(57)【要約】【課題】比表面積が大きい半導体電極を有する光電変換効率の優れた色素増感型太陽電池を提供することであり、更に詳細には、金属酸化物組成や色素構造等に特に着目して光電変換効率の優れた色素増感型太陽電池を提供する。【解決手段】導電性基材上に、色素が表面に吸着された金属酸化物からなる金属酸化物半導体電極と、電荷移動層と、対向電極とを順次有する色素増感型太陽電池において、  該金属酸化物が、比表面積２００ｍ2／ｇ〜３５０ｍ2／ｇのチタン酸アルカリ土類金属塩を含有し、且つ、該色素としてローダニン系色素を含有することを特徴とする色素増感型太陽電池。【選択図】図１
2008300044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基材上に、色素が表面に吸着された金属酸化物からなる金属酸化物半導体電極と、電荷移動層と、対向電極とを順次有する色素増感型太陽電池において、
該金属酸化物が、比表面積２００ｍ2／ｇ〜３５０ｍ2／ｇのチタン酸アルカリ土類金属塩を含有し、且つ、該色素としてローダニン系色素を含有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
前記ローダニン系色素が下記一般式（１）または一般式（２）で表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の色素増感型太陽電池。
【化１】
2008300044.tif 000027
〔式中、Ｒ11は置換基を表し、ｎは０〜４の整数を表す。Ｘ11〜Ｘ14は、各々酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表し、Ｒ12、Ｒ13は各々水素原子または置換基を表す。Ｒ14は、カルボキシ基またはホスホノ基を表し、Ｌ11は２価の連結基を表す。Ｒ15はアルキル基を表す。〕
【化２】
2008300044.tif 000028
〔式中、Ｒ21は置換基を表し、ｎは０〜４の整数を表す。Ｘ21〜Ｘ26は、各々酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表し、Ｒ22、Ｒ23は、各々水素原子または置換基を表す。Ｒ24、Ｒ26は、各々水素原子、カルボキシ基またはホスホノ基を表し、少なくとも１つは、カルボキシ基またはホスホノ基を表す。Ｌ21、Ｌ22は、各々２価の連結基を表す。Ｒ25はアルキル基を表す。〕
【請求項３】
前記チタン酸アルカリ土類金属が平均アスペクト比１０以上２０以下の針状結晶であることを特徴とする請求項１または２に記載の色素増感型太陽電池。
【請求項４】
前記チタン酸アルカリ土類金属を構成するアルカリ土類金属がストロンチウムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は色素増感型太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコン系太陽電池に代わる有機材料を用いた太陽電池として色素増感型太陽電池が着目されており、研究開発が盛んに行われている。従来から一般的に知られている色素増感型太陽電池は、半導体電極としてアナターゼ型の多孔質酸化チタン（ＴｉＯ2）を用いており、アナターゼ型の酸化チタン微粒子を分散させたペーストを透明導電膜付きの基材上に塗布し、乾燥後に高温焼結して酸化チタン膜を得ている。
【０００３】
半導体電極を構成する半導体膜としては、色素吸着部位を広く確保し、更に光触媒活性を高めるために比表面積が大きいことが望まれるが、従来法の酸化チタン膜では比表面積が十分に大きく維持できず、結果として光電変換効率が低下する原因となっていた。
【０００４】
これに対し、半導体膜の比表面積を大きくすることで変換効率を向上させ、更にそこで用いられる金属酸化物半導体としてチタン酸ストロンチウムを開示している提案がある（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００５】
特許文献１は、半導体膜を比較的低温かつ短時間の焼成により形成し、紫外線を照射して残留有機物を除去する技術が開示され、特許文献２は、カーボン材料からなる網目構造骨格の表面に金属酸化物を有する技術を開示している。
【０００６】
起電力を向上する観点から高い伝導帯を有する金属酸化物組成に着目すると、その１つとしてチタン酸ストロンチウムなどのチタン酸アルカリ土類金属は比較的有利と考えられるが、特許文献１，２では、高い伝導帯を有するチタン酸ストロンチウムを用いて比表面積の大きい半導体電極を作製する技術として不十分で、実用的に十分な変換効率を得るには至っていない。
【０００７】
一方、複合金属アルコキシド法を応用してナノチューブ形状あるいはナノワイヤー形状のチタン酸系複合金属酸化物を作製し、比表面積の大きい半導体電極として色素増感型太陽電池に適用する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
この技術では、アスペクト比の大きいナノチューブ形状あるいはナノワイヤー形状を有することから確かに比較的大きい比表面積を維持していると考えられるが、やはり、実用的に十分な変換効率を得るには至っていない。
【特許文献１】特開２００４−２３４９８８号公報
【特許文献２】特開２００５−２９８３２４号公報
【特許文献３】特開２００３−３４５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、比表面積が大きい半導体電極を有する光電変換効率の優れた色素増感型太陽電池を提供することであり、更に詳細には、金属酸化物組成や色素構造等に特に着目して光電変換効率の優れた色素増感型太陽電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は下記の構成により達成された。
【００１１】
１．導電性基材上に、色素が表面に吸着された金属酸化物からなる金属酸化物半導体電極と、電荷移動層と、対向電極とを順次有する色素増感型太陽電池において、
該金属酸化物が、比表面積２００ｍ2／ｇ〜３５０ｍ2／ｇのチタン酸アルカリ土類金属塩を含有し、且つ、該色素としてローダニン系色素を含有することを特徴とする色素増感型太陽電池。
【００１２】
２．前記ローダニン系色素が下記一般式（１）または一般式（２）で表される化合物であることを特徴とする前記１に記載の色素増感型太陽電池。
【００１３】
【化１】
2008300044.tif 000003
【００１４】
〔式中、Ｒ11は置換基を表し、ｎは０〜４の整数を表す。Ｘ11〜Ｘ14は、各々酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表し、Ｒ12、Ｒ13は各々水素原子または置換基を表す。Ｒ14は、カルボキシ基またはホスホノ基を表し、Ｌ11は２価の連結基を表す。Ｒ15はアルキル基を表す。〕
【００１５】
【化２】
2008300044.tif 000004
【００１６】
〔式中、Ｒ21は置換基を表し、ｎは０〜４の整数を表す。Ｘ21〜Ｘ26は、各々酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表し、Ｒ22、Ｒ23は、各々水素原子または置換基を表す。Ｒ24、Ｒ26は、各々水素原子、カルボキシ基またはホスホノ基を表し、少なくとも１つは、カルボキシ基またはホスホノ基を表す。Ｌ21、Ｌ22は、各々２価の連結基を表す。Ｒ25はアルキル基を表す。〕
３．前記チタン酸アルカリ土類金属が平均アスペクト比１０以上２０以下の針状結晶であることを特徴とする前記１または２に記載の色素増感型太陽電池。
【００１７】
４．前記チタン酸アルカリ土類金属を構成するアルカリ土類金属がストロンチウムであることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、比表面積が大きい半導体電極を有する光電変換効率の優れた色素増感型太陽電池を提供することができた。更に詳細には、金属酸化物組成や色素構造等に特に着目して光電変換効率の優れた色素増感型太陽電池を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の色素増感型太陽電池においては、請求項１〜４のいずれか１項に規定される構成により、比表面積が大きい半導体電極を有する光電変換効率の優れた色素増感型太陽電池を提供することができた。
【００２０】
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について説明する。
【００２１】
本発明者等は上記の問題点を種々検討した結果、本発明の課題は、半導体電極を構成する金属酸化物について、特にその形状や組成に着目し、更に、半導体電極に使用する色素にも工夫を施すことによって解決されるに至った。
【００２２】
半導体電極を構成する金属酸化物としては、高い伝導帯を有する金属酸化物を適用することで起電力アップが期待されるが、光エネルギーが照射されることで励起された色素から放出される電子が半導体に効率よく注入されるためには色素の最低空準位が重要であり、具体的には半導体の伝導帯よりも、より卑側にあることが必要となる。
【００２３】
（例）ＴｉＯ2⇒ＳｒＴｉＯ3でΔＣＢ＝＋０．２〜０．３ｅＶ
本発明に係る金属酸化物半導体と色素であれば、エネルギー準位の点から効率よく電子注入を行うことが可能で、性能が向上するばかりでなく、光増感剤である色素の吸着量も十分に確保でき、光取り込みに優れていることが判った。
【００２４】
まず、本発明の色素増感型太陽電池の一態様を図１を用いて説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００２５】
図１は、本発明の色素増感型太陽電池の基本構造の一例を示す概略断面図である。本発明の色素増感型太陽電池は図１によって示される通り、導電性基材１及び表面に色素３を吸着させた金属酸化物半導体２から構成される金属酸化物半導体電極、電荷移動層４（電解質層４と呼ぶこともある）、更に対向電極５を有する構成である。
