(57)【要約】      （修正有）【課題】光電変換効率に優れる光電変換素子、および、かかる光電変換素子を備える電子機器を提供する。【解決手段】光電変換層は、ｎ型半導体層の表面に、下記一般式（１）で表される化合物を化学結合させてなる。2008159334.tif 000021［式中、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４は、それぞれ独立して、水素原子、または水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基を表し、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４のうちの少なくとも１つは、水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基を表す。また、８つのＲは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、同一であっても、異なっていてもよく、Ｙは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも１つ含む基を表す。］【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極および正極と、
前記負極と前記正極との間に設けられ、主として酸化物系無機半導体材料で構成された半導体層を含む光電変換層と、
前記半導体層に接触して設けられ、電子および正孔のうちの少なくとも一方を輸送する機能を有するキャリア輸送層とを有し、
前記光電変換層は、前記半導体層の表面に、下記一般式（１）で表される化合物を化学結合させてなることを特徴とする光電変換素子。
【化１】
2008159334.tif 000019
［式中、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４は、それぞれ独立して、水素原子、または水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基を表し、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４のうちの少なくとも１つは、水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基を表す。また、８つのＲは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、同一であっても、異なっていてもよく、Ｙは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも１つ含む基を表す。］
【請求項２】
前記光電変換層は、前記半導体層としてｎ型半導体材料で構成される第１の層を有する請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記第１の層に、色素が担持されている請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記色素は、その最高被占軌道のエネルギー順位が、前記一般式（１）で表される化合物の最低空軌道のエネルギー順位と、最高被占軌道のエネルギー順位との間に位置するものである請求項３に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記色素は、ルテニウム錯体、オスミウム錯体、鉄錯体、銅錯体および白金錯体のうちの少なくとも１種の金属錯体を主成分とするものである請求項４に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記金属錯体は、ピリジン環を含む配位子を有するものである請求項５に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記光電変換層は、前記半導体層としてｐ型半導体材料で構成される第２の層を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記第２の層に、色素が担持されている請求項７に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記色素は、その最高被占軌道のエネルギー順位が、前記一般式（１）で表される化合物の最高被占軌道のエネルギー順位より低いものである請求項８に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記色素は、クマリン系色素およびメチン系色素のうちの少なくとも一方を主成分とするものである請求項９に記載の光電変換素子。
【請求項１１】
前記キャリア輸送層が、下記一般式（２）で表される化合物を含む材料で構成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の光電変換素子。
【化２】
2008159334.tif 000020
