は上記5の色
素を吸着した二酸化チタン半導体電極作製工程の後行っ
た。実施例1で用いた蓄光材料を含有する透明ガラス基
板の代わりに、上記の蓄光材料または蛍光材料を塗布し
たガラス基板を使用した以外は実施例1と同様に光電池
を作製し(蓄光材料を塗布した光電池の番号をA2、蛍
光材料を塗布した光電池の番号をB1とした)、同様な
評価を行なった。この結果も表1に記載した。
Example 2 The ultrafine SrAl 2 O 4 : Eu-based phosphorescent material prepared in Example 1 or the ultrafine Y 2 O 3 : Eu-based fluorescent material prepared in the same manner as in Example 1 was methyl methacrylate / butyl methacrylate. Each of them was separately dispersed at a ratio of 2% by mass in a copolymer binder, and applied to a surface of the non-alkali glass substrate opposite to the transparent conductive film to a thickness of 5 μm. Note that this coating was performed after the step of preparing the titanium dioxide semiconductor electrode adsorbing the above-mentioned 5 dye. A photovoltaic cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the glass substrate coated with the above-described phosphorescent material or the fluorescent material was used instead of the transparent glass substrate containing the phosphorescent material used in Example 1 (the phosphorescent material was applied). The number of the photovoltaic cell obtained was A2, and the number of the photovoltaic cell coated with the fluorescent material was B1). The results are also shown in Table 1.

【0093】[0093]

【表1】 [Table 1]

【0094】上記実施例の結果から、本発明に示す構成
の光電池が、太陽光の変換の諸性能と保存耐久性におい
てより優れた性能を与えることがわかる。また、蓄光材
料を用いた光電池A1およびA2は暗所でも長時間緑に
発光することから、誘導灯や案内標識を兼用できること
もわかった。
From the results of the above examples, it can be seen that the photovoltaic cell having the structure shown in the present invention provides more excellent performance in conversion of sunlight and storage durability. In addition, it was also found that the photocells A1 and A2 using the luminous material emit green light for a long time even in a dark place, so that they can be used both as guide lights and guide signs.

【0095】[0095]

【発明の効果】本発明によって、エネルギー変換効率と
保存耐久性に優れた色素増感光電変換素子および光電池
が得られる。
According to the present invention, a dye-sensitized photoelectric conversion element and a photovoltaic cell having excellent energy conversion efficiency and storage durability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の好ましい光電変換素子の構造を示す
部分断面図である。
FIG. 1 is a partial sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.

【図2】 本発明の好ましい光電変換素子の構造を示す
部分断面図である。
FIG. 2 is a partial sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.

【図3】 本発明の好ましい光電変換素子の構造を示す
部分断面図である。
FIG. 3 is a partial sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.

【図4】 本発明の好ましい光電変換素子の構造を示す
部分断面図である。
FIG. 4 is a partial sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.

【図5】 本発明の好ましい光電変換素子の構造を示す
部分断面図である。
FIG. 5 is a partial sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10a・・・透明導電層 11・・・金属リード 20・・・感光層 21・・・半導体微粒子 22・・・色素 23・・・電荷輸送材料 30・・・電荷移動層 40・・・対極導電層 40a・・・透明対極導電層 50・・・支持基板 50a・・・透明基板(蓄光材料または蛍光材料を含有ま
たは塗布したもの) 60・・・下引き層
10a ・ ・ ・ Transparent conductive layer 11 ・ ・ ・ Metal lead 20 ・ ・ ・ Photosensitive layer 21 ・ ・ ・ Semiconductor fine particles 22 ・ ・ ・ Dye 23 ・ ・ ・ Charge transport material 30 ・ ・ ・ Charge transfer layer 40 ・ ・ ・ Counter electrode conductivity Layer 40a: Transparent counter electrode conductive layer 50: Support substrate 50a: Transparent substrate (containing or coated with a phosphorescent or fluorescent material) 60: Undercoat layer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも透明基板、該透明基板上に設
置された導電性電極、半導体を含む感光層および対極を
有する光電変換素子において、蛍光材料または蓄光材料
を該透明基板中または該透明基板上あるいは対極中に存
在させたことを特徴とする光電変換素子。
1. A photoelectric conversion element having at least a transparent substrate, a conductive electrode provided on the transparent substrate, a photosensitive layer containing a semiconductor, and a counter electrode, wherein a fluorescent material or a phosphorescent material is contained in or on the transparent substrate. Alternatively, a photoelectric conversion element characterized by being present in a counter electrode.
【請求項2】 前記蛍光材料または蓄光材料が、透明バ
インダ中に分散された状態で該透明基板の導電性電極と
は反対の面に塗布されたものであることを特徴とする請
求項1の光電変換素子。
2. The transparent substrate according to claim 1, wherein the fluorescent material or the phosphorescent material is dispersed in a transparent binder and applied to a surface of the transparent substrate opposite to the conductive electrode. Photoelectric conversion element.
【請求項3】 前記半導体が、少なくとも1種の金属カ
ルコゲニドを含む多孔質半導体であり、かつ、該半導体
に色素が吸着されていることを特徴とする請求項1また
は2に記載の光電変換素子。
3. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the semiconductor is a porous semiconductor containing at least one kind of metal chalcogenide, and a dye is adsorbed on the semiconductor. .
【請求項4】 前記光電変換素子が、感光層と対極の間
に電荷移動層を有することを特徴とする請求項1、2ま
たは3に記載の光電変換素子。
4. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion device has a charge transfer layer between a photosensitive layer and a counter electrode.
【請求項5】 蛍光材料または蓄光材料が、1〜200
nmの範囲の平均粒子径を有し、かつ、粒子径400n
m以上である粒子の個数の割合が10%以下であること
を特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光電変換
素子。
5. The method according to claim 1, wherein the fluorescent material or the phosphorescent material is 1 to 200.
having an average particle size in the range of nm and a particle size of 400 n
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 4, wherein the ratio of the number of particles having a particle size of m or more is 10% or less.
【請求項6】 蛍光材料または蓄光材料が、400〜9
00nmの波長範囲で発光するものであることを特徴と
する請求項1〜5のいずれかに記載の光電変換素子。
6. The fluorescent material or the phosphorescent material is 400 to 9
The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion device emits light in a wavelength range of 00 nm.
【請求項7】 蛍光材料または蓄光材料が、無機化合物
であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載
の光電変換素子。
7. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the fluorescent material or the luminous material is an inorganic compound.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかの光電変換素子
を用いた光電池。
8. A photovoltaic cell using the photoelectric conversion element according to claim 1.
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