【００２６】
尚、図１において、ｅ−は電子を表し、矢印は当該電子の流れを示す。
【００２７】
本発明の色素増感型太陽電池を構成する際には、前記半導体電極、電荷移動層及び対向電極をケース内に収納して封止するか、あるいはそれら全体を樹脂封止することが好ましい。
【００２８】
本発明の太色素増感型太陽電池に太陽光または太陽光と同等の電磁波を照射すると、金属酸化物半導体２に吸着された色素３は照射された太陽光もしくは太陽光と同等の電磁波を吸収して励起する。励起によって発生した電子は金属酸化物半導体２に移動し、次いで導電性基材１を経由して対向電極５に移動して、電荷移動層４のレドックス電解質を還元する。
【００２９】
一方、金属酸化物半導体２に電子を移動させた色素３は酸化体となっているが、対向電極５から電荷移動層４のレドックス電解質を経由して電子が供給されることにより、還元されて元の状態に戻り、同時に電荷移動層４のレドックス電解質は酸化されて、再び対向電極５から供給される電子により還元されうる状態に戻る。
【００３０】
このようにして電子が流れ、本発明の色素増感型太陽電池を構成することができる。
【００３１】
《金属酸化物半導体電極》
本発明に係る金属酸化物半導体電極について説明する。
【００３２】
（チタン酸アルカリ土類金属塩）
本発明の色素増感型太陽電池では、金属酸化物半導体電極を構成する金属酸化物として、比表面積が２００ｍ2／ｇ〜３５０ｍ2／ｇのチタン酸アルカリ土類金属塩を含有する。
【００３３】
チタン酸アルカリ土類金属塩の比表面積が２００ｍ2／ｇより小さい場合には、色素吸着部位を十分に確保できず変換効率の向上が不十分になり、３５０ｍ2／ｇより大きい場合には、半導体の空孔サイズが小さくなり、電解質の拡散が抑制されてしまい、変換効率が劣るという結果になる。比表面積は２８０ｍ2／ｇ〜３３０ｍ2／ｇの範囲であることが更に好ましい。
【００３４】
本発明に係るチタン酸アルカリ土類金属塩の比表面積の測定方法としては、窒素吸着法であるブルナウアー・エメット・テラー法（以下、ＢＥＴ法と略す）を適用して測定することができる。
【００３５】
本発明の色素増感型太陽電池の金属酸化物半導体電極に含有されるチタン酸アルカリ土類金属塩とは、チタンとアルカリ土類金属を含む酸化物を全て含み、例えば下記一般式（３）であらわされる化合物である。
【００３６】
一般式（３）：ＭＴｉＯ3
式中、Ｍはアルカリ土類金属元素を表し、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等を用いることができるが、ストロンチウムが本発明の効果をより発現することからより好ましい。
【００３７】
本発明で用いられるチタン酸アルカリ土類金属塩は比表面積が２００ｍ2／ｇ〜３５０ｍ2／ｇ以下の範囲であれば形状に特に制限は無く、球状、針状、平板状など様々な形状の粒子を使用することが可能である。
【００３８】
中でも、先端の先鋭性や単結晶性、大表面積を有することから、より多くの色素を担持可能で更に電子伝導性が良好という観点から、針状の形状であることが好ましい。チタン酸アルカリ土類金属が針状である場合、平均繊維径は０．０２μｍ〜０．１μｍ、粒子の平均アスペクト比は１０〜２０であることが好ましい。
【００３９】
そして、本発明に係るチタン酸アルカリ土類金属塩の好ましい一例である、チタン酸ストロンチウムの針状粒子については、下記製造工程に則り、更に細かな製造条件の調整によって平均繊維径や繊維長をある程度制御することが可能で、繊維径が０．０１μｍ〜１．０μｍ、繊維長が０．５μｍ〜２０μｍ、アスペクト比が３〜５０の針状結晶を得ることができ、適宜使用することができる。
【００４０】
本発明に係るチタン酸アルカリ土類金属塩、また、好ましい一例である、チタン酸ストロンチウムの針状粒子の平均繊維径、平均繊維長、アスペクト比等の測定方法としては、例えば、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて得られた画像を、ルーゼックスII（東洋インキ株式会社製）により計測、算出することができる。
【００４１】
（チタン酸アルカリ土類金属塩の調製方法）
本発明に係るチタン酸アルカリ土類金属の調製方法としては、固溶法、フラックス法、シュウ酸法、水熱法、ゾルゲル法、共沈法、逆ミセル法など、公知の各種の方法を用いて調製することができるが、粒子径分布が比較的狭く、更に粒子間で均一な粒子を形成できる観点から、ゾルゲル法などの液相法を適用することが好ましい。
【００４２】
上記の一般式（３）において、例えば、Ｍがストロンチウムの場合には、ゾルゲル法における反応式は下記反応式で表すことができる。
【００４３】
Ｓｒ（ＯＲ）2＋Ｔｉ（ＯＲ）4＋６Ｈ2Ｏ→ＳｒＴｉＯ3＋６ＲＯＨ
上記ゾルゲル法の中でも、比表面積が高く、組成や形状が均一な金属酸化物粒子を調製する観点から、複数の金属アルコキシド化合物を使用して反応させる複合金属アルコキシド法が特に好ましい。
【００４４】
チタン酸アルカリ土類金属塩を作製する場合、使用する金属アルコキシドとして具体的には、チタンアルコキシド、及び適宜アルカリ土類金属アルコキシドを使用する。
【００４５】
チタンアルコキシドとアルカリ土類金属アルコキシドを使用することによって、酸化チタンとアルカリ土類金属酸化物の混合物ではなく、チタンとアルカリ土類金属の複合金属酸化物を作製することができる。
【００４６】
これらの金属アルコキシドを有機溶剤に溶解させて、水を加えて液相中で反応させ、続いて加熱することによって複合金属酸化物粒子を得ることができる。
【００４７】
上記の金属アルコキシドは、金属元素をＭ、アルコキシル基をＯＲとするとき、一般式としてＭ（ＯＲ）4、Ｍ（ＯＲ）3、Ｍ（ＯＲ）2によって表される各種のものを用いることができる。アルコキシ基（−ＯＲ）を構成する有機基Ｒとしては、たとえば、炭素数１〜２５のアルキル基等が好ましく、中でも炭素数１〜６の、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の低級アルキル基であることが好ましい。
【００４８】
これらは同一のものであっても異なるものであってもよい。本発明においては、有機基Ｒが同一の、例えば炭素数１〜６のトリまたはテトラアルコキシル基であることが好ましい。アルコキシル基の炭素数は、大きすぎると加水分解の反応性が低くなりすぎるために好ましくない。
【００４９】
上記の金属アルコキシドを溶解する有機溶媒としては、アルコールや多座配位子化合物等を用いることが可能である。多座配位子化合物としては、例えば、ビアセチル、ベンジル、アセチルアセトン等のジケトン化合物を挙げることができるが、特に、アセチルアセトンを用いることが好ましい。
【００５０】
これらの多座配位子化合物等は、単独で用いても良いし、イソプロピルアルコール、メトキシプロパノール、ブタノール等のアルコールと混合して用いても良い。
【００５１】
これらの有機溶媒中に金属アルコキシドを、モル比が、有機溶媒：金属アルコキシドとして、５：１〜１：１．５、より好ましくは、１：１またはその付近となるように溶解させる。この金属アルコキシド溶液中でアルコキシドは安定化し、後の加水分解反応の速度調整が容易になる。
【００５２】
本発明の色素増感型太陽電池の金属酸化物半導体電極に用いられる金属酸化物としては、平均アスペクト比１０〜２０の範囲にある状結晶を好ましく用いることができるが、このような針状結晶を作製する場合は、複合金属アルコキシド法による作製の際に界面活性剤を共存することが好ましい。
【００５３】
この界面活性剤としては、各種のものを選択することができるが、陽イオン界面活性剤を用いることが好ましく、脂肪族アミン塩を用いることが特に好ましい。
【００５４】
例えば、炭素数８〜２０の１級アミンとしての脂肪族アミン塩等を挙げることが可能で、より具体的には例えばラウリルアミン塩酸塩等を挙げることができる。
【００５５】
液相中での反応に続き、必要に応じて洗浄工程や乾燥工程を経て、固形物を加熱することによって、最終的に複合金属酸化物粒子を得ることができるが、このときの洗浄工程や乾燥工程、更に加熱温度や加熱時間などの諸条件は特に限定は無く、所望のアルカリ土類金属の組成や濃度、または粒子形状やアスペクト比などに応じて適宜調整することが可能である。
【００５６】
（金属酸化物中におけるチタン酸アルカリ土類金属塩の含有量及びその測定方法）
本発明の色素増感型太陽電池では、金属酸化物半導体電極を構成する金属酸化物としてチタン酸アルカリ土類金属塩の含有量に特に限定は無いが、５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることが更に好ましく、９０質量％以上であることが特に好ましい。
【００５７】
ここで、本発明に係る金属酸化物半導体中のチタン酸アルカリ土類金属塩の含有量の測定は、下記に示すように、蛍光Ｘ線分析により、チタン酸アルカリ土類金属塩の定性及び含有量を測定する。
【００５８】
具体的には、各種アルカリ土類金属の濃度が既知の標準試料を準備し、元素濃度と蛍光Ｘ線強度の関係を求め検量線を作成し、次に金属酸化物半導体試料からの蛍光Ｘ線強度を測定し、検量線より濃度を決定する。
【００５９】
更に、チタンや亜鉛など他の金属成分についても同様の手順で濃度を決定し、それらのモル比を特定することにより、金属酸化物半導体中のチタン酸アルカリ土類金属の含有量を算出する。
【００６０】
チタン酸アルカリ土類金属塩以外の金属酸化物としては、酸化チタンや酸化亜鉛等公知の一般的な色素増感型太陽電池の半導体電極として使用されている金属酸化物を使用することが可能である。
【００６１】
（金属酸化物半導体電極の作製方法）
次に、本発明の色素増感型太陽電池の金属酸化物半導体電極の作製方法について説明する。金属酸化物半導体電極を作製する方法としては公知の方法を適用することが可能であり、
（１）金属酸化物の微粒子を含有する懸濁液を導電性基材上に塗布し、乾燥及び焼成を行って半導体層を形成する方法、
