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JP2002261310A - Manufacturing method for titanium oxide fine particles, photoelectric conversion element and photocell - Google Patents

Manufacturing method for titanium oxide fine particles, photoelectric conversion element and photocell

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Publication number
JP2002261310A
JP2002261310A JP2001058403A JP2001058403A JP2002261310A JP 2002261310 A JP2002261310 A JP 2002261310A JP 2001058403 A JP2001058403 A JP 2001058403A JP 2001058403 A JP2001058403 A JP 2001058403A JP 2002261310 A JP2002261310 A JP 2002261310A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
titanium oxide
fine particles
photoelectric conversion
conversion element
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
JP2001058403A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiro Tsukahara
次郎 塚原
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 JP2001058403A priority Critical patent/JP2002261310A/en
Publication of JP2002261310A publication Critical patent/JP2002261310A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of titanium oxide fine particles which are suitable for a photoelectric conversion element and to provide a dye sensitized photoelectric conversion element of superior conversion efficiency and a photocell. SOLUTION: This manufacturing method of the titanium oxide fine particles is provided with the process of heating titanium oxide sol which is in the presence of a specified urea compound, and the method is used for the photoelectric conversion element and the photocell.

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、酸化チタン微粒子
の製造方法に関し、詳しくは色素で増感された半導体微
粒子を用いた光電変換素子に好ましく用いられる酸化チ
タン微粒子の製造方法に関する。さらに本発明は、上記
製造方法で得られた酸化チタン微粒子を用いた光電変換
素子及び光電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing fine titanium oxide particles, and more particularly, to a method for producing fine titanium oxide particles preferably used in a photoelectric conversion element using semiconductor fine particles sensitized with a dye. Furthermore, the present invention relates to a photoelectric conversion element and a photovoltaic cell using the titanium oxide fine particles obtained by the above production method.

【0002】[0002]

【従来の技術】光電変換素子は、各種の光センサー、複
写機、光発電装置に用いられている。光電変換素子に
は、金属を用いたもの、半導体を用いたもの、有機顔料
や色素を用いたもの、あるいはこれらを組み合わせたも
のなどの様々な方式が実用化されている。
2. Description of the Related Art Photoelectric conversion elements are used in various optical sensors, copying machines, and photovoltaic devices. Various types of photoelectric conversion elements have been put into practical use, such as those using metals, those using semiconductors, those using organic pigments and dyes, and those combining these.

【0003】米国特許4927721号、同46845
37号、同5084365号、同5350644号、同
5463057号、同5525440号、国際公開WO
98/50393号の各明細書および特開平7−249
790号、特表平10−504521号の各公報には、
色素によって増感された半導体微粒子を用いた光電変換
素子(以後、色素増感光電変換素子と略す)、もしくは
これを製造するための材料および製造技術が開示されて
いる。この方式の利点は酸化チタン微粒子を用いること
ができるため、安価な光電変換素子を提供できる点にあ
る。酸化チタン微粒子の製造には、通常ゾル-ゲル法が
好ましく用いられる。ゾルーゲル法は当該分野において
は広く知られた微粒子合成法であり、例えばバーンサイ
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頁等に詳しく記載されている。ゾルー
ゲル法で製造された酸化チタン微粒子を色素増感光電変
換素子に応用した例としては、バルベらの報告したジャ
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)が挙げら
れる。しかしながらこのような光電変換素子は作成した
すべての素子について常に変換効率が高いとは限らず、
なお一層の変換効率向上が望まれていた。
[0003] US Patent Nos. 4,927,721 and 46,845
No. 37, No. 5084365, No. 5350644, No. 5463057, No. 5525440, International Publication WO
Nos. 98/50393 and JP-A-7-249.
No. 790, Japanese Patent Publication No. 10-504521,
A photoelectric conversion element using semiconductor fine particles sensitized by a dye (hereinafter abbreviated as a dye-sensitized photoelectric conversion element), or a material and a manufacturing technique for manufacturing the same are disclosed. The advantage of this method is that an inexpensive photoelectric conversion element can be provided because titanium oxide fine particles can be used. Usually, a sol-gel method is preferably used for the production of titanium oxide fine particles. The sol-gel method is a method for synthesizing fine particles widely known in the art, and is described in detail in, for example, Burnside et al., Chemistry of Materials, Vol. 10, No. 9, pp. 2419-2425. An example of applying titanium oxide fine particles produced by the sol-gel method to a dye-sensitized photoelectric conversion device is described in Journal of American Ceramic Society, Vol. 80, No. 12, pages 3157-3171 reported by Barbe et al. (1997). However, such a photoelectric conversion element does not always have high conversion efficiency for all the created elements,
Further improvement in conversion efficiency has been desired.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、色素
増感光電変換素子に用いたときに、該素子の変換効率が
向上する優れた酸化チタン微粒子の製造方法を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、該酸化チタン微粒子
を用い変換効率の向上した色素増感光電変換素子および
それを用いた光電池を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing fine titanium oxide particles which, when used in a dye-sensitized photoelectric conversion element, improves the conversion efficiency of the element. It is another object of the present invention to provide a dye-sensitized photoelectric conversion element having improved conversion efficiency using the titanium oxide fine particles and a photovoltaic cell using the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記構
成の酸化チタン微粒子の製造方法、光電変換素子及び光
電池が提供され、本発明の上記目的が達成される。 1.酸化チタンゾルまたは酸化チタン前駆体を下記一般
式(1)で表される尿素化合物の存在下で加熱する工程
を有することを特徴とする酸化チタン微粒子の製造方
法。
According to the present invention, a method for producing titanium oxide fine particles having the following constitution, a photoelectric conversion element and a photovoltaic cell are provided, and the above object of the present invention is achieved. 1. A method for producing titanium oxide fine particles, comprising a step of heating a titanium oxide sol or a titanium oxide precursor in the presence of a urea compound represented by the following general formula (1).

【0006】[0006]

【化2】 Embedded image

【0007】式中、R1、R2、R3、及びR4は、各々独
立して、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリー
ル基、一級アミノ基、アルキルアミノ基、またはジアル
キルアミノ基を表す。但し、R1、R2、R3、及びR
4は、互いに結合して環を形成していてもよい。 2.一般式(1)におけるR3およびR4がともに水素原
子であることを特徴とする上記2に記載の酸化チタン微
粒子の製造方法。 3.尿素化合物の分子量が200以下であることを特徴
とする上記1または2に記載の酸化チタン微粒子の製造
方法。 4.尿素化合物が水溶性であることを特徴とする上記1
〜3のいずれかに記載の酸化チタン微粒子の製造方法。 5.加熱する工程が、圧力容器を用いて150℃〜30
0℃の温度で行われることを特徴とする上記1〜4のい
ずれかに記載の酸化チタン微粒子の製造方法。 6.酸化チタンゾルが、酸化チタン前駆体またはその錯
体を加水分解して得られたものであることを特徴とする
上記1〜5のいずれかに記載の酸化チタン微粒子の製造
方法。 7.酸化チタン前駆体が、ハロゲン化チタン及びオルト
チタン酸エステルから選択された化合物であることを特
徴とする上記6に記載の酸化チタン微粒子の製造方法。 8.色素の吸着した半導体微粒子膜の層と導電性支持体
とを少なくとも有する光電変換素子であって、該半導体
微粒子膜の層に上記1〜7のいずれかの方法で製造され
た酸化チタン微粒子が用いられていることを特徴とする
光電変換素子。 9.酸化チタン微粒子の平均粒子径が、5〜50nmで
あることを特徴とする上記8に記載の光電変換素子。 10.半導体微粒子膜の層に平均粒子径100〜400
nmの酸化チタン微粒子が併用されていることを特徴と
する上記9に記載の光電変換素子。 11.色素としてルテニウム錯体色素が用いられている
ことを特徴とする上記8〜10のいずれかに記載の光電
変換素子。 12.上記8〜11のいずれかに記載の光電変換素子を
用いた光電池。
In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a primary amino group, an alkylamino group or a dialkylamino group. Represent. Where R 1 , R 2 , R 3 , and R
4 may combine with each other to form a ring. 2. 3. The method for producing titanium oxide fine particles according to the above item 2, wherein both R 3 and R 4 in the general formula (1) are hydrogen atoms. 3. 3. The method for producing titanium oxide fine particles according to the above 1 or 2, wherein the molecular weight of the urea compound is 200 or less. 4. (1) the urea compound is water-soluble;
4. The method for producing fine titanium oxide particles according to any one of claims 1 to 3. 5. The heating step is performed at 150 ° C. to 30 ° C. using a pressure vessel.
The method for producing titanium oxide fine particles according to any one of the above items 1 to 4, which is performed at a temperature of 0 ° C. 6. The method for producing titanium oxide fine particles according to any one of the above 1 to 5, wherein the titanium oxide sol is obtained by hydrolyzing a titanium oxide precursor or a complex thereof. 7. 7. The method for producing titanium oxide fine particles according to the above item 6, wherein the titanium oxide precursor is a compound selected from a titanium halide and an orthotitanate. 8. A photoelectric conversion element having at least a layer of a semiconductor fine particle film to which a dye is adsorbed and a conductive support, wherein the titanium oxide fine particles produced by any one of the above methods 1 to 7 are used for the semiconductor fine particle layer. A photoelectric conversion element characterized in that: 9. 9. The photoelectric conversion element as described in 8 above, wherein the average particle diameter of the titanium oxide fine particles is 5 to 50 nm. 10. The average particle diameter is 100 to 400 in the layer of the semiconductor fine particle film.
10. The photoelectric conversion element as described in 9 above, wherein fine particles of titanium oxide having a diameter of 10 nm are used in combination. 11. The photoelectric conversion element according to any one of the above items 8 to 10, wherein a ruthenium complex dye is used as the dye. 12. A photovoltaic cell using the photoelectric conversion element according to any one of the above items 8 to 11.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳述する。 〔1〕酸化チタン微粒子の製造法 本発明における酸化チタンの製造方法は、基本的にはゾ
ルーゲル法に基づく方法である。ゾルーゲル法は、酸化
チタン前駆体の加水分解、圧力容器中での加熱処理、後
処理の各工程を含む。本発明は、上記加水分解工程もし
くは圧力容器中の加熱処理工程において上記一般式
(1)で表される尿素化合物を添加することを特徴とす
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. [1] Production method of titanium oxide fine particles The production method of titanium oxide in the present invention is basically a method based on a sol-gel method. The sol-gel method includes the steps of hydrolysis of a titanium oxide precursor, heat treatment in a pressure vessel, and post-treatment. The present invention is characterized in that the urea compound represented by the general formula (1) is added in the hydrolysis step or the heat treatment step in a pressure vessel.

【0009】一般式(1)において、R1、R2、R3
びR4は、各々独立して、水素原子;アルキル基、好ま
しくは炭素数1〜6のアルキル基、例えばメチル、エチ
ル、プロピル、ブチル等;アルケニル基、好ましくは炭
素数2〜6のアルケニル基、例えばビニル、アリルな
ど;アリール基、好ましくは炭素数6〜10のアリール
基、例えばフェニルなど;一級アミノ基;アルキルアミ
ノ基、好ましくは炭素数1〜6のアルキルアミノ基、例
えばメチルアミノ、エチルアミノなど;またはジアルキ
ルアミノ基、好ましくは炭素数2〜6のジアルキルアミ
ノ基、例えばジメチルアミノ、ジエチルアミノなど;を
表す。R1、R2、R3及びR4は、それぞれが連結して5
〜6員環を形成してもよい。これらの基はさらに置換基
を有してもよい。
In the general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom; an alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, for example, methyl, ethyl, An alkenyl group, preferably an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms such as vinyl and allyl; an aryl group, preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms such as phenyl; a primary amino group; an alkylamino group And preferably an alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms such as methylamino and ethylamino; or a dialkylamino group, preferably a dialkylamino group having 2 to 6 carbon atoms such as dimethylamino and diethylamino. R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each linked to form 5
A 6-membered ring may be formed. These groups may further have a substituent.