［式中、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４は、それぞれ独立して、水素原子または置換もしくは無置換の直鎖アルキル基を表し、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも１つは、炭素数３〜８の置換もしくは無置換の直鎖アルキル基を表し、その他のものは、水素原子、メチル基またはエチル基を表す。また、８つのＲは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、同一であっても、異なっていてもよく、Ｙは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも１つ含む基を表す。］
【請求項１２】
前記光電変換層は、前記半導体層としてｎ型半導体材料で構成される第１の層と、前記半導体層としてｐ型半導体材料で構成される第２の層とを有し、
前記キャリア輸送層は、前記第１の層と、前記第２の層との間に位置し、
前記一般式（２）で表される化合物は、その最低空軌道のエネルギー順位が、前記第１の層の最低空軌道のエネルギー順位と前記第２の層の最低空軌道のエネルギー順位との間に位置し、その最高被占軌道のエネルギー順位が、前記第１の層の最高被占軌道のエネルギー順位と前記第２の層の最高被占軌道のエネルギー順位との間に位置するものである請求項１１に記載の光電変換素子。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の光電変換素子を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
前記光電変換素子に生じた起電力により、当該電子機器が備える能動部品の全部または一部が駆動する請求項１３に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アモルファスシリコン太陽電池に代わるものとして、色素増感型太陽電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の太陽電池（光電変換素子）は、陽極と陰極との間に、正孔輸送層と、色素層と、電子輸送層とを介挿してなり、色素層で発生した正孔および電子を、それぞれ正孔輸送層および電子輸送層を介して取り出すよう構成されている。
【０００３】
このような太陽電池では、色素層と、正孔輸送層や電子輸送層との間において、キャリアが効率よく受け渡されることが重要となる。すなわち、各層同士間において、キャリアが円滑に受け渡しされることが重要となる。
かかる観点から、現状、太陽電池の特性（例えば、光電変換効率）の向上を図ることを目的として、種々の研究・検討がなされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３５２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、光電変換効率に優れる光電変換素子、および、かかる光電変換素子を備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光電変換素子は、負極および正極と、
前記負極と前記正極との間に設けられ、主として酸化物系無機半導体材料で構成された半導体層を含む光電変換層と、
前記半導体層に接触して設けられ、電子および正孔のうちの少なくとも一方を輸送する機能を有するキャリア輸送層とを有し、
前記光電変換層は、前記半導体層の表面に、下記一般式（１）で表される化合物を化学結合させてなることを特徴とする。
【化１】
2008159334.tif 000002
［式中、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４は、それぞれ独立して、水素原子、または水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基を表し、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４のうちの少なくとも１つは、水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基を表す。また、８つのＲは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、同一であっても、異なっていてもよく、Ｙは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも１つ含む基を表す。］
【０００７】
かかる一般式（１）で表される化合物は、置換基Ｚ１、置換基Ｚ２、置換基Ｚ３および置換基Ｚ４として、水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基を有する。このため、この反応性基が半導体層の表面に露出する水酸基と反応し、これにより、一般式（１）で表される化合物は、半導体層の表面に化学結合する。
また、一般式（１）で表される化合物の主骨格は、共役系の化学構造を有するため、その特有な電子雲の広がりにより、優れたキャリア輸送能を有する。