（２）コロイド溶液中に導電性基材を浸漬して電気泳動により金属酸化物半導体微粒子を導電性基材上に付着させる泳動電着法、
（３）コロイド溶液や分散液に発泡剤を混合して塗布した後、焼結して多孔質化する方法、
（４）ポリママイクロビーズを混合して塗布した後、このポリママイクロビーズを加熱処理や化学処理により除去して空隙を形成させ多孔質化する方法等を適用することができる。
【００６２】
上記の作製方法の中で、特に塗布方法としては公知の方法を適用することが可能で、スクリーン印刷法、インクジェット法、ロールコート法、ドクターブレード法、スピンコート法、スプレー塗布法等を挙げることができる。
【００６３】
特に上記（１）の方法の場合、懸濁液中の金属酸化物微粒子の粒子径は微細である方が好ましく、１次粒子として存在していることが好ましい。金属酸化物微粒子を含有する懸濁液は、金属酸化物微粒子を溶媒中に分散させることによって調製することができる。
【００６４】
溶媒としては、金属酸化物微粒子を分散し得るものであれば特に制限は無く、水、有機溶媒、水と有機溶媒との混合液が包含される。有機溶媒としては、メタノールやエタノール等のアルコール、メチルエチルケトン、アセトン、アセチルアセトン等のケトン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素等が用いられる。懸濁液中には、必要に応じて界面活性剤や粘度調節剤（ポリエチレングリコール等の多価アルコール等）を加えることができる。溶媒中の金属酸化物微粒子の濃度の範囲は、０．１質量％〜７０質量％が好ましく、０．１質量％〜３０質量％が更に好ましい。
【００６５】
上記のようにして得られた金属酸化物微粒子を含有する懸濁液を導電性基材上に塗布し、乾燥等を行った後、空気中または不活性ガス中で焼成して、導電性基材上に金属酸化物半導体層が形成される。
【００６６】
導電性基材上に懸濁液を塗布、乾燥して得られる皮膜は、金属酸化物微粒子の集合体からなるもので、その微粒子の粒子径は使用した金属酸化物微粒子の１次粒子径に対応するものである。
【００６７】
導電性基材上に形成された金属酸化物微粒子集合体膜は、導電性基材との結合力や、微粒子相互の結合力が弱く、機械的強度の弱いものであることから、この金属酸化物微粒子集合体膜を焼成処理して機械的強度を高め、基板に強く固着した焼成物膜とすることが好ましい。
【００６８】
本発明においては、この焼成物膜はどのような構造を有していても良いが、多孔質構造膜（空隙を有する、ポーラスな層ともいう）であることが好ましい。
【００６９】
ここで、金属酸化物半導体薄膜の空隙率は、１０体積％以下が好ましく、更に好ましくは、８体積％以下であり、特に好ましくは、０．０１体積％〜５体積％以下である。
【００７０】
尚、金属酸化物半導体薄膜の空隙率は、誘電体の厚み方向に貫通性のある空隙率を意味し、水銀ポロシメーター（島津ポアライザー９２２０型）等の市販の装置を用いて測定することが出来る。多孔質構造を有する焼成物膜になった金属酸化物半導体層の膜厚は、少なくとも１０ｎｍ以上が好ましく、更に好ましくは１００ｎｍ〜１００００ｎｍである。
【００７１】
焼成処理時、焼成物膜の実表面積を適切に調整し、上記の空隙率を有する焼成物膜を得る観点から、焼成温度は１０００℃より低いことが好ましく、２００℃〜８００℃の範囲であることが更に好ましい。
【００７２】
また、見かけ表面積に対する実表面積の比は、金属酸化物微粒子の粒子径及び比表面積や、焼成温度等によりコントロールすることができる。また、加熱処理後、金属酸化物微粒子の表面積を増大させたり、金属酸化物微粒子近傍の純度を高め色素から金属酸化物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。
【００７３】
《色素》
本発明に係る色素について説明する。
【００７４】
本発明において、前述した図１に示した金属酸化物半導体２の表面に吸着させる色素３としては、種々の可視光領域および／または赤外光領域に吸収を有し、金属酸化物半導体の伝導帯より高い最低空準位を有する色素が好ましく、構造としてはローダニン系色素を使用する。
【００７５】
本発明に係る金属酸化物の表面に吸着する色素としては、ローダニン系色素であればどのような構造でも使用することが可能であるが、ローダニン系色素の中でも、上記一般式（１）または一般式（２）で表される少なくとも１種の化合物（色素ともいう）を用いることが特に好ましい。
【００７６】
（一般式（１）で表される化合物）
本発明に係る一般式（１）で表される化合物（色素ともいう）について説明する。
【００７７】
一般式（１）において、Ｘ11〜Ｘ14は、各々酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表すが、好ましくはＸ11、Ｘ12、Ｘ14が、硫黄原子またはセレン原子であり、更に好ましくは硫黄原子である。Ｘ13は酸素原子であることが好ましい。
【００７８】
一般式（１）において、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13で各々表される置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、１−ヘキシルノニル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ビシクロ［２，２，１］ヘプチル基、アダマンチル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、イソプロペニル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素基（芳香族炭化水素環基、芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、ヘテロアリールチオ基（例えば、１−フェニルテトラゾール−５−チオ基、５−メチル−１，３，４−オキサジアゾール−２−チオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基またはヘテロアリールスルホニル基（例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）、ホスホノ基等が挙げられる。
【００７９】
これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
【００８０】
以下に、一般式（１）において、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13で各々表される置換基の更に好ましい態様について説明する。
【００８１】
上記の一般式（１）において、Ｒ12、Ｒ13で各々表される置換基の中でも、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシカルボニル基等が好ましく、更に好ましく用いられるのはアルキル基である。
【００８２】
上記の一般式（１）において、Ｒ11で表される置換基が複数の場合、少なくとも１つは電子吸引性の置換基であることが好ましく、その場合、ｎは１〜４の整数を表す。
【００８３】
Ｒ11が、電子吸引性の置換基である場合、ハメットの置換基定数σｐの値が０．１〜０．８のものが好ましく、更に好ましくは、σｐ値の総和が０．２〜２．０の範囲であることが好ましく、特に好ましくは、０．２５〜１．５である。
【００８４】
本発明において、ハメットの置換基定数σｐの値としては、Ｈａｎｓｃｈ，Ｃ．Ｌｅｏらの報告（例えば、Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．１６、１２０７（１９７３）；ｉｂｉｄ．２０、３０４（１９７７））に記載の値を用いるのが好ましい。
【００８５】
σｐの値が０．１０以上の置換基（原子の場合も含む）としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン置換アルキル基（例えばトリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、クロロメチル基、トリフルオロメチルチオメチル基、トリフルオロメタンスルホニルメチル基、パーフルオロブチル基等）、脂肪族・芳香族もしくは複素環アシル基（例えば、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等）、脂肪族・芳香族もしくは複素環スルホニル基（例えば、トリフルオロメタンスルホニル基、メタンスルホニル基、ベンゼンスルホニル基等）、カルバモイル基（例えば、カルバモイル基、メチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基、２−クロロ−フェニルカルバモイル基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ジフェニルメチルカルボニル基等）、置換芳香族基（例えば、ペンタクロロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、２，４−ジメタンスルホニルフェニル基、２−トリフルオロメチルフェニル基等）、複素環残基（例えば、２−ベンゾオキサゾリル基、２−ベンズチアゾリル基、１−フェニル−２−ベンズイミダゾリル基、１−テトラゾリル基等）、アゾ基（例えば、フェニルアゾ基）、ジトリフルオロメチルアミノ基、トリフルオロメトキシ基、アルキルスルホニルオキシ基（例えば、メタンスルホニルオキシ基）、アシロキシ基（例えば、アセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等）、アリールスルホニルオキシ基（例えば、ベンゼンスルホニルオキシ基）、ホスホリル基（例えば、ジメトキシホスホニル基、ジフェニルホスホリル基等）、スルファモイル基（例えば、Ｎ−エチルスルファモイル基、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファモイル基、Ｎ−（２−ドデシルオキシエチル）スルファモイル基、Ｎ−エチル−Ｎ−ドデシルスルファモイル基、Ｎ，Ｎ−ジエチルスルファモイル基等）等が挙げられる。