【0010】置換基の例としては、ハロゲン原子、アル
キル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基を含
む)、アルケニル基(シクロアルケニル基、ビシクロア
ルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、ヘテ
ロ環基、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボ
キシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオ
キシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモ
イルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリー
ルオキシカルボニルオキシ、アミノ基(アニリノ基を含
む)、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、ア
ルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニ
ルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル及びア
リールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチ
オ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイ
ル基、スルホ基、アルキル及びアリールスルフィニル
基、アルキル及びアリールスルホニル基、アシル基、ア
リールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、
カルバモイル基、アリール及びヘテロ環アゾ基、イミド
基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキ
シ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基が例として挙げ
られる。
Examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group (including a cycloalkyl group and a bicycloalkyl group), an alkenyl group (including a cycloalkenyl group and a bicycloalkenyl group), an alkynyl group, an aryl group, and a heterocyclic group. , Cyano group, hydroxyl group, nitro group, carboxyl group, alkoxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyloxy group, aryloxycarbonyloxy, amino group (anilino group Acylamino group, aminocarbonylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl and arylsulfonylamino group, mercapto group, alkylthio group, arylthio , A heterocyclic thio group, a sulfamoyl group, a sulfo group, an alkyl or arylsulfinyl group, alkyl or arylsulfonyl group, an acyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkoxycarbonyl group,
Examples include carbamoyl, aryl and heterocyclic azo groups, imide groups, phosphino groups, phosphinyl groups, phosphinyloxy groups, phosphinylamino groups, and silyl groups.

【0011】一般式(1)で表される尿素化合物は水溶
性であることが望まれる。このため、尿素化合物の分子
量は200以下が好ましい。また、末端が無置換のも
の、すなわち一般式(1)におけるR3およびR4がと
もに水素原子であることも好ましい。また、水溶性を増
すための置換基(例えばカルボキシル基およびその塩、
スルホ基およびその塩、ヒドロキシル基、アミノ基な
ど)を有することも同様に好ましい。尿素化合物の水に
対する好ましい溶解度の範囲は、水100gに対して
0.1g以上、好ましくは1g以上である。以下に一般
式(1)で表される尿素化合物の好ましい具体例を示す
が、本発明はこれらに限定されない。
The urea compound represented by the general formula (1) is desired to be water-soluble. Therefore, the molecular weight of the urea compound is preferably 200 or less. It is also preferable that the terminal is unsubstituted, that is, both R3 and R4 in the general formula (1) are hydrogen atoms. Further, a substituent for increasing water solubility (for example, a carboxyl group and a salt thereof,
It is also preferable to have a sulfo group and a salt thereof, a hydroxyl group, an amino group, etc.). The preferable range of the solubility of the urea compound in water is 0.1 g or more, preferably 1 g or more per 100 g of water. Preferred specific examples of the urea compound represented by the general formula (1) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0012】[0012]

【化3】 Embedded image

【0013】[0013]

【化4】 Embedded image

【0014】本発明において、尿素化合物は加熱工程に
存在していればよく、尿素化合物の添加時期は加水分解
工程、圧力容器中での加熱工程のいずれでもよい。尿素
化合物の添加量は、いずれの場合も反応液中の水100
gに対して好ましくは0.1〜20gであり、より好ま
しくは1〜10gである。
In the present invention, the urea compound may be present in the heating step, and the urea compound may be added in any of the hydrolysis step and the heating step in a pressure vessel. In any case, the amount of the urea compound added was 100 water in the reaction solution.
The amount is preferably 0.1 to 20 g, more preferably 1 to 10 g, based on g.

【0015】次に酸化チタン微粒子の製造法について詳
しく説明する。 〔酸化チタン前駆体の加水分解〕酸化チタン前駆体は加
水分解により酸化チタンを生ずるものであり、例えばハ
ロゲン化チタン(三塩化チタン、四塩化チタンなど)、
オルトチタン酸エステル(オルトチタン酸メチル、オル
トチタン酸エチル、オルトチタン酸イソプロピル、オル
トチタン酸ブチルなど)等が挙げられる。このうちオル
トチタン酸エステルが好ましい。これらの前駆体は、加
水分解に先だって各種の配位子(例えばアセチルアセト
ン、アミノエタノール、ジエタノールアミン、トリエタ
ノールアミン、エチレンジアミン、その他のアミン、ピ
リジンカルボン酸、酒石酸、シュウ酸、乳酸、グリコー
ル酸、その他のヒドロキシカルボン酸など)と混合し、
前駆体の錯体を形成し、該錯体を加水分解に用いてもよ
い。
Next, a method for producing titanium oxide fine particles will be described in detail. [Hydrolysis of Titanium Oxide Precursor] Titanium oxide precursor is one that produces titanium oxide by hydrolysis, for example, titanium halide (titanium trichloride, titanium tetrachloride, etc.),
Orthotitanate (eg, methyl orthotitanate, ethyl orthotitanate, isopropyl orthotitanate, butyl orthotitanate) and the like. Of these, orthotitanate is preferred. Prior to hydrolysis, these precursors are converted to various ligands (eg, acetylacetone, aminoethanol, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, other amines, pyridinecarboxylic acid, tartaric acid, oxalic acid, lactic acid, glycolic acid, other Hydroxycarboxylic acid, etc.)
A precursor complex may be formed and the complex used for hydrolysis.

【0016】上記前駆体もしくはその錯体は、水中にて
加熱し加水分解する。加熱の温度は通常40℃〜100
℃であり、好ましくは60℃〜90℃である。加熱時間
は通常1〜20時間であり、好ましくは2〜10時間で
ある。加水分解の際、反応を促進もしくは抑制するため
の添加剤を加えてもよい。このような添加剤の例として
は酢酸、硫酸、硝酸、アンモニア、テトラアルキルアン
モニウムヒドロキシド、前述の配位子等が挙げられる。
この工程により、通常ゾル状の酸化チタン超微粒子分散
物が得られる。
The above-mentioned precursor or its complex is heated and hydrolyzed in water. The heating temperature is usually 40 ° C ~ 100
° C, preferably from 60 ° C to 90 ° C. The heating time is generally 1 to 20 hours, preferably 2 to 10 hours. At the time of hydrolysis, an additive for promoting or suppressing the reaction may be added. Examples of such additives include acetic acid, sulfuric acid, nitric acid, ammonia, tetraalkylammonium hydroxide, the aforementioned ligands and the like.
By this step, a sol-like titanium oxide ultrafine particle dispersion is usually obtained.

【0017】〔圧力容器中での加熱処理〕前記加水分解
工程で得られた酸化チタンゾルを圧力容器(例えばチタ
ン製オートクレーブ、ステンレス製オートクレーブ等)
に移し、100℃〜400℃好ましくは150℃〜30
0℃に加熱する。オートクレーブは撹拌装置が付属して
いるのが好ましい。加熱時間は1〜60時間であり、好
ましくは5〜30時間である。この工程により酸化チタ
ンの分散物が得られる。酸化チタンの粒径は加熱温度、
加熱時間、添加剤の種類、量によって変化し、平均粒径
として通常5〜50nmである。分散物は静置すると酸
化チタンが沈降するのが普通である。
[Heat treatment in pressure vessel] The titanium oxide sol obtained in the hydrolysis step is placed in a pressure vessel (for example, a titanium autoclave, a stainless steel autoclave, etc.).
To 100 ° C to 400 ° C, preferably 150 ° C to 30 ° C.
Heat to 0 ° C. The autoclave is preferably equipped with a stirrer. The heating time is 1 to 60 hours, preferably 5 to 30 hours. By this step, a dispersion of titanium oxide is obtained. The heating temperature, the particle size of titanium oxide
The average particle size is usually 5 to 50 nm, depending on the heating time, the type and amount of the additive. The titanium oxide usually precipitates when the dispersion is allowed to stand.

【0018】本発明では、この加熱処理工程において、
前記一般式(1)で表される尿素化合物が存在している
ことが必須である。尿素化合物の存在により、上記加水
分解工程で生成したゾル状の酸化チタン超微粒子が多孔
質の酸化チタン微粒子に成長する。酸化チタン微粒子が
多孔質であることにより、これを光電変換素子に用いる
と色素担持量が増加し光電変換特性が向上する。このよ
うな観点から、尿素化合物の加熱工程における存在量
は、前記添加量と同じく、水100gに対して0.1〜
20gであることが好ましく、より好ましくは1〜10
gである。
In the present invention, in this heat treatment step,
It is essential that the urea compound represented by the general formula (1) be present. Due to the presence of the urea compound, the sol-like ultrafine titanium oxide particles generated in the hydrolysis step grow into porous titanium oxide fine particles. Since the titanium oxide fine particles are porous, when they are used for a photoelectric conversion element, the amount of dye carried increases and the photoelectric conversion characteristics are improved. From such a viewpoint, the amount of the urea compound present in the heating step is, as in the case of the addition amount, 0.1 to 100 g of water.
It is preferably 20 g, more preferably 1 to 10 g.
g.

【0019】〔後処理〕加熱工程で得られた酸化チタン
分散物は、後処理によって濃縮または溶媒置換される。
使用目的に応じて最終的には乾燥粉末、水分散液、水分
散ペースト、有機溶媒分散液、あるいは有機溶媒分散ペ
ーストを調製する。濃縮の方法としては、静置または遠
心分離に引き続くデカンテーションによる方法、水の減
圧留去法等がある。溶媒置換の方法は、遠心分離、デカ
ンテーション、溶媒添加を繰り返す方法が一般的であ
る。ペーストを得るための増粘剤としては、各種のポリ
マー(例えばポリスチレンスルホン酸塩、ポリアクリル
酸およびその塩、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレ
ンオキシド、ポリアクリルアミドなど)、多糖類、ゼラ
チン、各種の低分子増粘剤(シトロネロール、ネロー
ル、テルピネオールなど)が好ましい。水分散液、水分
散ペースト、有機溶媒分散液、有機溶媒分散ペーストに
おける酸化チタンの含量は1〜40%が好ましく、10
〜30%がより好ましい。
[Post-treatment] The titanium oxide dispersion obtained in the heating step is concentrated or solvent-replaced by post-treatment.
Finally, a dry powder, an aqueous dispersion, an aqueous dispersion paste, an organic solvent dispersion, or an organic solvent dispersion paste is prepared depending on the purpose of use. Examples of the method of concentration include a method by standing or centrifugation followed by decantation, a method of distilling water under reduced pressure, and the like. The method of solvent replacement is generally a method of repeating centrifugation, decantation, and addition of a solvent. Examples of the thickener for obtaining the paste include various polymers (for example, polystyrene sulfonate, polyacrylic acid and its salts, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylamide, etc.), polysaccharides, gelatin, various low-molecular thickeners. Agents (citronellol, nerol, terpineol, etc.) are preferred. The content of titanium oxide in the aqueous dispersion, the aqueous dispersion paste, the organic solvent dispersion, and the organic solvent dispersion paste is preferably 1 to 40%, and
-30% is more preferable.