これらのことから、この一般式（１）で表される化合物は、受光により発生したキャリアをすばやく受け取り、キャリア輸送層に受け渡すことができる。これにより、例えば半導体層等において、正孔と電子との再結合が生じるのを防止または抑制することができ、結果として、光電変換素子の光電変換効率を向上することができる。
【０００８】
本発明の光電変換素子では、前記光電変換層は、前記半導体層としてｎ型半導体材料で構成される第１の層を有することが好ましい。
これにより、半導体層が電子を負極まで輸送する機能を有するものとなる。
本発明の光電変換素子では、前記第１の層に、色素が担持されていることが好ましい。
これにより、光電変換に可視光を利用することができるようになる。
【０００９】
本発明の光電変換素子では、前記色素は、その最高被占軌道のエネルギー順位が、前記一般式（１）で表される化合物の最低空軌道のエネルギー順位と、最高被占軌道のエネルギー順位との間に位置するものであることが好ましい。
これにより、色素で発生した正孔を確実に正極側に移動（分離）することができる。
本発明の光電変換素子では、前記色素は、ルテニウム錯体、オスミウム錯体、鉄錯体、銅錯体および白金錯体のうちの少なくとも１種の金属錯体を主成分とするものであることが好ましい。
これらの色素は、その最高被占軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー順位が、前記一般式（１）で表される化合物の最低空軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー順位と最高被占軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー順位との間に位置するものである。
【００１０】
本発明の光電変換素子では、前記金属錯体は、ピリジン環を含む配位子を有するものであることが好ましい。
前記一般式（１）で表される化合物がその主骨格にフェニルアミン構造を有するため、このフェニルアミン構造と、ピリジン環を含む配位子との親和性が高い。したがって、色素として、ピリジン環を含む配位子を有する金属錯体を用いることにより、色素と一般式（１）で表される化合物との密着性（親和性）が向上する。このため、色素で発生した正孔を正孔輸送層に円滑に受け渡すことができる。その結果、光電変換素子の光電変換効率がより向上する。
【００１１】
本発明の光電変換素子では、前記光電変換層は、前記半導体層としてｐ型半導体材料で構成される第２の層を有することが好ましい。
これにより、半導体層が正孔を正極まで輸送する機能を有するものとなる。
本発明の光電変換素子では、前記第２の層に、色素が担持されていることが好ましい。
これにより、光電変換に可視光を利用することができるようになる。
【００１２】
本発明の光電変換素子では、前記色素は、その最高被占軌道のエネルギー順位が、前記一般式（１）で表される化合物の最高被占軌道のエネルギー順位より低いものであることが好ましい。
これにより、色素で発生した正孔を確実に正極側に移動（分離）することができる。
本発明の光電変換素子では、前記色素は、クマリン系色素およびメチン系色素のうちの少なくとも一方を主成分とするものであることが好ましい。
これらの色素は、その最高被占軌道のエネルギー順位が、前記一般式（１）で表される化合物の最高被占軌道のエネルギー順位より低いものである。
【００１３】
本発明の光電変換素子では、前記キャリア輸送層が、下記一般式（２）で表される化合物を含む材料で構成されていることが好ましい。
【化２】
2008159334.tif 000003
［式中、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４は、それぞれ独立して、水素原子または置換もしくは無置換の直鎖アルキル基を表し、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも１つは、炭素数３〜８の置換もしくは無置換の直鎖アルキル基を表し、その他のものは、水素原子、メチル基またはエチル基を表す。また、８つのＲは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、同一であっても、異なっていてもよく、Ｙは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも１つ含む基を表す。］
【００１４】
一般式（２）で表される化合物は、常温で高い粘着性を有する。このため、一般式（２）で表される化合物を含む材料も、常温で粘着性を有する。かかる材料の作用により、得られるキャリア輸送層は、光電変換層および電極（正極または負極）との間に高い密着性が得られる。これにより、光電変換層で発生したキャリアを電極側に円滑に移動させることができる。その結果、光電変換素子は、光電変換効率に優れたものとなる。
また、キャリア輸送層は、実質的に液性成分（溶媒または分散媒）を含まないため、この液性成分の揮発により、光電変換素子に特性の変化（劣化）が生じるのを好適に防止することができる。すなわち、光電変換素子は、耐久性にも優れたものとなる。
【００１５】