【００８６】
σｐの値が０．３５以上の置換基としては、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、弗素置換アルキル基（例えばトリフルオロメチル基、パーフルオロブチル基等）、脂肪族・芳香族もしくは複素環アシル基（例えば、アセチル基、ベンゾイル基、ホルミル基等）、脂肪族・芳香族もしくは複素環スルホニル基（例えば、トリフルオロメタンスルホニル基、メタンスルホニル基、ベンゼンスルホニル基等）、カルバモイル基（例えば、カルバモイル基、メチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基、２−クロロ−フェニルカルバモイル基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ジフェニルメチルカルボニル基等）、弗素またはスルホニル基置換芳香族基（例えばペンタフルオロフェニル、２，４−ジメタンスルホニルフェニル）、複素環残基（例えば１−テトラゾリル）、アゾ基（例えばフェニルアゾ）、アルキルスルホニルオキシ基（例えばメタンスルホニルオキシ）、ホスホリル基（例えばジメトキシホスホリル、ジフェニルホスホリル）、スルファモイル基などが挙げられる。
【００８７】
σｐの値が０．６０以上の置換基としては、シアノ基、ニトロ基、脂肪族・芳香族もしくは複素環スルホニル基（例えばトリフルオロメタンスルホニル、ジフルオロメタンスルホニル、メタンスルホニル、ベンゼンスルホニル）などが挙げられる。
【００８８】
上記の中でも、Ｒ11として好ましいのは、ハロゲン原子、ハロゲン置換アルキル基（トリフルオロメチル基等）、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、シアノ基等が挙げられる。
【００８９】
一般式（１）において、Ｌ11で表される２価の連結基としては、アルキレン基（例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等）、アルケニレン基（例えば、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ペンテニレン基、１−メチルビニレン基、１−メチルプロペニレン基、２−メチルプロペニレン基、１−メチルペンテニレン基、３−メチルペンテニレン基、１−エチルビニレン基、１−エチルプロペニレン基、１−エチルブテニレン基、３−エチルブテニレン基等）、アルキニレン基（例えば、エチニレン基、１−プロピニレン基、１−ブチニレン基、１−ペンチニレン基、１−ヘキシニレン基、２−ブチニレン基、２−ペンチニレン基、１−メチルエチニレン基、３−メチル−１−プロピニレン基、３−メチル−１−ブチニレン基等）、アリーレン基（例えば、ｏ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基（例えば、［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイル基、３，３’−ビフェニルジイル基、３，６−ビフェニルジイル基等）、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基等）、ヘテロアリーレン基（例えば、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（モノアザカルボリン環ともいい、カルボリン環を構成する炭素原子のひとつが窒素原子で置き換わった構成の環構成を示す）、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される２価の基等）、酸素や硫黄などのカルコゲン原子であってもよい。
【００９０】
また、アルキルイミノ基、ジアルキルシランジイル基やジアリールゲルマンジイル基のような、ヘテロ原子を会して連結する基でもよい。
【００９１】
上記の中でも、特に好ましく用いられるのは、メチレン基、エチレン基である。
【００９２】
一般式（１）において、Ｒ15で表されるアルキル基は、炭素数１〜８のアルキル基が好ましく、更に好ましくは、炭素数２〜４のアルキル基（例えば、エチル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基等）が挙げられる。
【００９３】
（一般式（２）で表される化合物）
本発明に係る一般式（２）で表される化合物（色素ともいう）について説明する。
【００９４】
一般式（２）において、Ｘ21〜Ｘ26は、各々酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表すが、好ましくはＸ21、Ｘ22、Ｘ24、Ｘ26が、硫黄原子またはセレン原子であり、更に好ましくは硫黄原子である。Ｘ23、Ｘ25は、各々酸素原子であることが好ましい。
【００９５】
一般式（２）において、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23で各々表される置換基は、一般式（１）において、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13で各々表される置換基と同義である。
【００９６】
また、一般式（２）において、Ｒ22、Ｒ23で各々表される置換基の好ましい態様は、一般式（１）において、Ｒ12、Ｒ13で各々表される置換基の好ましい態様と同義である。
【００９７】
一般式（２）において、Ｒ21で表される置換基は、一般式（１）において、Ｒ11で表される置換基と同義である。
【００９８】
一般式（２）において、Ｌ21、Ｌ22で各々表される２価の連結基は、一般式（１）において、Ｌ11で表される２価の連結基と同義である。
【００９９】
一般式（２）において、Ｒ25で表されるアルキル基は、一般式（１）において、Ｒ１５で表されるアルキル基と同義である。
【０１００】
また、一般式（１）で表される化合物（色素）、一般式（２）で表される化合物（色素）には、該一般式で表される化合物そのものの他に、該化合物から誘導されるイオン及び塩が含まれる。
【０１０１】
例えば、分子構造中にスルホン酸基（スルホ基）を有している場合には、該化合物の他にスルホン酸基が解離して生じる陰イオン、及び該陰イオンと対陽イオンとで形成される塩が含まれる。
【０１０２】
このような塩としてはナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等の金属イオンと形成した塩であっても良いし、ピリジン、ピペリジン、トリエチルアミン、アニリン、ジアザビシクロウンデセン等のような有機塩基と形成した塩でも良い。
【０１０３】
分子内に塩基性基を有する化合物の場合も同様に該化合物がプロトン化されて生成する陽イオン、及び塩酸塩、硫酸塩、酢酸塩、メチルスルホン酸塩、ｐ−トルエンスルホン酸塩等の、酸と形成した塩である場合も含まれる。
【０１０４】
以下に、本発明における一般式（１）または一般式（２）で表される化合物の具体例を示すが、本発明の内容がこれら例示化合物に限定されない。
【０１０５】
【化３】
2008300044.tif 000005
【０１０６】
【化４】
2008300044.tif 000006
【０１０７】
【化５】
2008300044.tif 000007
【０１０８】
【化６】
2008300044.tif 000008
【０１０９】
【化７】
2008300044.tif 000009
【０１１０】
【化８】
2008300044.tif 000010
【０１１１】
【化９】
2008300044.tif 000011
【０１１２】
【化１０】
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【０１１３】
【化１１】
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【０１１４】
【化１２】
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【０１１５】
【化１３】
2008300044.tif 000015
【０１１６】
【化１４】
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【０１１７】
【化１５】
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【０１１８】
【化１６】
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【０１１９】
【化１７】
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【０１２０】
【化１８】
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【０１２１】
【化１９】
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【０１２２】
【化２０】
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【０１２３】
【化２１】
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【０１２４】
【化２２】
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【０１２５】
【化２３】
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【０１２６】