【0020】〔2〕光電変換素子 次に本発明の方法で製造された酸化チタンの用途である
光電変換素子について詳しく説明する。本発明の光電変
換素子は、色素の吸着した半導体微粒子膜の層と導電性
支持体とを少なくとも有し、該半導体微粒子膜の層に上
記本発明の方法で製造された酸化チタン微粒子が用いら
れていることを特徴とする本発明の光電変換素子は、好
ましくは図1に示すように、導電層10、下塗り層60、感
光層20、電荷輸送層30、対極導電層40の順に積層し、該
感光層20を色素22によって増感された酸化チタン微粒子
21とこの酸化チタン微粒子21の間の空隙に浸透した電荷
輸送材料23とから構成する。ここで、感光層20が半導体
微粒子膜の層(以下「半導体微粒子層」ともいう)に相
当し、酸化チタン微粒子21の全部または一部に本発明の
方法で製造された酸化チタン微粒子が用いられる。電荷
輸送材料23は、電荷輸送層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、導電
層10および/または対極導電層40の下地として、基板50
を設けてもよい。以下本発明では、導電層10および任意
で設ける基板50からなる層を「導電性支持体」、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。本発明においては、感光層20は光散乱性の異な
る複数の層から成っている。なお、図1中の導電層10、
対極導電層40、基板50は、それぞれ透明導電層10a、透
明対極導電層40a、透明基板50aであっても良い。この光
電変換素子を外部負荷に接続して電気的仕事をさせる目
的(発電)で作られたものが光電池であり、光学的情報
のセンシングを目的に作られたものが光センサーであ
る。光電池のうち、電荷輸送材料23が主としてイオン輸
送材料からなる場合を特に光電気化学電池と呼び、ま
た、太陽光による発電を主目的とする場合を太陽電池と
呼ぶ。
[2] Photoelectric Conversion Element Next, the photoelectric conversion element, which is a use of the titanium oxide produced by the method of the present invention, will be described in detail. The photoelectric conversion element of the present invention has at least a layer of a semiconductor fine particle film to which a dye is adsorbed and a conductive support, and the titanium oxide fine particles produced by the method of the present invention are used for the semiconductor fine particle film layer. Preferably, the photoelectric conversion element of the present invention is characterized in that, as shown in FIG. 1, the conductive layer 10, the undercoat layer 60, the photosensitive layer 20, the charge transport layer 30, the counter electrode conductive layer 40 are laminated in this order, Titanium oxide fine particles sensitized to the photosensitive layer 20 by a dye 22
21 and a charge transport material 23 that has penetrated into the voids between the titanium oxide fine particles 21. Here, the photosensitive layer 20 corresponds to a layer of a semiconductor fine particle film (hereinafter also referred to as a “semiconductor fine particle layer”), and the titanium oxide fine particles manufactured by the method of the present invention are used for all or a part of the titanium oxide fine particles 21. . The charge transport material 23 is composed of the same components as the materials used for the charge transport layer 30. Further, in order to impart strength to the photoelectric conversion element, a substrate 50 is used as a base of the conductive layer 10 and / or the counter electrode conductive layer 40.
May be provided. Hereinafter, in the present invention, a layer composed of the conductive layer 10 and the optional substrate 50 is referred to as a “conductive support”, and a layer composed of the counter electrode conductive layer 40 and the optional substrate 50 is referred to as a “counter electrode”.
Call. In the present invention, the photosensitive layer 20 is composed of a plurality of layers having different light scattering properties. Incidentally, the conductive layer 10 in FIG. 1,
The counter electrode conductive layer 40 and the substrate 50 may be the transparent conductive layer 10a, the transparent counter electrode conductive layer 40a, and the transparent substrate 50a, respectively. A photovoltaic cell is made for the purpose of generating electrical work by connecting this photoelectric conversion element to an external load (power generation), and an optical sensor is made for the purpose of sensing optical information. Of the photovoltaic cells, a case where the charge transport material 23 is mainly composed of an ion transport material is particularly called a photoelectrochemical cell, and a case where the main purpose is power generation by sunlight is called a solar cell.

【0021】(A)導電性支持体 導電性支持体は、(1)導電層の単層、または(2)導
電層および基板の2層からなる。強度や密封性が十分に
保たれるような導電層を使用すれば、基板は必ずしも必
要でない。
(A) Conductive Support The conductive support comprises (1) a single layer of a conductive layer, or (2) two layers of a conductive layer and a substrate. A substrate is not necessarily required if a conductive layer that maintains sufficient strength and sealing properties is used.

【0022】(1)の場合、導電層として金属のように
十分な強度が得られ、かつ導電性があるものを用いる。
In the case of (1), a conductive layer having sufficient strength such as metal and having conductivity is used.

【0023】(2)の場合、感光層側に導電剤を含む導
電層を有する基板を使用することができる。好ましい導
電剤としては金属(例えば白金、金、銀、銅、アルミニ
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。導電層の厚
さは0.02〜10μm程度が好ましい。
In the case of (2), a substrate having a conductive layer containing a conductive agent on the photosensitive layer side can be used. Preferred conductive agents are metals (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), carbon, or conductive metal oxides (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine, etc.). Is mentioned. The thickness of the conductive layer is preferably about 0.02 to 10 μm.

【0024】導電性支持体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 support, the better. A 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 / □.

【0025】導電性支持体側から光を照射する場合に
は、導電性支持体は実質的に透明であるのが好ましい。
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。
When light is irradiated from the conductive support side, the conductive support is preferably substantially transparent.
Substantially transparent means that the light transmittance is 10% or more, preferably 50% or more, and particularly preferably 70% or more.

【0026】透明導電性支持体としては、ガラスまたは
プラスチック等の透明基板の表面に導電性金属酸化物か
らなる透明導電層を塗布または蒸着等により形成したも
のが好ましい。なかでもフッ素をドーピングした二酸化
スズからなる導電層を低コストのソーダ石灰フロートガ
ラスでできた透明基板上に堆積した導電性ガラスが好ま
しい。また低コストでフレキシブルな光電変換素子また
は太陽電池とするには、透明ポリマーフィルムに導電層
を設けたものを用いるのがよい。透明ポリマーフィルム
の材料としては、テトラアセチルセルロース(TAC)、
ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナ
フタレート(PEN)、シンジオタクチックポリステレン
(SPS)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカー
ボネート(PC)、ポリアリレート(PAr)、ポリスルフ
ォン(PSF)、ポリエステルスルフォン(PES)、ポリエ
ーテルイミド(PEI)、環状ポリオレフィン、ブロム化
フェノキシ等がある。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当たり0.01〜100gとするのが好ましい。
As the transparent conductive support, it is preferable to form a transparent conductive layer made of a conductive metal oxide on the surface of a transparent substrate such as glass or plastic by coating or vapor deposition. Of these, conductive glass in which a conductive layer made of tin dioxide doped with fluorine is deposited on a transparent substrate made of low-cost soda-lime float glass is preferable. For a low-cost and flexible photoelectric conversion element or solar cell, a transparent polymer film provided with a conductive layer is preferably used. Transparent polymer film materials include tetraacetyl cellulose (TAC),
Polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), syndiotactic polysterene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyarylate (PAr), polysulfone (PSF), polyester sulfone (PES) , Polyetherimide (PEI), cyclic polyolefin, brominated phenoxy and the like. To ensure sufficient transparency,
The coating amount of the conductive metal oxide is preferably a support 1 m 2 per 0.01~100g of glass or plastic.

【0027】透明導電性支持体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 support. 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. Metal leads are installed on a transparent substrate by evaporation, sputtering, etc.
It is preferable to provide a transparent conductive layer made of tin oxide doped with fluorine or an ITO film 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 metal leads is preferably within 10%, more preferably 1 to 5%.
And

【0028】(B)感光層 本発明において色素吸着前の半導体微粒子層を半導体微
粒子層といい、色素吸着後の半導体微粒子層を感光層と
いう。本発明の光変換素子においては、半導体微粒子層
を構成する酸化チタン微粒子の全部または一部に本発明
の方法で製造された酸化チタン微粒子が用いられる。 (1)感光層 感光層において、酸化チタン微粒子は、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、酸化チタン微粒子はこの電子を受け取
り、伝達する役割を担う。酸化チタンは光励起下で伝導
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。
(B) Photosensitive Layer In the present invention, the semiconductor fine particle layer before dye adsorption is called a semiconductor fine particle layer, and the semiconductor fine particle layer after dye adsorption is called a photosensitive layer. In the light conversion element of the present invention, the titanium oxide fine particles produced by the method of the present invention are used for all or a part of the titanium oxide fine particles constituting the semiconductor fine particle layer. (1) Photosensitive Layer In the photosensitive layer, the titanium oxide fine particles act as a so-called photoreceptor, absorb light to separate charges, and generate 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 titanium oxide fine particles have a role of receiving and transmitting the electrons. Titanium oxide is an n-type semiconductor that gives an anodic current by conducting electrons as carriers under photoexcitation.

【0029】本発明者らの検討によれば、本発明の方法
で製造された酸化チタン微粒子(平均粒径5〜50n
m)と粒径100〜400nmの酸化チタン粒子(大粒
子)を混合して用いると変換効率が高いことが明らかと
なった。従って、用いる酸化チタンはこのような構成で
あることが好ましい。本発明の方法で製造された酸化チ
タン微粒子の酸化チタン粒子全体に占める比率は30〜
95%が好ましく、60〜90%がより好ましい。
According to the study of the present inventors, the titanium oxide fine particles (average particle diameter of 5 to 50 n) produced by the method of the present invention are shown.
m) and titanium oxide particles (large particles) having a particle size of 100 to 400 nm were used as a mixture, which revealed that the conversion efficiency was high. Therefore, it is preferable that the titanium oxide used has such a configuration. The ratio of the titanium oxide fine particles produced by the method of the present invention to the total titanium oxide particles is 30 to 30%.
95% is preferable, and 60 to 90% is more preferable.

【0030】(2)半導体微粒子層 半導体微粒子(酸化チタン粒子)を導電性支持体上に塗
布するには、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。
半導体微粒子の分散液を作製する方法としては、前述の
方法の他に、粉末を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もある。
(2) Semiconductor Fine Particle Layer In order to coat semiconductor fine particles (titanium oxide particles) on a conductive support, a wet film forming method is relatively advantageous. As a wet film forming method, a coating method and a printing method are typical.
As a method for preparing a dispersion of semiconductor fine particles, in addition to the above-described method, there is a method in which powder is ground in a mortar, or a method in which powder is dispersed while being ground using a mill.

【0031】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.

【0032】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, and a method in which the application and the metering can be the same part.
-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.

【0033】半導体微粒子の分散液の粘度は半導体微粒
子の種類や分散性、使用溶媒種、界面活性剤やバインダ
ー等の添加剤により大きく左右される。高粘度液(例え
ば0.01〜500Poise)ではエクストルージョン法、キャス
ト法、スクリーン印刷法等が好ましい。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好ましく、均一な膜にする
ことが可能である。なおある程度の塗布量があれば低粘
度液の場合でもエクストルージョン法による塗布は可能
である。このように塗布液の粘度、塗布量、支持体、塗
布速度等に応じて、適宜湿式製膜方法を選択すればよ
い。
The viscosity of the dispersion of semiconductor fine particles greatly depends on the type and dispersibility of the semiconductor fine particles, the type of solvent used, and additives such as a surfactant and a binder. For a high viscosity liquid (for example, 0.01 to 500 Poise), an extrusion method, a casting method, a screen printing method, or the like is preferable. For a low-viscosity liquid (for example, 0.1 Poise or less), a slide hopper method, a wire bar method, or a spin method is preferable, and a uniform film can be formed. If a certain amount of coating is used, application by the extrusion method is possible even in the case of a low-viscosity liquid. As described above, a wet film forming method may be appropriately selected according to the viscosity of the coating solution, the coating amount, the support, the coating speed, and the like.

【0034】多層塗布をする場合は同時に多層を塗布し
てもよく、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。
In the case of multi-layer coating, multi-layer coating may be applied simultaneously, or several to ten and several times may be successively applied. Furthermore, a screen printing method can also be preferably used in the case of successive coating.

【0035】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。半導体微粒子の総塗布量は支持体1m2当たり
0.5〜100gが好ましく、5〜50g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) becomes larger, the amount of 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. The total coating amount of the semiconductor fine particles support 1 m 2 per
0.5 to 100 g is preferred, and 5 to 50 g is more preferred.

【0036】半導体微粒子を導電性支持体上に塗布した
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℃〜700℃であり、より好ましくは100℃〜600℃
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。重層構成の感光層を得るために塗布と加熱
処理を順次繰り返し行っても良い。
After applying the semiconductor fine particles on the conductive support, the semiconductor fine particles are brought into electronic contact with each other,
Heat treatment is preferably performed to improve the strength of the coating film and the adhesion to the support. A preferred heating temperature range is 40 ° C to 700 ° C, more preferably 100 ° C to 600 ° C.
It is. The heating time is about 10 minutes to 10 hours. When a support having a low melting point or softening point such as a polymer film is used, high-temperature treatment is not preferable because it causes deterioration of the support. 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. Coating and heat treatment may be sequentially repeated in order to obtain a photosensitive layer having a multilayer structure.

【0037】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 an aqueous titanium tetrachloride solution or titanium plating Electrochemical plating using an aqueous solution of titanium chloride may be performed.

【0038】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。
The semiconductor fine particles preferably 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.

【0039】(3)色素 感光層に用いる増感色素は、可視域や近赤外域に吸収を
有し、半導体を増感しうる化合物なら任意に用いること
ができるが、有機金属錯体色素、メチン色素、ポルフィ
リン系色素またはフタロシアニン系色素が好ましい。ま
た、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併用または混合す
ることができる。この場合、目的とする光源の波長域と
強度分布に合わせるように、併用または混合する色素と
その割合を選ぶことができる。
(3) Dye The sensitizing dye used in the photosensitive layer may be any compound that has absorption in the visible or near infrared region and can sensitize a semiconductor. Dyes, porphyrin dyes or phthalocyanine dyes are preferred. Further, two or more dyes can be used in combination or mixed in order to widen the wavelength range of photoelectric conversion as much as possible and to increase the conversion efficiency. In this case, the pigments to be used or mixed and the ratio thereof can be selected so as to match the wavelength range and the intensity distribution of the target light source.