本発明の光電変換素子では、前記光電変換層は、前記半導体層としてｎ型半導体材料で構成される第１の層と、前記半導体層としてｐ型半導体材料で構成される第２の層とを有し、
前記キャリア輸送層は、前記第１の層と、前記第２の層との間に位置し、
前記一般式（２）で表される化合物は、その最低空軌道のエネルギー順位が、前記第１の層の最低空軌道のエネルギー順位と前記第２の層の最低空軌道のエネルギー順位との間に位置し、その最高被占軌道のエネルギー順位が、前記第１の層の最高被占軌道のエネルギー順位と前記第２の層の最高被占軌道のエネルギー順位との間に位置するものであることが好ましい。
これにより、光の利用効率が高くなることから、光電変換素子の光電変換効率がさらに向上する。
【００１６】
本発明の電子機器は、本発明の光電変換素子を備えることを特徴とする。
これにより、性能に優れる電子機器が得られる。
本発明の電子機器では、前記光電変換素子に生じた起電力により、当該電子機器が備える能動部品の全部または一部が駆動することが好ましい。
これにより、性能に優れる電子機器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の光電変換素子について、図示の好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合を一例に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の第１実施形態を示す部分断面図、図２は、図１に示す太陽電池の厚さ方向の中央部付近の断面を示す拡大図、図３は、図１に示す太陽電池における電子および正孔の移動の概念図である。なお、以下では、説明の都合上、図１および図２中、上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
【００１８】
図１に示すように、太陽電池（光電変換素子）１Ａは、負極（陰極）３が設けられた下基板２と、正極（陽極）６が設けられた上基板７と、負極３と正極６との間に、負極３側から以下の順で設けられた光電変換層（第１の層）４Ａおよび正孔輸送層（キャリア輸送層）５Ａと、光電変換層４Ａおよび正孔輸送層５Ａを封止する封止部８とを有している。また、光電変換層４Ａは、本実施形態では、ｎ型半導体層４１Ａと、一般式（１）で表される化合物と、色素４２Ａとで構成されている。さらに、太陽電池１Ａには、外部回路１０が接続されている。
【００１９】
太陽電池１Ａでは、図２および図３に示すように、光電変換層４Ａに光が入射すると、主に色素４２Ａにおいて、電子が励起され、電子（ｅ−）と正孔（ｈ＋）とが発生する。そして、電子は、ｎ型半導体層４１Ａを介して負極３へ移動し、正孔は、一般式（１）で表される化合物および正孔輸送層５Ａを介して正極６へ移動することにより、負極３と正極６との間に、電位差（光起電力）が生じる。その結果、外部回路１０に、電流（光励起電流）が流れることとなる。
【００２０】
下基板２および上基板７は、それぞれ、負極３および正極６を支持するとともに、太陽電池１Ａ全体を保護し、その形状を維持するものである。
下基板２および上基板７の構成材料としては、それぞれ、例えば、ガラス材料、セラミックス材料、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような樹脂材料、アルミニウムのような金属材料等が挙げられる。
また、下基板２および上基板７の平均厚さは、その構成材料、太陽電池１Ａの用途等により適宜設定される。
【００２１】
なお、本実施形態の太陽電池１Ａでは、図１に示すように、上基板７側から、例えば、太陽光等の光（以下、単に「光」と言う。）を入射させて（照射して）使用する。このため、上基板７および正極６は、好ましくは実質的に透明（無色透明、着色透明または半透明）とされる。
下基板２の上面には、負極３が設けられ、上基板７の下面には、正極６が設けられている。これらの負極３および正極６には、それぞれ、外部回路１０の導線１１の一端が接続されている。
【００２２】
負極３および正極６の構成材料としては、それぞれ、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、フッ素原子を含有する酸化錫（ＦＴＯ）、酸化インジウム（ＩＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）のような金属酸化物材料、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、銀、金、銅、モリブデン、チタン、タンタルまたはこれらを含む合金のような金属材料、黒鉛のような炭素材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば、複数層の積層体等として）用いることができる。
また、負極３および正極６の平均厚さは、それぞれ、その構成材料等により適宜設定され、特に限定されない。
負極３上（負極３の下基板２と反対側の面）には、光電変換層４Ａが設けられている。
【００２３】