本発明に係る一般式（１）または一般式（２）で表される化合物は、例えばエフ・エム・ハーマ著「シアニン・ダイズ・アンド・リレーテッド・コンパウンズ」（１９６４，インター・サイエンス・パブリッシャーズ発刊）、米国特許第２，４５４，６２９号、同２，４９３，７４８号、特開平６−３０１１３６号、同２００３−２０３６８４号等に記載された従来公知の方法を参照することにより合成することができる。
【０１２７】
更に、２種類以上併用する場合、ローダニン系以外には公知の種々の色素を使用可能することができる。
【０１２８】
公知の種々の色素については、例えば、アゾ系色素、キノン系色素、キノンイミン系色素、キナクリドン系色素、スクアリリウム系色素、シアニン系色素、シアニジン系色素、メロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素、キサンテン系色素、ポルフィリン系色素、ペリレン系色素、インジゴ系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、ローダミン系色素、ローダニン系色素などが挙げられる。
【０１２９】
尚、金属錯体色素も好ましく使用され、その場合においては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｍｏ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｇａ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｒｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｓｃ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ａｕ、Ａｃ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｒｈ等の種々の金属を用いることができる。
【０１３０】
上記の中で、シアニン色素、メロシアニン色素、スクワリリウム色素等のポリメチン色素は好ましい態様の１つであり、具体的には特開平１１−３５８３６号公報、特開平１１−６７２８５号公報、特開平１１−８６９１６号公報、特開平１１−９７７２５号公報、特開平１１−１５８３９５号公報、特開平１１−１６３３７８号公報、特開平１１−２１４７３０号公報、特開平１１−２１４７３１号公報、特開平１１−２３８９０５号公報、特開２００４−２０７２２４号公報、特開２００４−３１９２０２号公報、欧州特許第８９２４１１号明細書及び同９１１８４１号明細書等の各明細書に記載の色素を挙げることができる。
【０１３１】
更に金属錯体色素も好ましい態様の１つであり、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、特に好ましいのはルテニウム錯体色素である。
【０１３２】
ルテニウム錯体色素としては、例えば米国特許第４９２７７２１号明細書、同４６８４５３７号明細書、同５０８４３６５号明細書、同５３５０６４４号明細書、同５４６３０５７号明細書、同５５２５４４０号明細書、特開平７−２４９７９０号公報、特表平１０−５０４５１２号公報、国際公開第９８／５０３９３号パンフレット、特開２０００−２６４８７号公報、特開２００１−２２３０３７号公報、特開２００１−２２６６０７号公報、特許第３４３０２５４号公報、等の各公報に記載の錯体色素を挙げることができる。
【０１３３】
これらの色素は、吸光係数が大きくかつ繰り返しの酸化還元に対して安定であることが好ましい。また、上記色素は金属酸化物半導体上に化学的に吸着することが好ましく、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミド基、アミノ基、カルボニル基、ホスフィン基などの官能基を有することが好ましい。
【０１３４】
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、２種類以上の色素を併用または混合することもできる。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。
【０１３５】
（色素を吸着させる方法）
本発明において、金属酸化物半導体に色素を吸着させる方法としては、特に限定されず、公知の方法が用いることができる。例えば、色素を有機溶剤に溶解して色素溶液を調製し、得られた色素溶液に透明導電膜上の半導体層を浸漬する方法、または得られた色素溶液を半導体層表面に塗布する方法などが挙げられる。
【０１３６】
前者においてはデイプ法、ローラ法、エヤーナイフ法などが適用でき、後者においてはワイヤーバー法、アプリケーション法、スピン法、スプレー法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法などが適用できる。
【０１３７】
なお、色素の吸着に先立って、半導体層の表面を予め減圧処理や加熱処理など処理を施し、表面を活性化し膜中の気泡を除去する工程を有しても良い。
【０１３８】
半導体層への増感効果を好ましく得る観点から、半導体膜を色素の溶液に浸漬する時間は、３時間〜４８時間が好ましく、更に好ましくは、４時間〜２４時間である。
【０１３９】
また、浸漬にあたり色素溶液は、色素が分解しないかぎりにおいて、沸騰しない温度にまで加熱して用いてもよい。好ましい温度範囲は１０℃〜５０℃、とくに好ましくは１５℃〜４０℃であるが、前記の通り溶媒が前記温度範囲で沸騰する場合はこの限りでない。
【０１４０】
また、半導体膜を浸漬した色素溶液に超音波照射を行うこともできる。超音波照射は市販の装置を用いることができ、また、照射時間としては、好ましくは３０分〜４時間であり、更に好ましくは１時間〜３時間である。
【０１４１】
色素溶液に用いる溶媒は、色素を溶解するものであればよく、従来公知の溶媒を用いることができる。また、当該溶媒は、常法に従って精製された溶媒、また溶媒の使用に先立って、必要に応じて蒸留および／または乾燥を行ない、より純度の高い溶媒であることが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、１種又はそれ以上の疎水性溶媒、非プロトン性溶媒、疎水性かつ非プロトン性の溶媒またはそれらの混合物が挙げられる。
【０１４２】
ここで、疎水性溶媒としては、例えば、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化脂肪族炭化水素；ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素；クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素；酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸エチル等のエステル類等、並びにそれらの組合せた混合溶媒等が挙げられる。
【０１４３】
非プロトン性溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン等のエーテル類；アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド等の窒素化合物類；二硫化炭素、ジメチルスルホキシド等の硫黄化合物類；ヘキサメチルホスホルアミド等のリン化合物類、並びにそれらの組み合せが挙げられる。
【０１４４】
好ましく用いられる溶媒はメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサンなどのエーテル系溶媒、塩化メチレン、１，１，２−トリクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素溶媒であり、特に好ましくはメタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、塩化メチレンである。
【０１４５】
色素溶液中の色素の濃度としては、高い増感効果を得、且つ、高い光電変換効率を得る観点から、使用する色素、溶媒の種類、色素吸着工程により適宜調整することができ、例えば、１×１０-5モル／リットル以上が好ましく、更に好ましくは、５×１０-5〜１×１０-2モル／リットルの範囲である。
【０１４６】
上記のことから、未吸着の色素を洗浄により速やかに除去するのが好ましい。洗浄溶剤としては、色素の溶解性が比較的低く、かつ比較的乾燥しやすい、アセトンなどの溶剤が好ましい。また、洗浄は加熱状態で行うのが好ましい。また、洗浄により余分な色素を除去した後、色素の吸着状態をより安定にするために、酸化物半導体微粒子の表面を有機塩基性化合物で処理して、未反応色素の除去を促進させてもよい。
【０１４７】
有機塩基性化合物としては、ピリジン、キノリンなどの誘導体が挙げられる。これら化合物が液体の場合にはそのまま用いてもよいが、固体の場合には溶剤、好ましくは色素溶液と同一の溶剤に溶解して用いてもよい。
【０１４８】
色素を２種以上用いる場合は、混合する色素の比率は特に限定は無く、それぞれの色素より最適化し選択されるが、一般的に等モルずつの混合から、１つの色素につき１０％モル程度以上使用するのが好ましい。
【０１４９】
色素を２種以上併用する場合の具体的方法としては、混合溶解して吸着させても、色素を半導体層に順次吸着させても良い。併用する色素を混合し溶解した溶液を用いて酸化物半導体層に色素を吸着する場合、溶液中の色素合計の濃度は１種類のみ担持する場合と同様でよい。
【０１５０】
色素を混合して使用する場合の溶媒としては前記したような溶媒が使用可能である。併用する色素それぞれについて溶液を調製し半導体層に吸着させる場合も、溶媒としては前記したような溶媒が使用可能であり、使用する各色素用の溶媒は同一でも異なっていてもよい。
【０１５１】
各色素について別々の溶液を調製し、各溶液に順に浸漬して作製する場合は、半導体層に色素を吸着させる順序がどのようであっても本発明の効果を得ることができる。また、各色素を単独で吸着させた半導体微粒子を混合することで作製してもよい。