【0040】こうした色素は半導体微粒子の表面に対し
て吸着能力の有る適当な結合基(interlocking group)
を有しているのが好ましく、本発明のように使用する粒
径の幅が大きい場合はそれぞれの表面に等しく吸着され
るため、特に好ましい。好ましい結合基としては、COOH
基、OH基、SO3H基、-P(O)(OH)2基または-OP(O)(OH)2
のような酸性基、あるいはオキシム、ジオキシム、ヒド
ロキシキノリン、サリチレートまたは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(カルボキシル基)、-P(O)(OH)2
(ホスホニル基)または-OP(O)(OH)2基(ホスホリル基)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。
Such a dye is formed by a suitable interlocking group having an adsorption ability to the surface of the semiconductor fine particles.
It is particularly preferable that the particle size range used as in the present invention is large because the particles are equally adsorbed on the respective surfaces. Preferred linking groups include COOH
Groups, OH groups, SO3H groups, acidic groups such as -P (O) (OH) 2 or -OP (O) (OH) 2 groups, or oximes, dioximes, hydroxyquinolines, salicylates or α-ketoenolates Chelating groups having an appropriate π conductivity. Among them, COOH group (carboxyl group), -P (O) (OH) 2 groups
(Phosphonyl group) or —OP (O) (OH) 2 group (phosphoryl group) is particularly preferred. These groups may form a salt with an alkali metal or the like, or may form an intramolecular 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.

【0041】以下、感光層に用いる好ましい増感色素を
具体的に説明する。 (a)有機金属錯体色素 色素が金属錯体色素である場合、金属フタロシアニン色
素、金属ポルフィリン色素またはルテニウム錯体色素が
好ましく、ルテニウム錯体色素が特に好ましい。ルテニ
ウム錯体色素としては、例えば米国特許4927721号、同4
684537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、
国際公開WO98/50393号、特開2000-26487号等に記載の錯
体色素が挙げられる。
Hereinafter, preferred sensitizing dyes for use in the photosensitive layer will be specifically described. (A) Organic metal complex dye When the dye is a metal complex dye, a metal phthalocyanine dye, a metal porphyrin dye or a ruthenium complex dye is preferable, and a ruthenium complex dye is particularly preferable. Ruthenium complex dyes include, for example, U.S. Pat.
684537, 5084365, 5350644, 5463057,
No. 5525440, JP-A-7-249790, JP-T10-504512,
Complex dyes described in International Publication WO98 / 50393, JP-A-2000-26487 and the like can be mentioned.

【0042】さらに本発明で好ましく用いることができ
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1
または2座の配位子を表し、Cl、SCN、H2O、Br、I、C
N、NCOおよびSeCN、ならびにβ−ジケトン類、シュウ酸
およびジチオカルバミン酸の誘導体からなる群から選ば
れた配位子が好ましい。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-10:
The ruthenium complex dye which can be preferably used in the present invention is represented by the following general formula (I): (A 1 ) pRu (Ba) (Bb) (Bc) (I) preferable. In the general formula (I), A 1 is 1
Or a bidentate ligand, Cl, SCN, H 2 O, Br, I, C
Preferred are ligands selected from the group consisting of N, NCO and SeCN, and derivatives of β-diketones, oxalic acid and dithiocarbamic acid. p is an integer of 0 to 3. Ba,
Bb and Bc are each independently the following formulas B-1 to B-10:

【0043】[0043]

【化5】 Embedded image

【0044】(ただし、R11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、炭素原子
数6〜12の置換または無置換のアリール基、あるいは前
述の酸性基(これらの酸性基は塩を形成していてもよ
い)やキレート化基が挙げられ、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。有機配位子
であるB-a、B-bおよびB-cは、同一でも異なっていても
よく、有機配位子の数は1〜3のいずれでもよい。
(Provided that R 11 represents a hydrogen atom or a substituent; 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, Examples include an unsubstituted aralkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or the above-mentioned acidic group (these acidic groups may form a salt) or a chelating group. The alkyl portion of the group and the aralkyl group may be linear or branched,
The aryl group and the aryl moiety of the aralkyl group may be monocyclic or polycyclic (condensed ring, ring assembly). ) Represents an organic ligand selected from the compounds represented by The organic ligands Ba, Bb and Bc may be the same or different, and the number of organic ligands may be any of 1 to 3.

【0045】有機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 organometallic complex dye are shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0046】[0046]

【化6】 Embedded image

【0047】[0047]

【化7】 Embedded image

【0048】(b)メチン色素 本発明に使用する色素の好ましいメチン色素は、シアニ
ン色素、メロシアニン色素、スクワリリウム色素などの
ポリメチン色素である。本発明で好ましく用いられるポ
リメチン色素の例は、特開平11−35836号、特開
平11−67285号、特開平11−86916号、特
開平11−97725号、特開平11−158395
号、特開平11−163378号、特開平11−214
730号、特開平11−214731号、特開平11−
238905号、特開2000−26487号、欧州特
許892411号、同911841号および同9910
92号の各明細書に記載の色素である。好ましいメチン
色素の具体例を下に示す。
(B) Methine Dye Preferred methine dyes for use in the present invention are polymethine dyes such as cyanine dyes, merocyanine dyes and squarylium dyes. Examples of the polymethine dye preferably used in the present invention are described in JP-A-11-35836, JP-A-11-67285, JP-A-11-86916, JP-A-11-97725, and JP-A-11-158395.
JP-A-11-163378, JP-A-11-214
No. 730, JP-A-11-214731, JP-A-11-
No. 238905, JP-A-2000-26487, European Patent Nos. 892411, 911841 and 9910
No. 92, each of which is described in the specification. Specific examples of preferred methine dyes are shown below.

【0049】[0049]

【化8】 Embedded image

【0050】[0050]

【化9】 Embedded image

【0051】(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。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、スプレー法等がある。また、インク
ジェット法等によって色素を画像状に塗布し、この画像
そのものを光電変換素子とすることもできる。色素を溶
解する溶媒として好ましいのは、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 dipping 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 or may be heated and refluxed as described in JP-A-7-249790. Examples of the latter coating method include a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, and a spray method. Alternatively, a dye may be applied in the form of an image by an inkjet method or the like, and the image itself may be used as a photoelectric conversion element. Preferred solvents for dissolving the dye include, 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, etc.), dimethyl sulfoxide, amides (N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc.), N-methyl Pyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone, 3-methyloxazolidinone, esters (ethyl acetate, butyl acetate, etc.),
Examples include carbonates (diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), ketones (acetone, 2-butanone, cyclohexanone, etc.), hydrocarbons (hexane, petroleum ether, benzene, toluene, etc.) and mixed solvents thereof. .

【0052】色素の全吸着量は、多孔質半導体電極基板
の単位面積(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の範囲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。色素の吸着量を増大させるために
は、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、半導体電極基板の温度が60〜150℃の
間で素早く色素の吸着操作を行うのが好ましい。また、
色素間の凝集などの相互作用を低減する目的で、無色の
化合物を色素に添加し、半導体微粒子に共吸着させても
よい。この目的で有効な化合物は界面活性な性質、構造
をもった化合物であり、例えば、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)や
下記の例のようなスルホン酸塩類が挙げられる。
The total amount of the dye adsorbed is preferably 0.01 to 100 mmol per unit area (1 m 2 ) of the porous semiconductor electrode substrate.
The amount of the dye adsorbed on the semiconductor fine particles is preferably in the range of 0.01 to 1 mmol per 1 g of the semiconductor fine particles.
With such an amount of dye adsorbed, a sufficient sensitizing effect in the 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. In order to increase the amount of the dye adsorbed, it is preferable to perform a heat treatment before the adsorption. After the heat treatment, to avoid water adsorbing on the surface of the semiconductor fine particles,
It is preferable to carry out the dye adsorption operation quickly at a temperature of the semiconductor electrode substrate of 60 to 150 ° C. without returning to normal temperature. Also,
For the purpose of reducing the interaction such as aggregation between the dyes, a colorless compound may be added to the dyes and co-adsorbed to the semiconductor fine particles. Compounds effective for this purpose are compounds having surface active properties and structures, and include, for example, steroid compounds having a carboxyl group (for example, chenodeoxycholic acid) and sulfonates such as those described below.

【0053】[0053]

【化10】 Embedded image

【0054】未吸着の色素は、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。色素を吸着した後にアミ
ン類や4級塩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、好ましい
4級塩としてはテトロブチルアンモニウムヨージド、テ
トラヘキシルアンモニウムヨージド等が挙げられる。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。
The unadsorbed dye is preferably removed by washing immediately after the adsorption. It is preferable to perform washing with a polar solvent such as acetonitrile and an organic solvent such as an alcohol solvent using a wet washing tank. After the dye is adsorbed, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with an amine or a quaternary salt. Preferred amines include pyridine, 4-t-butylpyridine, polyvinylpyridine and the like, and preferred quaternary salts include tetrobutylammonium iodide and tetrahexylammonium iodide. When these are liquids, they may be used as they are, or may be used after being dissolved in an organic solvent.

【0055】(C)電荷輸送層 電荷輸送層は、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、(i)
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、これら電解質を含む組成物(電解質組成物)を
電荷輸送層に用いることができる。また、イオンがかか
わる電荷輸送材料のほかに、(ii)固体中のキャリアー移
動がかかわる電荷輸送材料として、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。これらの電
荷輸送材料は、併用することができる。
(C) Charge Transport Layer The charge transport layer is a layer containing a charge transport material having a function of replenishing an oxidized dye with electrons. Examples of typical charge transport materials that can be used in the present invention include (i)
As an ion transport material, a solution (electrolyte solution) in which redox couple ions are dissolved, a so-called gel electrolyte in which a redox couple solution is impregnated in a gel of a polymer matrix, a molten salt electrolyte containing redox counter ions, and a solid Electrolytes are mentioned, and a composition containing these electrolytes (electrolyte composition) can be used for the charge transport layer. In addition to the charge transporting material involving ions, an electron transporting material or a hole (hole) transporting material may be used as (ii) a charge transporting material involving carrier movement in a solid. These charge transport materials can be used in combination.

【0056】(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
点から特に好ましい。溶融塩電解質とは、室温において
液状であるか、または低融点の電解質であり、例えばWO
95/18456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既知の電
解質を挙げることができる。100℃以下、特に室温付
近において液状となる溶融塩が好ましい。
(1) Molten Salt Electrolyte Molten salt electrolyte is particularly preferable from the viewpoint of achieving both photoelectric conversion efficiency and durability. A molten salt electrolyte is a liquid at room temperature or an electrolyte having a low melting point, such as WO
95/18456, JP-A-8-259543, Electrochemistry, Volume 65, 11
No., p.923 (1997), etc., and known electrolytes such as pyridinium salts, imidazolium salts, and triazolium salts. A molten salt that becomes liquid at a temperature of 100 ° C. or lower, particularly around room temperature, is preferred.

【0057】好ましく用いることのできる溶融塩として
は、下記一般式(Y-a)、(Y-b)及び(Y-c)のいずれ
かにより表されるものが挙げられる。
The molten salt which can be preferably used includes those represented by any of the following formulas (Ya), (Yb) and (Yc).