本実施形態では、図２に示すように、光電変換層４Ａは、複数の半導体粒子４１１Ａで構成されたｎ型半導体層４１Ａと、半導体粒子４１１Ａ（ｎ型半導体層４１Ａ）の表面に化学結合した一般式（１）で表される化合物と、半導体粒子４１１Ａの表面に担持された色素４２Ａとで構成されている。このように、光電変換層４Ａが色素４２Ａを含有する構成とすることにより、光電変換に可視光を利用することができるようになる。
【００２４】
ｎ型半導体層４１Ａは、色素４２Ａで発生した電子を負極３まで輸送する機能を有するものであり、半導体粒子４１１Ａは、電子輸送能に優れた酸化物系無機半導体材料（ｎ型半導体材料）を主材料として構成されている。
この酸化物系無機半導体材料（電子輸送材料）としては、特に限定されないが、例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。酸化物系無機半導体材料を主材料とする半導体粒子４１１Ａは、その表面に水酸基を露出する。このため、一般式（１）で表される化合物（以下、単に「化合物（１）」と言う。）が有する反応性基（例えば、水酸基、カルボン酸基、アルコキシシリル基、ハロゲノシリル基等）が水酸基と反応することにより、半導体粒子４１１Ａ（ｎ型半導体層４１Ａ）の表面に化合物（１）を化学結合させることができる。
【００２５】
また、ｎ型半導体層４１Ａは、図２（ａ）に示すように、複数の半導体粒子４１１Ａが互いに接合されて構成され、全体として多孔質状態となっていてもよいし、図２（ｂ）に示すように、複数の半導体粒子４１１Ａが互いに独立して構成されていてもよい。
前者の場合、ｎ型半導体層４１Ａにおいて、電子の移動がより円滑に行われることとなる。その結果、太陽電池１Ａの光電変換効率（発電効率）を向上させることができる。
【００２６】
一方、後者の場合、ｎ型半導体層４１Ａを、高温プロセスを経ることなく形成し得る。このため、下基板２の構成材料の選択の幅が広がる。また、負極３の熱による変質（または劣化）を防止することができ、太陽電池１Ａの光電変換効率の低下を防止することができる。なお、後述するが、本実施形態において、正孔輸送層５Ａを構成する一般式（２）で表される化合物を含む材料は、常温で粘着性を有する。このため、半導体粒子４１１Ａの散逸を防止して、すなわち半導体粒子４１１Ａを固定して、光電変換層４Ａの形状を保持することができる。
【００２７】
半導体粒子４１１Ａの平均粒径は、特に限定されないが、１〜２５０ｎｍ程度であるのが好ましく、５〜１５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。これにより、ｎ型半導体層４１Ａの表面積を十分に確保することができ、ｎ型半導体層４１Ａが担持（結合）する色素４２Ａや一般式（１）で表される化合物（１）の量を十分に増大させることができる。また、光電変換層４Ａと正孔輸送層５Ａとの接触面積を十分に確保することもできる。
【００２８】
ｎ型半導体層４１Ａの空孔率（ｎ型半導体層４１Ａにおいて、半導体粒子４１１Ａ同士の間に存在する間隙が占める割合）は、特に限定されないが、５〜９０％程度であるのが好ましく、１５〜５０％程度であるのがより好ましい。ｎ型半導体層４１Ａ（光電変換層４Ａ）の空孔率を、前記範囲に設定することにより、ｎ型半導体層４１Ａに担持される色素４２Ａや一般式（１）で表される化合物（１）の量を十分に大きくすることができる。その結果、太陽電池１Ａの光電変換効率をより向上させることができる。
【００２９】
また、光電変換層４Ａ（ｎ型半導体層４１Ａ）の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜３００μｍ程度であるのが好ましく、０．５〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。
このｎ型半導体層４１Ａの表面には、下記一般式（１）で表される化合物が化学結合している。
【００３０】
【化３】
2008159334.tif 000004
［式中、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４は、それぞれ独立して、水素原子、または水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基を表し、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４のうちの少なくとも１つは、水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基を表す。また、８つのＲは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、同一であっても、異なっていてもよく、Ｙは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも１つ含む基を表す。］
【００３１】
かかる一般式（１）で表される化合物（以下、「化合物（１）」言うこともある。）は、置換基Ｚ１、置換基Ｚ２、置換基Ｚ３および置換基Ｚ４（以下、これらのものを総称して、「置換基Ｚ」と言うこともある。）として、水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基を有する。このため、この置換基Ｚがｎ型半導体層４１Ａの表面に露出する水酸基と反応し、これにより、化合物（１）は、ｎ型半導体層４１Ａの表面に化学結合している。その結果、ｎ型半導体層４１Ａの表面に担持された色素４２Ａとの離間距離が適切な距離に保たれることとなる。