【０１５２】
酸化物半導体微粒子の薄膜に色素を担持する際、色素同士の会合を防ぐために包摂化合物の共存下、色素を担持することが効果的である。ここで包摂化合物としてはコール酸等のステロイド系化合物、クラウンエーテル、シクロデキストリン、カリックスアレン、ポリエチレンオキサイドなどが挙げられるが、好ましいものとしてはデオキシコール酸、デヒドロデオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、コール酸メチルエステル、コール酸ナトリウム等のコール酸類、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。
【０１５３】
また、色素を担持させた後、４−ｔ−ブチルピリジン等のアミン化合物で半導体層表面を処理しても良い。処理の方法は例えばアミンのエタノール溶液に色素を担持した半導体微粒子薄膜の設けられた基板を浸す方法等が採られる。
【０１５４】
《導電性基材》
本発明で用いられる導電性基材１としては、当該導電性基材側を受光面とする場合には、導電性基材は実質的に透明であることが好ましい。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％以上であることが好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。
【０１５５】
導電性基材としてはそれ自体が導電性を有する基材、またはその表面に導電層を有する基材を利用することができる。後者の場合、基材としてはガラス板や、酸化チタンやアルミナなどのセラミックの研磨板、更に公知の種々のプラスチックシートを使用することが可能であるが、コスト面や可撓性を考慮するとプラスチックシートを使用することが好ましい。
【０１５６】
プラスチックシートとしては、具体的にはトリ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）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、シンジオタクチックポリステレン（ＳＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ），ポリアリレート（ＰＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、環状ポリオレフィン、フェノキシ樹脂、ブロム化フェノキシ等を挙げることができる。
【０１５７】
これらの基材上に設ける導電層に使用する導電性材料としては、公知の種々の金属や金属酸化物等からなる無機系導電性材料、ポリマー系導電性材料、無機有機複合型の導電性材料、またはこれらを任意に混合した導電性材料など、あらゆるものを使用することができる。
【０１５８】
無機系導電性材料として具体的には、白金、金、銀、銅、亜鉛、チタン、アルミニウム、ロジウム、インジウム等の金属、導電性カーボン、更にスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ2）等の金属酸化物を挙げることができる。
【０１５９】
ポリマー系導電性材料として具体的には、各種置換されていてもされていなくても良いチオフェン、ピロール、フラン、アニリンなどを重合させてなる導電性ポリマーやポリアセチレン等を挙げることができるが、導電性が高い観点からポリチオフェンが好ましく、特にポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）が好ましい。
【０１６０】
基材上に導電層を形成する方法としては、導電性材料に応じた公知の適切な方法を用いることが可能で、例えば、ＩＴＯなどの金属酸化物からなる導電層を形成する場合、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＳＰＤ法（スプレー熱分解堆積法）、蒸着法などの薄膜形成法が挙げられる。
【０１６１】
また、ポリマー系導電性材料からなる導電層を形成する場合は、公知の様々な塗布法により形成することが好ましい。
【０１６２】
導電層の膜厚は０．０１μｍ〜１０μｍ程度が好ましく、０．０５μｍ〜５μｍ程度が更に好ましい。
【０１６３】
導電性基材としては表面抵抗が低いほど良く、具体的には５０Ω／ｃｍ2以下であることが好ましく、１０Ω／ｃｍ2以下であることが更に好ましい。
【０１６４】
また、導電性基材の集電効率を向上し更に導電性を上げるために、光透過率を著しく損なわない範囲の面積率で、金、銀、銅、白金、アルミニウム、ニッケル、インジウム、チタン、タングステンなどからなる金属配線層を前記導電層と併用してもよい。
【０１６５】
金属配線層を用いる場合、格子状、縞状、櫛状などのパターンとして、光が導電性基材を均一に透過するように配設するとよい。金属配線層を併用する場合、基材に蒸着、スパッタリング等で設置し、その上に前記導電層を設けるのが好ましい。
【０１６６】
《短絡防止層》
本発明の素増感太陽電池においては、前述した導電層と金属酸化物半導体電極との間に、短絡防止層を設けることができる。これにより、電解質と金属酸化物半導体の短絡電流を低減することができる。特に、電解質として固体のｐ型半導体を用いる場合は、この層を有することが好ましい。
【０１６７】
短絡防止層としては、可視光を透過する絶縁性物質で、伝導帯のエネルギー準位が金属酸化物半導体のそれに近い値を有するｎ型半導体であれば特に制限はない。例えば、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ポリビニルアルコール、ポリウレタンなどが挙げられる。また、一般的に光電変換材料に用いられるものでもよく、例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タングステンなどが挙げられる。
【０１６８】
短絡防止層の形成方法としては、透明導電層の場合と同様に真空成膜プロセスや、液相コーティング法などにより作製することができる。真空成膜プロセスを用いる場合、透明導電層、短絡防止層、金属酸化物膜は大気開放することなく真空下でインライン成膜が可能である。
【０１６９】
短絡防止層の膜厚は０．００１μｍ〜０．０２μｍが好ましいが、適宜調整することができる。
【０１７０】
《電荷移動層》
電荷移動層は色素の酸化体に電子を補充する機能を有する電荷輸送材料を含有する層である。本発明で用いることのできる代表的な電荷輸送材料の例としては、酸化還元対イオンが溶解した溶剤や酸化還元対イオンを含有する常温溶融塩などの電解液、酸化還元対イオンの溶液をポリマーマトリクスや低分子ゲル化剤等に含浸したゲル状の擬固体化電解質、更には高分子固体電解質等が挙げられる。また、イオンが関わる電荷輸送材料の他に、固体中のキャリア移動が電気伝導に関わる材料として、電子輸送材料や正孔（ホール）輸送材料を挙げることもでき、これらは併用してすることも可能である。
【０１７１】
電荷移動層に電解液を使用する場合、含有する酸化還元対イオンとしては、一般に公知の太陽電池などにおいて使用することができるものであれば特に限定されない。
【０１７２】
具体的には、Ｉ-／Ｉ3-系、Ｂｒ2-／Ｂｒ3-系等の酸化還元対イオンを含有させたもの、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、コバルト錯体などの金属錯体等の金属酸化還元系、アルキルチオール−アルキルジスルフィド、ビオロゲン色素、ハイドロキノン／キノン等の有機酸化還元系、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などを挙げることができる。
【０１７３】
ヨウ素系として更に具体的には、ヨウ素とＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、ＣａＩ2などの金属ヨウ化物との組み合わせ、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の４級アンモニウム化合物や４級イミダゾリウム化合物のヨウ素塩などとの組み合わせなどが挙げられる。
【０１７４】
臭素系として更に具体的には、臭素とＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣａＢｒ2などの金属臭化物との組み合わせ、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との組み合わせなどが挙げられる。
【０１７５】
溶剤としては電気化学的に不活性で、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。
【０１７６】
具体的にはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、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、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、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、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、メトキシアセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル化合物、更にテトラヒドロフラン、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などを用いることができる。
【０１７７】
好ましい電解質濃度は０．１Ｍ〜１５Ｍであり、更に好ましくは０．２Ｍ〜１０Ｍである。また、ヨウ素系を使用する場合の好ましいヨウ素の添加濃度は０．０１Ｍ〜０．５Ｍである。
【０１７８】