【0058】[0058]

【化11】 Embedded image

【0059】一般式(Y-a)中、Qy1は窒素原子と共に5
又は6員環の芳香族カチオンを形成しうる原子団を表
す。Qy1は炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子及
び硫黄原子からなる群から選ばれる1種以上の原子によ
り構成されるのが好ましい。Qy1により形成される5
員環は、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール
環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、チアジアゾー
ル環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、インドー
ル環またはピロール環であるのが好ましく、オキサゾー
ル環、チアゾール環又はイミダゾール環であるのがより
好ましく、オキサゾール環又はイミダゾール環であるの
が特に好ましい。Qy1により形成される6員環は、ピリ
ジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環又は
トリアジン環であるのが好ましく、ピリジン環であるの
がより好ましい。
In the general formula (Ya), Q y1 is 5 together with a nitrogen atom.
Or an atomic group capable of forming a 6-membered aromatic cation. Q y1 is preferably composed of one or more atoms selected from the group consisting of a carbon atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom. 5 formed by Qy1
The membered ring is preferably an oxazole ring, a thiazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, an isoxazole ring, a thiadiazole ring, an oxadiazole ring, a triazole ring, an indole ring or a pyrrole ring, and is preferably an oxazole ring, a thiazole ring or an imidazole ring. Is more preferable, and an oxazole ring or an imidazole ring is particularly preferable. The 6-membered ring formed by Q y1 is preferably a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring or a triazine ring, and more preferably a pyridine ring.

【0060】一般式(Y-b)中、Ay1は窒素原子又はリン
原子を表す。
In the general formula (Yb), A y1 represents a nitrogen atom or a phosphorus atom.

【0061】一般式(Y-a)、(Y-b)及び(Y-c)中のR
y1〜Ry6は、それぞれ独立に、置換又は無置換のアルキ
ル基(好ましくは炭素原子数1〜24、直鎖状であっても
分岐状であっても、また環式であってもよく、例えばメ
チル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ペン
チル基、ヘキシル基、オクチル基、2-エチルヘキシル
基、t-オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシ
ル基、2-ヘキシルデシル基、オクタデシル基、シクロヘ
キシル基、シクロペンチル基等)、或いは置換又は無置
換のアルケニル基(好ましくは炭素原子数2〜24、直鎖
状であっても分岐状であってもよく、例えばビニル基、
アリル基等)を表し、より好ましくは炭素原子数2〜18
のアルキル基又は炭素原子数2〜18のアルケニル基であ
り、特に好ましくは炭素原子数2〜6のアルキル基であ
る。
R in the general formulas (Ya), (Yb) and (Yc)
y1 to Ry6 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, which may be linear or branched, or cyclic; For example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, t-octyl group, decyl group, dodecyl group, tetradecyl group, 2-hexyldecyl group, octadecyl group, A cyclohexyl group, a cyclopentyl group or the like) or a substituted or unsubstituted alkenyl group (preferably having 2 to 24 carbon atoms, which may be linear or branched; for example, a vinyl group,
Allyl group), more preferably 2 to 18 carbon atoms
Or an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, particularly preferably an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms.

【0062】また、一般式(Y-b)中のRy1〜Ry4のうち
2つ以上が互いに連結してAy1を含む非芳香族環を形成
してもよく、一般式(Y-c)中のRy1〜Ry6のうち2つ以
上が互いに連結して環構造を形成してもよい。
Further, two or more of R y1 to R y4 in the general formula (Yb) may be linked to each other to form a non-aromatic ring containing A y1, and R in the general formula (Yc) Two or more of y1 to Ry6 may be connected to each other to form a ring structure.

【0063】一般式(Y-a)、(Y-b)及び(Y-c)中のQ
y1及びRy1〜Ry6は置換基を有していてもよく、好ましい
置換基の例としては、ハロゲン原子(F、Cl、Br、I
等)、シアノ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ
基、メトキシエトキシ基、メトキシエトキシエトキシ基
等)、アリーロキシ基(フェノキシ基等)、アルキルチ
オ基(メチルチオ基、エチルチオ基等)、アルコキシカ
ルボニル基(エトキシカルボニル基等)、炭酸エステル
基(エトキシカルボニルオキシ基等)、アシル基(アセ
チル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等)、スルホニ
ル基(メタンスルホニル基、ベンゼンスルホニル基
等)、アシルオキシ基(アセトキシ基、ベンゾイルオキ
シ基等)、スルホニルオキシ基(メタンスルホニルオキ
シ基、トルエンスルホニルオキシ基等)、ホスホニル基
(ジエチルホスホニル基等)、アミド基(アセチルアミ
ノ基、ベンゾイルアミノ基等)、カルバモイル基(N,N-
ジメチルカルバモイル基等)、アルキル基(メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピ
ル基、ブチル基、2-カルボキシエチル基、ベンジル基
等)、アリール基(フェニル基、トルイル基等)、複素
環基(ピリジル基、イミダゾリル基、フラニル基等)、
アルケニル基(ビニル基、1-プロペニル基等)、シリル
基、シリルオキシ基等が挙げられる。
Q in the general formulas (Ya), (Yb) and (Yc)
y1 and R y1 to R y6 may have a substituent, examples of preferred substituents, a halogen atom (F, Cl, Br, I
), Cyano group, alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, methoxyethoxy group, methoxyethoxyethoxy group, etc.), aryloxy group (phenoxy group, etc.), alkylthio group (methylthio group, ethylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (ethoxy, etc.) Carbonyl group, etc.), carbonate group (ethoxycarbonyloxy group, etc.), acyl group (acetyl group, propionyl group, benzoyl group, etc.), sulfonyl group (methanesulfonyl group, benzenesulfonyl group, etc.), acyloxy group (acetoxy group, benzoyl group) Oxy group, etc.), sulfonyloxy group (methanesulfonyloxy group, toluenesulfonyloxy group, etc.), phosphonyl group (diethylphosphonyl group, etc.), amide group (acetylamino group, benzoylamino group, etc.), carbamoyl group (N, N -
Dimethylcarbamoyl group), alkyl group (methyl group,
Ethyl group, propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, butyl group, 2-carboxyethyl group, benzyl group, etc., aryl group (phenyl group, toluyl group, etc.), heterocyclic group (pyridyl group, imidazolyl group, furanyl group) etc),
Examples include an alkenyl group (vinyl group, 1-propenyl group, etc.), a silyl group, a silyloxy group, and the like.

【0064】一般式(Y-a)、(Y-b)又は(Y-c)によ
り表される化合物は、Qy1又はRy1〜R y6を介して多量体
を形成してもよい。
According to the general formula (Y-a), (Y-b) or (Y-c)
The compound represented byy1Or Ry1~ R y6Multimer through
May be formed.

【0065】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)、SCN-、BF4 -、P
F6 -、ClO4 -、(CF3SO2)2N-、(CF3CF2SO2)2N-、CH3SO3 -
CF3SO3 -、CF3COO-、Ph4B-、(CF3SO2)3C-等が好ましい例
として挙げられ、SCN-、CF3SO3 -、CF3COO-、(CF3SO2)2N
-又はBF4 -であるのがより好ましい。また、LiIなど他の
ヨウ素塩やCF3COOLi、CF3COONa、LiSCN、NaSCNなどのア
ルカリ金属塩を添加することもできる。アルカリ金属塩
の添加量は、0.02〜2質量%程度であるのが好ましく、
0.1〜1質量%がさらに好ましい。
These molten salts may 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.), SCN -, BF 4 - , P
F 6 -, ClO 4 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N -, CH 3 SO 3 -,
Preferred examples include CF 3 SO 3 , CF 3 COO , Ph 4 B , (CF 3 SO 2 ) 3 C − and the like, and SCN , CF 3 SO 3 , CF 3 COO , (CF 3 SO 2 ) 2 N
- or BF 4 - and more preferable. Further, other iodine salts such as LiI and alkali metal salts such as CF 3 COOLi, CF 3 COONa, LiSCN and NaSCN can also be added. The addition amount of the alkali metal salt is preferably about 0.02 to 2% by mass,
0.1 to 1% by mass is more preferable.

【0066】本発明で好ましく用いられる溶融塩の具体
例を以下に挙げるが、これらに限定されるわけではな
い。
Specific examples of the molten salt preferably used in the present invention are shown below, but are not limited thereto.

【0067】[0067]

【化12】 Embedded image

【0068】[0068]

【化13】 Embedded image

【0069】[0069]

【化14】 Embedded image

【0070】[0070]

【化15】 Embedded image

【0071】[0071]

【化16】 Embedded image

【0072】[0072]

【化17】 Embedded image

【0073】上記溶融塩電解質は常温で溶融状態である
ものが好ましく、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
く、90質量%以上であるのが特に好ましい。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。
The above molten salt electrolyte is preferably in a molten state at room temperature, and it is more preferable not to use a solvent. Although the solvent described below may be added, the content of the molten salt is preferably at least 50% by mass, particularly preferably at least 90% by mass, based on the entire electrolyte composition. Further, it is preferable that 50% by mass or more of the salt is an iodine salt.

【0074】上記電解質組成物には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 above-mentioned electrolyte composition. In this case, the content of iodine is preferably 0.1 to 20% by mass based on the whole electrolyte composition, and 0.5 to 20% by mass.
More preferably, it is 5% by mass.

【0075】(2)電解液 電荷輸送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 transport layer, the electrolyte is 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, CaITwoSuch
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, CaBrTwoSuch
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, I2 and LiI and pyridinium iodide
And quaternary ammonium such as imidazolium iodide
An electrolyte combining a compound iodine salt is preferred. Above
The used electrolytes may be used as a mixture.

【0076】好ましい電解質濃度は0.1M以上10M以下で
あり、さらに好ましくは0.2M以上4M以下である。ま
た、電解液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 10 M or less, more preferably 0.2 M or more and 4 M or less. When iodine is added to the electrolytic solution, a preferable concentration of iodine is 0.01 M or more and 0.5 M or less.

【0077】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、水などが挙げら
れ、これらを混合して用いることもできる。
The solvent used for the electrolyte may be a compound having a low viscosity to improve ionic mobility, or a compound having a high dielectric constant and an effective carrier concentration to exhibit excellent ionic conductivity. desirable. Examples of such a solvent include carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, ether compounds such as dioxane and diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, and polyethylene. Chain ethers such as glycol dialkyl ether and polypropylene glycol dialkyl ether, alcohols such as methanol, ethanol, ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether and polypropylene glycol monoalkyl ether, ethylene glycol, Propylene glycol, polyethylene glycol,
Polyhydric alcohols such as polypropylene glycol and glycerin, acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, nitrile compounds such as benzonitrile, dimethyl sulfoxide, aprotic polar substances such as sulfolane, water and the like, Can also be used as a mixture.

【0078】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
の塩基性化合物を前述の溶融塩電解質や電解液に添加す
ることが好ましい。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, according to the present invention, J. Am. Ceram. Soc.,
80 tert- as described in (12) 3157-3171 (1997)
It is preferable to add a basic compound such as butylpyridine, 2-picoline or 2,6-lutidine to the above-mentioned molten salt electrolyte or electrolytic solution. A preferred concentration range when a basic compound is added is 0.05M or more and 2M or less.

【0079】(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、前述の溶融塩電解質や電解液をゲル化
(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、“Polymer Electrolyte Re
vi ews-1および2”(J.R.MacCallum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工
業科学雑誌(J. Chem Soc. Japan, Ind. Chem.Sec.),
46,779(1943), J. Am. Chem. Soc., 111,5542(1989),
J. Chem. Soc., Chem. Com mun., 1993, 390, Angew. C
hem. Int. Ed. Engl., 35,1949(1996), Chem. Lett., 1
996, 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。電解液をゲル化した例は特開平11−185863
号公報に、溶融塩電解質をゲル化した例は特開2000
−58140号公報に記載されており、本発明にも適用
できる。
(3) Gel Electrolyte In the present invention, the above-mentioned molten salt electrolyte or the electrolytic solution is gelled by a technique such as addition of a polymer, addition of an oil gelling agent, polymerization including a polyfunctional monomer, and crosslinking reaction of the polymer. (Solidification). When gelling by adding a polymer, use the “Polymer Electrolyte Re
Compounds described in "vi ews-1 and 2" (co-edited by JR MacCallum and CA Vincent, ELSEVIER APPLIED SCIENCE) can be used, and particularly, polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride can be preferably used. In the case of gelation by addition, use the industrial science magazine (J. Chem Soc. Japan, Ind. Chem. Sec.),
46,779 (1943), J. Am. Chem. Soc., 111,5542 (1989),
J. Chem. Soc., Chem. Com mun., 1993, 390, Angew. C
hem. Int. Ed. Engl., 35, 1949 (1996), Chem. Lett., 1
996, 885, J. Chm. Soc., Chem. Commun., 1997, 545, and preferred compounds are compounds having an amide structure in the molecular structure. An example in which the electrolytic solution is gelled is disclosed in JP-A-11-185683.
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2000-2000 discloses an example in which a molten salt electrolyte is gelled.
-58140, and can be applied to the present invention.