【００３２】
また、化合物（１）の主骨格は、共役系の化学構造を有するため、その特有な電子雲の広がりにより、この化合物（１）は、優れた正孔輸送能（正孔輸送性）を有する。
これらのことから、この化合物（１）は、色素４２Ａで発生した正孔をすばやく受け取り、正孔輸送層５Ａに受け渡すことができる。これにより、色素４２Ａやｎ型半導体層４１Ａ等において、正孔と電子との再結合が生じるのを防止または抑制することができ、結果として、太陽電池１Ａの光電変換効率を向上することができる。
【００３３】
ここで、反応性基としては、例えば、水酸基、カルボン酸基、アルコキシシリル基、ハロゲノシリル基等が挙げられる。
また、水酸基と反応し得る反応性基を有する置換基（以下、略して「反応性置換基」と言うこともある。）の反応性基以外の部分、すなわち主骨格と反応性基とを連結する連結部の構造は、例えば、直鎖状または分枝状の炭化水素鎖、炭化水素環、芳香族環および複素環等のうちの１つまたはこれらを組み合わせた構造が挙げられる。
【００３４】
この反応性置換基の好適な例としては、末端に水酸基を備える直鎖アルキル基（水酸化直鎖アルキル基）、好ましくは炭素数３〜６の水酸化直鎖アルキル基、特に、炭素数３または４の水酸化直鎖アルキル基が挙げられる。置換基Ｚとして、かかる水酸化直鎖アルキル基を有する化合物（１）は、常温で粘着性を有するが、比較的低温で高い流動性を示すようになる。このため、化合物（１）をｎ型半導体層４１Ａに付与する際に、化合物（１）を溶媒に溶解する必要がないので、取り扱いが容易である。また、太陽電池１Ａの製造コストの削減を図ることができる。さらに、化合物（１）と、色素４２Ａとの間の離間距離がより適切な大きさに保たれて、これら同士の間における正孔の受け渡しをより円滑に行うことができる。
【００３５】
また、この化合物（１）において、４つの置換基Ｚのうちの少なくとも１つ、好ましくは２つが反応性置換基とされる。これにより、化合物（１）をｎ型半導体層４１Ａの表面により確実に化学結合させることができる。具体的には、２つの置換基Ｚを反応性置換基とすることにより、化合物（１）は、その主骨格に平面性が高い構造を有するため、ｎ型半導体層４１Ａの表面に対して、垂直または若干傾いた状態で化学結合する。このため、ｎ型半導体層４１Ａの表面へ化合物（１）を必要かつ十分な量で結合させやすくなる。
この場合、２つの置換基Ｚは、ほぼ同一の炭素数のものであるのが好ましく、同一の炭素数のものであるのがより好ましい。
【００３６】
また、置換基Ｚは、ベンゼン環の２位から６位のいずれの位置に結合してもよいが、特に、３位、４位または５位のうちのいずれかに結合しているのが好ましい。
なお、化合物（１）のは、ｎ型半導体層４１Ａの表面の全体を被覆するようにして化学結合していてもよいが、図２に示すように、ｎ型半導体層４１Ａの表面の一部が露出するように疎な状態で化学結合しているのが好ましい。かかる状態で化合物（１）がｎ型半導体層４１Ａの表面に化学結合することにより、色素４２Ａから正孔輸送層５Ａへの正孔の受け渡しがより円滑に行われるようになる。その結果、太陽電池１Ａの光電変換効率がより向上する。
【００３７】
次に、化合物（１）において、正孔（キャリア）の輸送に寄与する主骨格について説明する。
置換基Ｒは、水素原子、メチル基またはエチル基であり、置換基Ｒは、置換基Ｚの炭素数に応じて選択するようにすればよい。例えば、置換基Ｚの炭素数が大きい場合には、置換基Ｒとしては、水素原子を選択し、置換基Ｘの炭素数が小さい場合には、置換基Ｒとしては、メチル基もしくはエチル基を選択するようにすればよい。
【００３８】
基Ｙは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも１つ含むものであればよいが、特に、炭素原子と水素原子とで構成されているものが好ましい。これにより、化合物（１）同士の間におけるキャリアの受け渡しが確実に行われる。このため、正孔輸送層５Ａは、優れた正孔輸送性を発揮するものとなる。
具体的には、芳香族炭化水素環を少なくとも１つ含む構造としては、例えば、下記化４で表されるものが挙げられる。
【００３９】
【化４】
2008159334.tif 000005
【００４０】
また、基Ｙの総炭素数は、６〜３０であるのが好ましく、１０〜２５であるのがより好ましく、１０〜２０であるのがさらに好ましい。
さらに、基Ｙにおいて、芳香族炭化水素環の数は、１〜５であるのが好ましく、２〜５であるのがより好ましく、２または３であるのがさらに好ましい。
これらのことを考慮すると、化合物（１）において、基Ｙとしては、ビフェニレン基またはその誘導体が特に好ましい構造である。
これにより、色素４２Ａと化合物（１）との間における正孔の受け渡しがより確実に行われるようになる。
【００４１】
また、基Ｙにおいて、芳香族炭化水素環に置換基を導入する場合、この置換基としては、基Ｙの平面性を維持し得るものであれば、特に限定されないが、炭素数１〜３の直鎖アルキル基であるのが好ましく、メチル基またはエチル基であるのがより好ましい。