溶融塩電解質は、光電変換効率と耐久性の両立という観点から好ましい。溶融塩電解質としては、例えば、国際公開第９５／１８４５６号パンフレット、特開平８−２５９５４３号公報、特開２００１−３５７８９６号公報、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ヨウ素塩を含む電解質を挙げることができる。これらの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。
【０１７９】
オリゴマ−及びポリマー等のマトリックスに電解質あるいは電解質溶液を含有させたものや、ポリマー添加、低分子ゲル化剤やオイルゲル化剤添加、多官能モノマー類を含む重合、ポリマーの架橋反応等の手法によりゲル化（擬固体化）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、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。
【０１８０】
オイルゲル化剤添加によりゲル化させる場合は、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。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及び架橋剤を併用することが望ましい。
【０１８１】
この場合、好ましい架橋可能な反応性基は、含窒素複素環（例えば、ピリジン環、イミダゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、トリアゾール環、モルホリン環、ピペリジン環、ピペラジン環など）であり、好ましい架橋剤は、窒素原子に対して求電子反応可能な２官能以上の試薬（例えば、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アラルキル、スルホン酸エステル、酸無水物、酸クロライド、イソシアネートなど）である。電解質の濃度は、０．０１質量％〜９９質量％で好の範囲が好ましく、更に好ましくは、０．１質量％〜９０質量％の範囲である。
【０１８２】
また、ゲル状電解質としては、電解質と、金属酸化物粒子および／または導電性粒子とを含む電解質組成物を用いることもできる。金属酸化物粒子としては、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＷＯ3、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＢａＴｉＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｌａ2Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3、Ｙ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ａｌ2Ｏ3からなる群から選択される１種または２種以上の混合物が挙げられる。これらは不純物がドープされたものや複合酸化物などであってもよい。導電性粒子としては、カーボンを主体とする物質からなるものが挙げられる。
【０１８３】
次に、高分子電解質としては、酸化還元種を溶解あるいは酸化還元種を構成する少なくとも１つの物質と結合することができる固体状の物質であり、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンサクシネート、ポリ−β−プロピオラクトン、ポリエチレンイミン、ポリアルキレンスルフィドなどの高分子化合物またはそれらの架橋体、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアルキレンオキサイドなどの高分子官能基に、ポリエーテルセグメントまたはオリゴアルキレンオキサイド構造を側鎖として付加したものまたはそれらの共重合体などが挙げられ、その中でも特にオリゴアルキレンオキサイド構造を側鎖として有するものやポリエーテルセグメントを側鎖として有するものが好ましい。
【０１８４】
前記の固体中に酸化還元種を含有させるには、例えば、高分子化合物となるモノマーと酸化還元種との共存下で重合する方法、高分子化合物などの固体を必要に応じて溶媒に溶解し、次いで、前記の酸化還元種を加える方法等を用いることができる。酸化還元種の含有量は、必要とするイオン伝導性能に応じて、適宜選定することができる。
【０１８５】
本発明では、溶融塩などのイオン伝導性電解質の代わりに、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。
【０１８６】
有機正孔輸送材料としては、芳香族アミン類やトリフェニレン誘導体類、更にポリアセチレン及びその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレン）及びその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリトルイジン及びその誘導体等の導電性高分子を好ましく用いることができる。
【０１８７】
正孔（ホール）輸送材料には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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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、ＣｕＩ及びＣｕＳＣＮが好ましく、ＣｕＩが最も好ましい。
【０１９１】
ｐ型無機化合物半導体を含有する電荷移動層の好ましいホール移動度は１０-4ｃｍ2／Ｖ・秒〜１０4ｃｍ2／Ｖ・秒であり、更に好ましくは１０-3ｃｍ2／Ｖ・秒〜１０3ｃｍ2／Ｖ・秒である。
【０１９２】
また、電荷輸送層の好ましい導電率は１０-8Ｓ／ｃｍ〜１０2Ｓ／ｃｍであり、更に好ましくは１０-6Ｓ／ｃｍ〜１０Ｓ／ｃｍである。
【０１９３】
本発明において、電荷移動層４を半導体電極と対向電極５との間に形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、半導体電極と対向電極とを対向配置してから両電極間に前述した電解液や各種電解質を充填して電荷移動層４とする方法、半導体電極または対向電極の上に電解質や各種電解質を滴下あるいは塗布等することにより電荷移動層４を形成したのち電荷移動層４の上に他方の電極を重ね合わせる方法等を用いることができる。
【０１９４】
また、半導体電極と対向電極との間から電解質が漏れ出さないようにするため、必要に応じて半導体電極と対向電極との隙間にフィルムや樹脂を用いて封止したり、半導体電極と電荷移動層４と対向電極５を適当なケースに収納したりすることも好ましい。
【０１９５】
前者の形成方法の場合、電荷移動層の充填方法として、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。
【０１９６】
後者の形成方法の場合、塗布方法としてはマイクログラビアコーティング、ディップコーティング、スクリーンコーティング、スピンコーティング等を用いることができる。湿式の電荷移動層においては未乾燥のまま対極を付与し、エッジ部の液漏洩防止措置を施すことになる。
【０１９７】
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。
【０１９８】
固体電解質や固体の正孔（ホール）輸送材料の場合には真空蒸着法やＣＶＤ法等のドライ成膜処理で電荷移動層を形成し、その後対向電極を付与することもできる。具体的には、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、必要に応じて基材を任意の温度に加熱して溶媒を蒸発させるなどにより形成する。
【０１９９】
電荷移動層の厚さは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更に１μｍ以下であることが好ましい。また電荷移動層の導電率は１×１０-10Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく、１×１０-5Ｓ／ｃｍ以上であることが更に好ましい。
【０２００】
《対向電極》
本発明で使用できる対向電極は、前述した導電性基材と同様に、それ自体が導電性を有する基材の単層構造、またはその表面に対極導電層を有する基材を利用することができる。後者の場合、対極導電層に用いる導電性材料、基材、更にその製造方法としては、前述した導電性基材１の場合と同様で、公知の種々の材料及び方法を適用することができる。
【０２０１】
その中でも、Ｉ3-イオン等の酸化や他のレドックスイオンの還元反応を充分な速さで行わせる触媒能を持ったものを使用することが好ましく、具体的には白金電極、導電材料表面に白金めっきや白金蒸着を施したもの、ロジウム金属、ルテニウム金属、酸化ルテニウム、カーボン等が挙げられる。
【０２０２】
また、前述と同様にコスト面や可撓性を考慮すると、プラスチックシートを基材として使用し、導電性材料としてポリマー系材料を塗布して使用することも好ましい態様の１つである。
【０２０３】
対極導電層の厚さは特に制限されないが、３ｎｍ〜１０μｍが好ましい。対極導電層が金属である場合は、その厚さは好ましくは５μｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｎｍ〜３μｍの範囲である。対向電極の表面抵抗は低い程よく、具体的には表面抵抗の範囲としては５０Ω／□以下であることが好ましく、２０Ω／□以下であることがより好ましく、１０Ω／□以下であることが更に好ましい。
【０２０４】
前述した導電性基材１と対向電極５のいずれか一方または両方から光を受光してよいので、導電性基材と対向電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、導電性基材を透明にして、光を導電性基材側から入射させるのが好ましい。