【0080】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、アミノ基、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類、ハロゲン
化アラルキル類、スルホン酸エステル類、酸無水物、酸
クロライド類、イソシアネート化合物、α、β−不飽和
スルホニル基含有化合物、α、β−不飽和カルボニル基
含有化合物、α、β−不飽和ニトリル基含有化合物な
ど)であり、特開2000−17076号公報、同20
00−86724号公報に記載されている架橋技術も適
用できる。
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, preferred crosslinkable reactive groups are an amino group, 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, and the like), Preferred crosslinking agents are bifunctional or higher functional reagents capable of electrophilic reaction with a nitrogen atom (for example, alkyl halides, aralkyl halides, sulfonic esters, acid anhydrides, acid chlorides, isocyanate compounds, α , Β-unsaturated sulfonyl group-containing compounds, α, β-unsaturated carbonyl group-containing compounds, α, β-unsaturated nitrile group-containing compounds, etc.).
The crosslinking technique described in JP-A-00-86724 can also be applied.

【0081】(4)正孔輸送材料 本発明では、溶融塩などのイオン伝導性電解質の替わり
に、有機または無機あるいはこの両者を組み合わせた固
体の正孔輸送材料を使用することができる。 (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、J.Hage
n et al.,Synthetic Metal 89(1997)215-220、Nature,V
ol.395, 8 Oct. 1998,p583-585およびWO97/10617、特開
昭59−194393号公報、特開平5−234681号公報、米国特
許第4,923,774号、特開平4−308688号公報、米国特許
第4,764,625号、特開平3−269084号公報、特開平4−1
29271号公報、特開平4−175395号公報、特開平4−26418
9号公報、特開平4−290851号公報、特開平4−364153号
公報、特開平5−25473号公報、特開平5−239455号公
報、特開平5−320634号公報、特開平6−1972号公報、特
開平7-138562号公報、特開平7-252474号公報、特開平11
-144773号公報等に示される芳香族アミン類や、特開平1
1-149821号公報、特開平11-148067号公報、特開平11-17
6489号公報等に記載のトリフェニレン誘導体類を好まし
く用いることができる。また、Adv. Mater. 1997,9,N0.
7,p557、Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995,34, No.3,
p303-307、JACS,Vol120, N0.4,1998,p664-672等に記載
されているオリゴチオフェン化合物、K. Murakoshi et
al.,;Chem. Lett. 1997, p471に記載のポリピロール、
“Handbook of Organic Conductive Molecules and Pol
ymers 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。
(4) Hole transporting material In the present invention, an organic or inorganic or a solid hole transporting material combining the both can be used in place of the ion conductive electrolyte such as a molten salt. (A) Organic hole transport material As the organic hole transport material applicable to the present invention, J. Hage
n et al., Synthetic Metal 89 (1997) 215-220, Nature, V
ol. 395, 8 Oct. 1998, p583-585 and WO97 / 10617, JP-A-59-194393, JP-A-5-234681, U.S. Patent No. 4,923,774, JP-A-4-308688. Gazette, U.S. Pat.No. 4,764,625, JP-A-3-269084, JP-A-4-1
No. 29271, JP-A-4-175395, JP-A-4-26418
No. 9, JP-A-4-290851, JP-A-4-364153, JP-A-5-25473, JP-A-5-239455, JP-A-5-320634, JP-A-6-1972 JP, JP-A-7-138562, JP-A-7-252474, JP-A-11
-144773, etc., aromatic amines disclosed in
JP 1-149821, JP-A-11-148067, JP-A-11-17
The triphenylene derivatives described in JP-A-6489 can be preferably used. Adv. Mater. 1997, 9, N0.
7, p557, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, No. 3,
Oligothiophene compounds described in p303-307, JACS, Vol120, N0.4, 1998, p664-672 and the like, K. Murakoshi et al.
al.,; Polypyrrole described in Chem. Lett. 1997, p471,
“Handbook of Organic Conductive Molecules and Pol
Polymers and derivatives thereof, poly (p-phenylene) and derivatives thereof, poly (p-phenylenevinylene) and derivatives thereof, and polymers described in Ymers Vol. 1,2,3,4 ”(by NALWA, published by WILEY) Conductive polymers such as thienylenevinylene and its derivatives, polythiophene and its derivatives, polyaniline and its derivatives, and polytoluidine and its derivatives can be preferably used.

【0082】正孔(ホール)輸送材料にはNature, 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。
For hole transporting materials, see Nature, Vol.
395, 8 Oct. 1998, p583-585, in order to control the dopant level.
A compound such as Li [(CF3SO2) 2N] for adding a compound containing a cation radical such as bromophenyl) aminium hexachloroantimonate or for controlling the potential of the oxide semiconductor surface (compensating the space charge layer). Salt may be added.

【0083】(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。この目的のp型無機化合物半導体
は、バンドギャップが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の正孔を
還元できる条件から、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。使用する色素によっ
て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。好ましい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
物半導体の例としてはCuI, CuSCN, CuInSe2, Cu(In,Ga)
Se2, CuGaSe2, Cu2O, CuS, CuGaS2, CuInS2, CuAlSe2
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。このほかのp型無機化合物半
導体として、GaP、NiO、CoO、FeO、Bi2O3、MoO2、Cr2O3
等を用いることができる。
(B) Inorganic hole transport material As the inorganic hole transport material, a p-type inorganic compound semiconductor can be used. The p-type inorganic compound semiconductor for this purpose preferably has a band gap of 2 eV or more,
Further, it is preferably 2.5 eV or more. Further, the ionization potential of the p-type inorganic compound semiconductor needs to be smaller than the ionization potential of the dye adsorption electrode from the condition that the holes of the dye can be reduced. Although the preferred range of the ionization potential of the p-type inorganic compound semiconductor varies depending on the dye used, it is generally preferably 4.5 eV or more and 5.5 eV or less, and more preferably 4.7 eV or more and 5.3 eV or less. Preferred p-type inorganic compound semiconductors are compound semiconductors containing monovalent copper, and examples of compound semiconductors containing monovalent copper include CuI, CuSCN, CuInSe 2 , Cu (In, Ga)
Se 2 , CuGaSe 2 , Cu 2 O, CuS, CuGaS 2 , CuInS 2 , CuAlSe 2 and the like. Among them, CuI and CuSCN are preferable, and CuI is most preferable. Other p-type inorganic compound semiconductors include GaP, NiO, CoO, FeO, Bi 2 O 3 , MoO 2 , Cr 2 O 3
Etc. can be used.

【0084】(5)電荷輸送層の形成 電荷輸送層の形成方法に関しては2通りの方法が考えら
れる。1つは感光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輸送層を挟み込む方法であ
る。もう1つは感光層上に直接、電荷輸送層を付与する
方法で、対極はその後付与することになる。
(5) Formation of Charge Transport Layer There are two methods for forming the charge transport layer. One is a method in which a counter electrode is first stuck on the photosensitive layer, and a liquid charge transport layer is sandwiched in the gap. The other is a method in which a charge transport layer is provided directly on the photosensitive layer, and a counter electrode is subsequently provided.

【0085】前者の場合、電荷輸送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、
または常圧より低い圧力にして間隙の気相を液相に置換
する真空プロセスを利用できる。
In the former case, as a method for sandwiching the charge transport layer, a normal pressure process utilizing a capillary phenomenon by immersion or the like,
Alternatively, a vacuum process in which the gas phase in the gap is replaced with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure can be used.

【0086】後者の場合、湿式の電荷輸送層においては
未乾燥のまま対極を付与し、エッジ部の液漏洩防止措置
を施すことになる。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があり、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、前述の半導体微粒子層や色素
の付与と同様の方法を利用できる。
In the latter case, the wet type charge transport layer is provided with a counter electrode in an undried state to take measures to prevent liquid leakage at the edge portion. Further, in the case of a gel electrolyte, there is a method of applying it by a wet method and solidifying it by a method such as polymerization. In that 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, a method similar to the method for applying the semiconductor fine particle layer or the dye described above can be used.

【0087】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
で電荷輸送層を形成し、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、電解析出法、無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 transporting material, the charge transporting layer may be formed by a dry film forming process such as a vacuum evaporation method or a CVD method, and then a counter electrode may 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.
Even 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, an electrolytic deposition method, and an electroless plating method.

【0088】(D)対極 対極は前記の導電性支持体と同様に、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、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、フッ
素ドープ酸化スズ、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。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50Ω/□以下であり、さらに好ましく
は20Ω/□以下である。
(D) Counter electrode Like the above-mentioned conductive support, the counter electrode may have a single-layer structure of a counter electrode conductive layer made of a conductive material, or may be composed of a counter electrode conductive layer and a support substrate. As a conductive material used for the counter electrode conductive layer, metal (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, magnesium, indium, or the like), carbon, or conductive metal oxide (indium-tin composite oxide, fluorine-doped tin oxide, Etc.). 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. The thickness of the counter electrode conductive layer is not particularly limited, but is preferably 3 nm to 10 μm. The lower the surface resistance of the counter electrode layer, the better. The preferred range of the surface resistance is 50 Ω / □ or less, and more preferably 20 Ω / □ or less.

【0089】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は、
導電性支持体を透明にして、光を導電性支持体側から入
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。このような対極としては、金
属または導電性の酸化物を蒸着したガラスまたはプラス
チック、あるいは金属薄膜を使用できる。
Since light may be emitted from one or both of the conductive support and the counter electrode, at least one of the conductive support and the counter electrode must be substantially transparent in order for the light to reach the photosensitive layer. I just want it. From the viewpoint of improving power generation efficiency,
It is preferable that the conductive support is made transparent and light is incident from the conductive support side. In this case, the counter electrode preferably has a property of reflecting light. As such a counter electrode, glass or plastic on which a metal or a conductive oxide is deposited, or a metal thin film can be used.

【0090】対極は、電荷輸送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
支持体の場合と同様に、特に対極が透明の場合には、対
極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。なお、好ましい金属リードの材質および設置方法、
金属リード設置による入射光量の低下等は導電性支持体
の場合と同じである。
For the counter electrode, a conductive material may be applied directly on the charge transport layer, plated or vapor-deposited (PVD, CVD), or the conductive layer side of the substrate having the conductive layer may be attached. Further, similarly to the case of the conductive support, it is preferable to use a metal lead for the purpose of reducing the resistance of the counter electrode, particularly when the counter electrode is transparent. In addition, a preferable material and a setting method of the metal lead,
The decrease in the amount of incident light due to the installation of the metal leads is the same as in the case of the conductive support.

【0091】(E)その他の層 対極と導電性支持体の短絡を防止するため、予め導電性
支持体と感光層の間に緻密な半導体の薄膜層を下塗り層
として塗設しておくことが好ましく、電荷輸送層に電子
輸送材料や正孔輸送材料を用いる場合は、特に有効であ
る。下塗り層として好ましいのはTiO2、SnO2、Fe2O3、W
O3、ZnO、Nb2O5であり、さらに好ましくはTiO2である。
下塗り層は、例えばElectrochim. Acta 40, 643-652(19
95)に記載されているスプレーパイロリシス法の他、ス
パッタ法等により塗設することができる。下塗り層の好
ましい膜厚は5〜1000nmであり、10〜500nmがさらに好ま
しい。
(E) Other layers In order to prevent a short circuit between the counter electrode and the conductive support, a dense semiconductor thin film layer may be previously coated between the conductive support and the photosensitive layer as an undercoat layer. It is particularly effective when an electron transporting material or a hole transporting material is used for the charge transporting layer. TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , W
O 3 , ZnO, and Nb 2 O 5 are more preferable, and TiO 2 is more preferable.
The undercoat layer is, for example, Electrochim. Acta 40, 643-652 (19
In addition to the spray pyrolysis method described in 95), it can be applied by a sputtering method or the like. The preferred thickness of the undercoat layer is 5 to 1000 nm, more preferably 10 to 500 nm.

【0092】また、電極として作用する導電性支持体と
対極の一方または両方の外側表面、導電層と基板の間ま
たは基板の中間に、保護層、反射防止層等の機能性層を
設けても良い。これらの機能性層の形成には、その材質
に応じて塗布法、蒸着法、貼り付け法等を用いることが
できる。
A functional layer such as a protective layer or an antireflection layer may be provided on the outer surface of one or both of the conductive support serving as an electrode and the counter electrode, between the conductive layer and the substrate, or in the middle of the substrate. good. For forming these functional layers, a coating method, a vapor deposition method, a sticking method, or the like can be used depending on the material.

【0093】(F)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。
(F) 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.

【0094】図2は、透明導電層10aと透明対極導電層4
0aとの間に、感光層20と、電荷輸送層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、下塗り層60、感光層20、電
荷輸送層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、導電層側から光が入
射する構造となっている。図4は、支持基板50上にさら
に導電層10を有し、下塗り層60を介して感光層20を設
け、さらに電荷輸送層30と透明対極導電層40aとを設
け、一部に金属リード11を設けた透明基板50aを、金属
リード11側を内側にして配置したものであり、対極側か
ら光が入射する構造である。図5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(また
は40a)を設けたもの1組の間に下塗り層60と感光層20
と電荷輸送層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6は、透明基板50a上に透明
導電層10a、下塗り層60、感光層20、電荷輸送層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7
は、支持基板50上に導電層10を有し、下塗り層60を介し
て感光層20を設け、さらに電荷輸送層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、対極側から光が入射する構造である。図8は、
透明基板50a上に透明導電層10aを有し、下塗り層60を介
して感光層20を設け、さらに電荷輸送層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。図
9は、支持基板50上に導電層10を設け、下塗り層60を介
して感光層20を設け、さらに固体の電荷輸送層30を設
け、この上に一部対極導電層40または金属リード11を有
するものであり、対極側から光が入射する構造となって
いる。
FIG. 2 shows the transparent conductive layer 10 a and the transparent counter electrode conductive layer 4.
The photosensitive layer 20 and the charge transport layer 30 are interposed between the photosensitive layer 20 and the light transport layer 0a, and have a structure in which light enters from both sides.
FIG. 3 shows that a metal lead 11 is partially provided on a transparent substrate 50a, a transparent conductive layer 10a is further provided, an undercoat layer 60, a photosensitive layer 20, a charge transport layer 30, and a counter electrode conductive layer 40 are provided in this order, and further supported. The substrate 50 is arranged, and has a structure in which light is incident from the conductive layer side. FIG. 4 shows that the conductive layer 10 is further provided on the supporting substrate 50, the photosensitive layer 20 is provided via the undercoat layer 60, the charge transport layer 30 and the transparent counter electrode conductive layer 40a are provided, and the metal leads 11 are partially provided. Is disposed with the metal lead 11 side inside, and has a structure in which light is incident from the counter electrode side. FIG. 5 shows a structure in which a metal lead 11 is partially provided on a transparent substrate 50a, and a transparent conductive layer 10a (or 40a) is further provided.
And a charge transport layer 30 interposed therebetween, and has a structure in which light enters from both sides. FIG. 6 is a diagram in which a transparent conductive layer 10a, an undercoat layer 60, a photosensitive layer 20, a charge transport layer 30, and a counter electrode conductive layer 40 are provided on a transparent substrate 50a, and a support substrate 50 is disposed thereon. This is a structure where light enters. FIG.
Has a conductive layer 10 on a supporting substrate 50, a photosensitive layer 20 is provided via an undercoat layer 60, a charge transport layer 30 and a transparent counter electrode conductive layer 40a are further provided, and a transparent substrate 50a is disposed thereon. This is a structure in which light is incident from the counter electrode side. FIG.
On the transparent substrate 50a, a transparent conductive layer 10a is provided, a photosensitive layer 20 is provided via an undercoat layer 60, a charge transport layer 30 and a transparent counter electrode conductive layer 40a are further provided, and the transparent substrate 50a is disposed thereon. There is a structure in which light enters from both sides. FIG. 9 shows that a conductive layer 10 is provided on a support substrate 50, a photosensitive layer 20 is provided via an undercoat layer 60, a solid charge transport layer 30 is further provided, and a partial counter electrode conductive layer 40 or a metal lead 11 is provided thereon. And has a structure in which light is incident from the counter electrode side.

【0095】〔2〕光電池 本発明の光電池は、上記光電変換素子に外部負荷で仕こ
とをさせるようにしたものである。光電池のうち、電荷
輸送材料が主としてイオン輸送材料からなる場合を、特
に光電気化学電池と呼び、また、太陽光による発電を主
目的とする場合を太陽電池と呼ぶ。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る。また、本発明の色素増感型
太陽電池は、従来の太陽電池モジュールと基本的には同
様のモジュール構造をとりうる。太陽電池モジュール
は、一般的には金属、セラミック等の支持基板の上にセ
ルが構成され、その上を充填樹脂や保護ガラス等で覆
い、支持基板の反対側から光を取り込む構造をとるが、
支持基板に強化ガラス等の透明材料を用い、その上にセ
ルを構成してその透明の支持基板側から光を取り込む構
造とすることも可能である。具体的には、スーパースト
レートタイプ、サブストレートタイプ、ポッティングタ
イプと呼ばれるモジュール構造、アモルファスシリコン
太陽電池などで用いられる基板一体型モジュール構造等
が知られており、本発明の色素増感型太陽電池も使用目
的や使用場所および環境により、適宜これらのモジュー
ル構造を選択できる。具体的には、特開2000-268892に
記載の構造や態様とすることが好ましい。
[2] Photocell The photocell of the present invention has the above-mentioned photoelectric conversion element processed by an external load. Among photovoltaic cells, a case where the charge transport material is mainly composed of an ion transport material is particularly called a photoelectrochemical cell, and a case where the main purpose is power generation by sunlight is called a solar cell. 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 device of the present invention is applied to a solar cell, the structure inside the cell is basically the same as the structure of the above-described photoelectric conversion device. Further, the dye-sensitized solar cell of the present invention can have a module structure basically similar to that of a conventional solar cell module. The solar cell module generally has a structure in which cells are formed on a supporting substrate such as a metal and a ceramic, and the cells are covered with a filling resin or a protective glass or the like, and light is taken in from the opposite side of the supporting substrate.
It is also possible to adopt a structure in which a transparent material such as tempered glass is used for the support substrate, a cell is formed thereon, and light is taken in from the transparent support substrate side. Specifically, a superstrate type, a substrate type, a module structure called a potting type, a substrate-integrated module structure used in an amorphous silicon solar cell and the like are known, and the dye-sensitized solar cell of the present invention is also used. These module structures can be appropriately selected depending on the use location and environment. Specifically, it is preferable to adopt the structure and embodiment described in JP-A-2000-268892.

【0096】[0096]

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例1 (1)比較用酸化チタン粒子分散液の調製 水360g、酢酸12gを混合した液に25℃にてオル
トチタン酸テトライソプロピル(和光純薬製)62gを
一気に添加し1時間撹拌した。濃硝酸6mlを加え80
℃にて4時間撹拌した。得られた酸化チタンゾルのうち
50mlをステンレス製オートクレーブに移し替え、2
40℃で16時間撹拌した。得られた酸化チタン分散物
を15000回転で30分間遠心分離した。デカンテー
ションで上澄みを除き、ポリエチレングリコール(分子
量20000、和光純薬製)0.3g、水11gを加えて溶
解した。さらにエタノール1g、濃硝酸0.4mlを加
え、比較用酸化チタン分散液(A)を得た。(A)の酸
化チタン含有量は15%、X線回折法により求めた平均
粒径は16nmであった。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. Example 1 (1) Preparation of Comparative Titanium Oxide Particle Dispersion To a liquid obtained by mixing 360 g of water and 12 g of acetic acid was added 62 g of tetraisopropyl orthotitanate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) at 25.degree. Add 6 ml of concentrated nitric acid and add 80
Stirred at 4 ° C. for 4 hours. Transfer 50 ml of the obtained titanium oxide sol to a stainless steel autoclave,
Stirred at 40 ° C. for 16 hours. The obtained titanium oxide dispersion was centrifuged at 15,000 rpm for 30 minutes. The supernatant was removed by decantation, and 0.3 g of polyethylene glycol (molecular weight: 20,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and 11 g of water were added and dissolved. Further, 1 g of ethanol and 0.4 ml of concentrated nitric acid were added to obtain a titanium oxide dispersion (A) for comparison. The content of titanium oxide in (A) was 15%, and the average particle size determined by X-ray diffraction was 16 nm.

【0097】(2)本発明の酸化チタン分散液の調製 はじめに水360gに対し、表1に示した通りに尿素化
合物を添加する以外は上記(1)と同様にして酸化チタ
ン分散液B−1〜B−5を調製した。酸化チタン含量、
粒径ともに比較用分散液と同じであった。
(2) Preparation of Titanium Oxide Dispersion of the Present Invention First, a titanium oxide dispersion B-1 was prepared in the same manner as in the above (1) except that a urea compound was added to 360 g of water as shown in Table 1. ~ B-5 was prepared. Titanium oxide content,
The particle size was the same as the comparative dispersion.

【0098】(3)大粒子を含む本発明の酸化チタン分
散液の調製 前記B−1〜B−5と同様の方法で調製した酸化チタン
分散液に対し、関東化学製アナターゼ型TiO2(粒子B:
平均粒径100nm〜300nm)0.4g、水2.5ml、およ
びポリエチレングリコール(分子量20000、和光純薬
製)0.06gを加えた。この液を45℃で3時間撹拌
して十分に混合し、塗布液C−1〜C−5を得た。C−
1〜C−5における本発明の酸化チタン粒子と酸化チタ
ン粒子Cとの混合比は重量比にして5:1である。
(3) Preparation of Titanium Oxide Dispersion of the Present Invention Containing Large Particles The titanium oxide dispersion prepared by the same method as in the above B-1 to B-5 was anatase-type TiO 2 (Kanto Chemical Co., Ltd.) B:
0.4 g of an average particle diameter of 100 nm to 300 nm), 2.5 ml of water, and 0.06 g of polyethylene glycol (molecular weight: 20,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were added. This liquid was stirred at 45 ° C. for 3 hours and mixed well to obtain coating liquids C-1 to C-5. C-
The mixing ratio of the titanium oxide particles of the present invention and titanium oxide particles C in 1 to C-5 is 5: 1 by weight.

【0099】[0099]

【表1】 [Table 1]

【0100】2.色素を吸着した酸化チタン電極の作成 フッ素をドープした酸化スズをコーティングした透明導
電性ガラス(日本板硝子製、表面抵抗は約10Ω/cm2
を11枚用意し、その導電面側に上記で得た塗布液
(A)、B−1〜5、およびC−1〜5を、それぞれド
クターブレードを用いて塗布した。25℃で30分間乾燥し
た後、電気炉(ヤマト科学製マッフル炉FP−32型)
で450℃にて30分間焼成した。塗布、焼成前後の重
量変化より単位面積あたりの塗布量を計算で求めた。焼
成後、下記の色素(A)0.3ミリモル/lを含む吸着
液に16時間浸漬した。吸着温度は25℃、吸着液の溶
媒はエタノール、t−ブタノール、アセトニトリルの
1:1:2(体積比)混合物である。色素の染着した酸
化チタン電極をエタノール、アセトニトリルで順次洗浄
した。
2. Preparation of dye-adsorbed titanium oxide electrode Transparent conductive glass coated with fluorine-doped tin oxide (Nippon Sheet Glass, surface resistance is about 10Ω / cm 2 )
Were prepared, and the coating solution (A), B-1 to 5, and C-1 to 5 obtained above were applied to the conductive surface side thereof using a doctor blade. After drying at 25 ° C for 30 minutes, an electric furnace (muffle furnace FP-32 manufactured by Yamato Scientific)
At 450 ° C. for 30 minutes. The amount of application per unit area was calculated from the weight change before and after application and firing. After baking, it was immersed in an adsorption solution containing 0.3 mmol / l of the following dye (A) for 16 hours. The adsorption temperature is 25 ° C., and the solvent of the adsorption solution is a 1: 1: 2 (volume ratio) mixture of ethanol, t-butanol, and acetonitrile. The titanium oxide electrode on which the dye had been dyed was sequentially washed with ethanol and acetonitrile.