【０２０５】
この場合対向電極は光を反射する性質を有するのが好ましい。このような対向電極としては、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。
【０２０６】
対向電極は、前述した電荷移動層上に直接導電性材料を塗布、メッキまたは蒸着（ＰＶＤ、ＣＶＤ）するか、対極導電層を有する基材の導電層側または導電性基材単層を貼り付ければよい。また、導電性基材の場合と同様に、特に対向電極が透明の場合には、金属配線層を併用することも好ましい態様の１つである。
【０２０７】
対極としては導電性を持っており、レドックス電解質の還元反応を触媒的に作用するものが好ましい。例えばガラス、もしくは高分子フィルムに白金、カーボン、ロジウム、ルテニウム等を蒸着したり、導電性微粒子を塗り付けたものが用いうる。
【実施例】
【０２０８】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【０２０９】
実施例１
《チタン酸ストロンチウム粒子１（粒子１）の作製》
０．１モルのＴｉ（ＯＣ3Ｈ7）4を３０ｍｌのイソプロピルアルコールに添加し溶解した。次に、この溶液を撹拌しながら、０．６モルのＮａＯＨを含有する水溶液１３５ｍｌを添加し、加水分解を行なった。その後、０．１モルのＳｒＣｌ2を投入し混合物スラリーを得た。
【０２１０】
次に、この混合物スラリーの入ったビーカーをオートクレーブ装置に取り付け、温度１２０℃、圧力４ｋｇ／ｃｍ2の条件で、撹拌させながら１時間水熱反応させた。
【０２１１】
次に、温度を２００℃まで上昇させ、その状態で上述同様の方法で４時間水熱反応させた。反応終了後、水洗及び濾過を繰り返した後、乾燥及び解砕を経てチタン酸ストロンチウム粒子を得た。
【０２１２】
次に、得られたチタン酸ストロンチウム粒子について電子顕微鏡（ＳＥＭ）による粒子観察、ＢＥＴ法による比表面積測定を行った結果、比表面積１６６ｍ2／ｇの球状の粒子であった。これをチタン酸ストロンチウム粒子１とした。
【０２１３】
《チタン酸ストロンチウム粒子２（粒子２）の作製》
上記チタン酸ストロンチウム粒子１の作製において、水熱反応中の撹拌条件と乾燥後の解砕条件を変更する以外はチタン酸ストロンチウム粒子１の作製方法と同様に作製し、チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
【０２１４】
次に、得られたチタン酸ストロンチウム粒子について電子顕微鏡（ＳＥＭ）による粒子観察、ＢＥＴ法による比表面積測定を行った結果、比表面積２０８ｍ2／ｇの球状の粒子であった。これをチタン酸ストロンチウム粒子２とした。
【０２１５】
《チタン酸ストロンチウム粒子３（粒子３）の作製》
Ｔｉ（ＯＣ3Ｈ7）4をブタノールに溶解し、０．５ｍｏｌ／ｋｇのブタノール溶液を得た。この溶液に、チタンとストロンチウムが等モルになるようにＳｒ（ＯＣ3Ｈ7）2を添加し、更に全金属（Ｔｉ＋Ｓｒ）とのモル比が１：１になるようにアセチルアセトンを加えて（Ｔｉ＋Ｓｒ）のアルコキシド溶液を調整した。
【０２１６】
この溶液と０．１Ｍラウリルアミン塩酸塩水溶液を、（Ｔｉ＋Ｓｒ）とのモル比が４：１となるように混合した。混合溶液は２時間でゲル化し、そのゲル化物を７５℃で７日反応させた後に乾燥して、前駆体を得た。この前駆体を５００℃で４時間焼成して、チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
【０２１７】
次に、得られたチタン酸ストロンチウム粒子について電子顕微鏡（ＳＥＭ）による粒子観察、ＢＥＴ法による比表面積測定を行った結果、比表面積３１２ｍ2／ｇ、アスペクト比８の針状の粒子であった。これをチタン酸ストロンチウム粒子３とした。
【０２１８】
《チタン酸ストロンチウム粒子４（粒子４）の作製》
上記チタン酸ストロンチウム粒子３の作製において、ラウリルアミン塩酸塩の全金属に対するモル比と反応温度を変更する以外はチタン酸ストロンチウム粒子３の作製方法と同様に作製し、チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
【０２１９】
次に、得られたチタン酸ストロンチウム粒子について電子顕微鏡（ＳＥＭ）による粒子観察、ＢＥＴ法による比表面積測定を行った結果、比表面積３３５ｍ2／ｇ、アスペクト比８の針状の粒子であった。これをチタン酸ストロンチウム粒子４とした。
【０２２０】
《チタン酸ストロンチウム粒子５（粒子５）の作製》
上記チタン酸ストロンチウム粒子３の作製において、ラウリルアミン塩酸塩の全金属に対するモル比と反応温度を変更する以外はチタン酸ストロンチウム粒子３の作製方法と同様に作製し、チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
【０２２１】
次に、得られたチタン酸ストロンチウム粒子について電子顕微鏡（ＳＥＭ）による粒子観察、ＢＥＴ法による比表面積測定を行った結果、比表面積３６１ｍ2／ｇ、アスペクト比８の針状の粒子であった。これをチタン酸ストロンチウム粒子５とした。
【０２２２】
《チタン酸ストロンチウム粒子６（粒子６）の作製》
上記チタン酸ストロンチウム粒子３の作製において、ラウリルアミン塩酸塩の全金属に対するモル比と反応温度を変更する以外はチタン酸ストロンチウム粒子３の作製方法と同様に作製し、チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
【０２２３】
次に、得られたチタン酸ストロンチウム粒子について電子顕微鏡（ＳＥＭ）による粒子観察、ＢＥＴ法による比表面積測定を行った結果、比表面積３１３ｍ2／ｇ、アスペクト比１７の針状の粒子であった。これをチタン酸ストロンチウム粒子６とした。
【０２２４】
《太陽電池ＳＣ−１の作製》
下記のようにして、図１に示すような色素増感型太陽電池を作製した。
【０２２５】
純水を１２５ｍｌ、酸化チタン粒子（デグサ製、商品名；Ｐ２５）を１２２ｇ、２０質量％ＰＥＧ水溶液を４３５ｍｌ準備し混合後、ミル分散機で分散し、酸化チタンのペーストを作成した。
【０２２６】
フッ素をドープした酸化スズをコートした透明導電性ガラス基板上に上記酸化チタンのペーストを塗布し、自然乾燥の後、５００℃で６０分間焼成して、基板上に酸化チタンの金属酸化物半導体層を形成した。半導体層の膜厚は１０μｍであった。
【０２２７】
次いで、メタノール溶液２００ｍｌ中に、Ｒｕ錯体色素（ビス（４，４’−ジカルボキシ−２，２’−ビピリジル）ジチオシアネートルテニウム）を５ｇ溶解した溶液を調製し、上記混合金属酸化物半導体層を基板ごと浸漬し、更にトリフルオロ酢酸１ｇを加えて２時間超音波照射した。
【０２２８】
反応後、混合金属酸化物半導体層をクロロホルムで洗浄し真空乾燥して、混合金属酸化物半導体電極を作製した。
【０２２９】
対向電極として、フッ素をドープした酸化スズをコートし、更にその上に白金を担持した透明導電性ガラス板を用い、前記金属酸化物半導体電極と前記対向電極との間に、体積比が１：４であるアセトニトリル／炭酸エチレンの混合溶媒にテトラプロピルアンモニウムアイオダイドと沃素とを、それぞれの濃度が０．４６モル／リットル、０．０６モル／リットルとなるように溶解したレドックス電解質を入れた電荷移動層を作製して、太陽電池を作製した。
【０２３０】
太陽電池の側面をそれぞれ樹脂で封入した後、リード線を取り付けて、色素増感型太陽電池ＳＣ−１を作製した。
【０２３１】
《太陽電池ＳＣ−２の作製》
下記のようにして、図１に示すような色素増感型太陽電池を作製した。
【０２３２】
純水を１２５ｍｌ、メノウ乳鉢でよく磨り潰したチタン酸ストロンチウム粒子１を１２２ｇ、２０質量％ＰＥＧ水溶液を４３５ｍｌ準備し混合後、ミル分散機で分散し、金属酸化物のペーストを作成した。
【０２３３】
フッ素をドープした酸化スズをコートした透明導電性ガラス基板上に上記金属酸化物のペーストを塗布し、自然乾燥の後、５００℃で６０分間焼成して、基板上にチタン酸ストロンチウムの金属酸化物半導体層を形成した。半導体層の膜厚は１０μｍであった。
【０２３４】
その後、色素として、例示化合物１−１７を吸着させる工程以降は上記の太陽電池ＳＣ−１の作製方法と同様にして、太陽電池ＳＣ−２を作製した。
【０２３５】
《太陽電池ＳＣ−３〜ＳＣ−８の作製》
太陽電池ＳＣ−２の作製方法において、金属酸化物であるチタン酸ストロンチウム粒子、及び色素を表１に示す通りに用いた以外は太陽電池ＳＣ−２の作製方法と同様にして、太陽電池ＳＣ−３〜ＳＣ−８を作製した。ただし、金属酸化物及び色素の付き量は一定として金属半導体層を形成した。
【０２３６】
《太陽電池の光電変換特性評価》
上記で得られた太陽電池ＳＣ−１〜ＳＣ−７の各々にソーラーシミュレーター（ＪＡＳＣＯ（日本分光）製、低エネルギー分光感度測定装置ＣＥＰ−２５）により１００ｍＷ／ｍ2の強度の光を照射した時の短絡電流Ｊｓｃ（ｍＡ）及び開放電圧値Ｖｏｃ（Ｖ）を測定し、更に、得られた形状因子、変換効率を表１に示した。
【０２３７】
表１に示した値は、同じ構成及び作製方法の太陽電池３つずつ作成して評価した測定結果の平均値とした。
【０２３８】
得られた結果を表１に示す。
【０２３９】
【表１】
2008300044.tif 000026
【０２４０】
表１から分かるように、本発明の比表面積が２００ｍ2／ｇ〜３５０ｍ2／ｇのチタン酸アルカリ土類金属を含有する半導体電極を用い、更に、色素としてローダニン系色素を用いた場合、光電変換効率が向上し、特に優れた開放電圧が得られることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０２４１】
【図１】本発明の色素増感型太陽電池の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０２４２】
１  導電性基材
２  金属酸化物半導体
３  色素
４  電荷移動層
５  対向電極
【図１】
2008300044.tif 000029