【0101】[0101]

【化18】 Embedded image

【0102】このときの色素担持量を測定したところ、
塗布液(A)よりなる酸化チタン電極では8×10-5mo
l/cm2であり、一方、塗布液(B−1)よりなる酸化チ
タン電極では1.1×10-4mol/cm2と、色素担持量が
増加していることがわかった。
The amount of the dye carried at this time was measured.
8 × 10 −5 mo for a titanium oxide electrode composed of the coating solution (A)
l / cm 2 , while the titanium oxide electrode composed of the coating solution (B-1) showed an increase in the amount of dye carried, which was 1.1 × 10 −4 mol / cm 2 .

【0103】3.光電変換素子の作成 上述のようにして作成した色素増感酸化チタン電極基板
(2cm×2cm)をこれと同じ大きさの白金蒸着ガラスと
重ね合わせた(図1参照)。次に、両ガラスの隙間に毛
細管現象を利用して電解液(ヨウ化1,3−ジメチルイ
ミダゾリウム0.65モル/リットル,ヨウ素0.05
モル/リットル、t−ブチルピリジン0.1モル/lの
アセトニトリル溶液)をしみこませて酸化チタン電極中
に導入することにより、表2に示す光電変換素子CA、
CB−1〜CB−5、CC−1〜CC−5を得た。
3. Preparation of Photoelectric Conversion Element The dye-sensitized titanium oxide electrode substrate (2 cm × 2 cm) prepared as described above was overlaid with platinum-evaporated glass of the same size (see FIG. 1). Next, an electrolytic solution (1,3-dimethylimidazolium iodide 0.65 mol / l, iodine 0.05
Mol / liter, acetonitrile solution of t-butylpyridine 0.1 mol / l) was introduced into the titanium oxide electrode to obtain a photoelectric conversion element CA shown in Table 2,
CB-1 to CB-5 and CC-1 to CC-5 were obtained.

【0104】本実施例により、図10に示したとおり、
導電性ガラス1(ガラス2上に導電剤層3が設層された
もの)、色素を吸着させた酸化チタン電極4、電解液
5、白金層6およびガラス7が順に積層された光電変換
素子が作成された。
According to this embodiment, as shown in FIG.
A photoelectric conversion element in which a conductive glass 1 (a conductive agent layer 3 is provided on a glass 2), a titanium oxide electrode 4 on which a dye is adsorbed, an electrolytic solution 5, a platinum layer 6, and a glass 7 are sequentially laminated. Was created.

【0105】4.光電変換効率の測定 500Wのキセノンランプ(ウシオ製)の光を分光フィ
ルター(Oriel社製AM1.5)を通すことにより模
擬太陽光を発生させた。この光の強度は垂直面において
98mW/cm2であった。光電気化学電池の導電性ガラスの端
部に銀ペーストを塗布して負極とし、この負極と白金蒸
着ガラス(正極)を電流電圧測定装置(ケースレーSMU
238型)に接続した。模擬太陽光を垂直に照射しなが
ら、電流電圧特性を測定し、変換効率を求めた。表3に
は実施例で作成された光電変換素子の変換効率を示し
た。
4. Measurement of Photoelectric Conversion Efficiency Simulated sunlight was generated by passing light of a 500 W xenon lamp (manufactured by Ushio) through a spectral filter (AM1.5 manufactured by Oriel). The intensity of this light in the vertical plane
It was 98 mW / cm 2 . A silver paste is applied to the end of the conductive glass of the photoelectrochemical cell to form a negative electrode.
238). The current-voltage characteristics were measured while simulating sunlight vertically, and the conversion efficiency was determined. Table 3 shows the conversion efficiencies of the photoelectric conversion elements prepared in the examples.

【0106】[0106]

【表2】 [Table 2]

【0107】本発明の酸化チタンを用いたセル(CB−
1〜CC−5)は、比較用セル(CA)に比べて変換効
率が高いことがわかる。なかでも一般式(1)のR3
4が水素原子である化合物を用いたことに相当するC
B−1、CB−2、CB−4、CB−5はCB−3に比
べて変換効率が高い。また、大粒子を含まないセル(C
B−1〜CB−5)と大粒子を含むセル(CC−1〜C
C−5)との比較では、後者の方が変換効率が高い。
A cell using the titanium oxide of the present invention (CB-
1 to CC-5) have a higher conversion efficiency than the comparison cell (CA). Above all, C corresponding to the use of a compound in which R 3 and R 4 in formula (1) are hydrogen atoms is used.
B-1, CB-2, CB-4, and CB-5 have higher conversion efficiency than CB-3. In addition, a cell containing no large particles (C
B-1 to CB-5) and cells containing large particles (CC-1 to C-C)
In comparison with C-5), the latter has higher conversion efficiency.

【0108】[0108]

【発明の効果】本発明の方法によって製造された酸化チ
タン微粒子は、色素増感光電変換素子に用いたときに、
該素子の変換効率が向上する。また、本発明の色素増感
光電変換素子及び光電池は、本発明の方法によって製造
された酸化チタン微粒子用いているので、変換効率が向
上している。
The titanium oxide fine particles produced by the method of the present invention, when used in a dye-sensitized photoelectric conversion element,
The conversion efficiency of the element is improved. Further, the dye-sensitized photoelectric conversion element and the photovoltaic cell of the present invention use titanium oxide fine particles produced by the method of the present invention, so that the conversion efficiency is improved.

【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概
略断面図である。
FIG. 1 is a schematic 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概
略断面図である。
FIG. 2 is a schematic 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概
略断面図である。
FIG. 3 is a schematic 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概
略断面図である。
FIG. 4 is a schematic 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概
略断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.

【図6】本発明の好ましい光電変換素子の構造を示す概
略断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.

【図7】本発明の好ましい光電変換素子の構造を示す概
略断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.

【図8】本発明の好ましい光電変換素子の構造を示す概
略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.

【図9】本発明の好ましい光電変換素子の構造を示す概
略断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing the structure of a preferred photoelectric conversion element of the present invention.

【図10】実施例で作成した光電変換素子の構成を示す
概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view illustrating a configuration of a photoelectric conversion element prepared in an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 導電層 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 電荷輸送層 40 対極導電層 40a 透明対極導電層 50 基板 50a 透明基板 60 下塗り層 REFERENCE SIGNS LIST 10 conductive layer 10 a transparent conductive layer 11 metal lead 20 photosensitive layer 21 semiconductor fine particle 22 dye 23 charge transport material 30 charge transport layer 40 counter electrode conductive layer 40 a transparent counter electrode conductive layer 50 substrate 50 a transparent substrate 60 undercoat layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化チタンゾルまたは酸化チタン前駆体
を下記一般式(1)で表される尿素化合物の存在下で加
熱する工程を有することを特徴とする酸化チタン微粒子
の製造方法。 【化1】 式中、R1、R2、R3、及びR4は、各々独立して、水素
原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、一級ア
ミノ基、アルキルアミノ基、またはジアルキルアミノ基
を表す。但し、R1、R2、R3、及びR4は、互いに結合
して環を形成していてもよい。
1. A method for producing titanium oxide fine particles, comprising a step of heating a titanium oxide sol or a titanium oxide precursor in the presence of a urea compound represented by the following general formula (1). Embedded image In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a primary amino group, an alkylamino group, or a dialkylamino group. However, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
【請求項2】 一般式(1)におけるR3およびR4がと
もに水素原子であることを特徴とする請求項2に記載の
酸化チタン微粒子の製造方法。
2. The method for producing titanium oxide fine particles according to claim 2, wherein both R 3 and R 4 in the general formula (1) are hydrogen atoms.
【請求項3】 尿素化合物の分子量が200以下である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の酸化チタン
微粒子の製造方法。
3. The method for producing titanium oxide fine particles according to claim 1, wherein the molecular weight of the urea compound is 200 or less.
【請求項4】 尿素化合物が水溶性であることを特徴と
する請求項1〜3のいずれかに記載の酸化チタン微粒子
の製造方法。
4. The method for producing titanium oxide fine particles according to claim 1, wherein the urea compound is water-soluble.
【請求項5】 加熱する工程が、圧力容器を用いて15
0℃〜300℃の温度で行われることを特徴とする請求
項1〜4のいずれかに記載の酸化チタン微粒子の製造方
法。
5. The step of heating is performed using a pressure vessel.
The method for producing titanium oxide fine particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the method is performed at a temperature of 0 ° C to 300 ° C.
【請求項6】 色素の吸着した半導体微粒子膜の層と導
電性支持体とを少なくとも有する光電変換素子であっ
て、該半導体微粒子膜の層に請求項1〜5のいずれかの
方法で製造された酸化チタン微粒子が用いられているこ
とを特徴とする光電変換素子。
6. A photoelectric conversion element having at least a layer of a semiconductor fine particle film to which a dye is adsorbed and a conductive support, wherein the semiconductor fine particle film is produced by the method according to claim 1. A photoelectric conversion element characterized by using fine titanium oxide particles.
【請求項7】 半導体微粒子膜の層に平均粒子径100
〜400nmの酸化チタン微粒子が併用されていること
を特徴とする請求項6に記載の光電変換素子。
7. The semiconductor fine particle film layer having an average particle diameter of 100
7. The photoelectric conversion element according to claim 6, wherein titanium oxide fine particles having a diameter of from 400 to 400 nm are used in combination.
【請求項8】色素としてルテニウム錯体色素が用いられ
ていることを特徴とする請求項6または7のいずれかに
記載の光電変換素子。
8. The photoelectric conversion device according to claim 6, wherein a ruthenium complex dye is used as the dye.
【請求項9】 請求項6〜8のいずれかに記載の光変換
素子を用いた光電池。
9. A photovoltaic cell using the light conversion element according to claim 6. Description:
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004030139A1 (en) * 2002-09-25 2004-04-08 Sharp Corporation Dye-sensitized solar cell
WO2005087666A1 (en) * 2004-03-17 2005-09-22 Nippon Aerosil Co., Ltd. Titanium oxide particles, photoelectric converter using such titanium oxide particles and method for producing such titanium oxide particles
JP2006500211A (en) * 2002-09-25 2006-01-05 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Producing a solution for use as a coating in a transparent film of a photocatalyst
JP2006083029A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Kyoto Univ Metal oxide nanocrystal and method for producing the same
JP2007314418A (en) * 2002-03-06 2007-12-06 Showa Denko Kk Low halogen-low rutile type ultrafine-grained titanium oxide and production method thereof
JP2009096842A (en) * 2007-10-15 2009-05-07 Konica Minolta Holdings Inc Coating liquid for forming semiconductor membrane, semiconductor membrane using the same, and dye-sensitized solar cell
JP2009108182A (en) * 2007-10-30 2009-05-21 Konica Minolta Holdings Inc Semiconductor film forming coating solution, semiconductor film, dye-sensitized solar cell
WO2012102540A3 (en) * 2011-01-24 2012-11-22 (주)Lg화학 Photovoltaic cell module

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007314418A (en) * 2002-03-06 2007-12-06 Showa Denko Kk Low halogen-low rutile type ultrafine-grained titanium oxide and production method thereof
WO2004030139A1 (en) * 2002-09-25 2004-04-08 Sharp Corporation Dye-sensitized solar cell
JP2006500211A (en) * 2002-09-25 2006-01-05 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Producing a solution for use as a coating in a transparent film of a photocatalyst
CN100352064C (en) * 2002-09-25 2007-11-28 第一工业制药株式会社 Dye Sensitive Solar Cells
AU2003264556B2 (en) * 2002-09-25 2008-11-06 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Dye-sensitized solar cell
WO2005087666A1 (en) * 2004-03-17 2005-09-22 Nippon Aerosil Co., Ltd. Titanium oxide particles, photoelectric converter using such titanium oxide particles and method for producing such titanium oxide particles
KR100830786B1 (en) * 2004-03-17 2008-05-20 닛폰 에어로실 가부시키가이샤 Titanium dioxide particle, photovoltaic device with the same and manufacturing method of the same
JP2006083029A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Kyoto Univ Metal oxide nanocrystal and method for producing the same
JP2009096842A (en) * 2007-10-15 2009-05-07 Konica Minolta Holdings Inc Coating liquid for forming semiconductor membrane, semiconductor membrane using the same, and dye-sensitized solar cell
JP2009108182A (en) * 2007-10-30 2009-05-21 Konica Minolta Holdings Inc Semiconductor film forming coating solution, semiconductor film, dye-sensitized solar cell
WO2012102540A3 (en) * 2011-01-24 2012-11-22 (주)Lg화학 Photovoltaic cell module

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