また、ｎ型半導体層４１Ａの表面には、色素４２Ａが担持されており、主としてこの色素４２Ａにおいて、電子が励起され、電子と正孔とが発生する。
【００４２】
色素４２Ａとしては、特に限定されないが、例えば、ルテニウム錯体、オスミウム錯体、鉄錯体、銅錯体、白金錯体のような金属錯体系色素（金属錯体）、シアニン色素（例えば、下記化５参照）およびメロシアニン色素（例えば、下記化６参照）等のメチン系色素、マーキュロクロム系色素、キサンテン系色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、アゾ系色素、クマリン系色素、ハイビスカス色素、ブラックベリー色素、ラズベリー色素、ザクロ果汁色素、クロロフィル系色素のような有機系色素等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
【化５】
2008159334.tif 000006
【００４４】
【化６】
2008159334.tif 000007
【００４５】
また、色素４２Ａは、図３に示すように、その最高被占軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー順位が、前記一般式（１）で表される化合物の最低空軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー順位と最高被占軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー順位との間に位置するものであるのが好ましい。これにより、色素４２Ａで発生した正孔を確実に正極６側に移動（分離）することができる。
【００４６】
このため、色素４２Ａとしては、前述したものの中でも、特に、ルテニウム錯体、オスミウム錯体、鉄錯体、銅錯体および白金錯体のうちの少なくとも１種の金属錯体を主成分とするものが好適に用いられる。これらの色素４２Ａは、前記条件を満足するものである。
これらの金属錯体が有する配位子としては、例えば、ピリジン系、ビピリジン系、キノリン系、フェナントロリン系、β−ジケトナート系等の配位子、またはこれらの配位子に各種置換基が導入されたものが挙げられる。
【００４７】
これらの中でも、配位子は、ピリジン系、ビピリジン系等のピリジン環を含むものが好ましい。かかる配位子を有する金属錯体は、一般式（１）で表される化合物や、後述する正孔輸送層５Ａに用いられる一般式（２）で表される化合物に対して高い親和性を有する。これは、一般式（１）および（２）で表される化合物がその主骨格にフェニルアミン構造を有するが、このフェニルアミン構造と、ピリジン環を含む配位子との親和性が高いことに起因する。したがって、色素４２Ａとして、ピリジン環を含む配位子を有する金属錯体を用いることにより、色素４２Ａと一般式（１）で表される化合物や正孔輸送層５Ａ（一般式（２）で表される化合物）との密着性（親和性）が向上する。このため、色素４２Ａで発生した正孔を、一般式（１）で表される化合物を介して、正孔輸送層５Ａに円滑に受け渡すことができる。その結果、太陽電池１Ａの光電変換効率がより向上する。
【００４８】
また、色素４２Ａに対して、例えば、水酸基、カルボン酸基、アルコキシシリル基、ハロゲノシリル基等を導入すると、色素４２Ａをｎ型半導体層４１Ａの表面に化学結合させることができる。このため、色素４２Ａで発生した電子をｎ型半導体層４１Ａに円滑に受け渡すことができる。その結果、太陽電池１Ａの光電変換効率がより向上する。
さらに、金属錯体は、中心金属に直接配位する各種置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、シアノ基またはチオシアネート基が好適である。シアノ基またはチオシアネート基が中心金属に配位した金属錯体は、その分子構造が安定化する。このため、かかる金属錯体は、経時的に劣化し難くなり、その結果、太陽電池１Ａの長寿命化に寄与する。
このような金属錯体としては、例えば、下記化７〜９で表されるものが好適である。
【００４９】
【化７】
2008159334.tif 000008
【００５０】
【化８】
2008159334.tif 000009
【００５１】
【化９】
2008159334.tif 000010
【００５２】
このような光電変換層４Ａの外周部を囲んで、下基板２と上基板７との間には、封止部８が設けられている。この封止部８は、下基板２と上基板７との間隔を規定するスペーサとしても機能する。
この封止部８により、太陽電池１Ａの内部への水分等の侵入を防止して、光電変換層４Ａおよび正孔輸送層５Ａの変質（または劣化）を好適に防止することができる。また、太陽電池１Ａの形状および強度を維持することができる。
【００５３】
封止部８は、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等で構成することができる。また、かかる構成材料は、スペーサ部材（スペーサ粒子）を含有してもよい。
封止部８で囲まれる空間内には、正孔輸送層５Ａが設けられている。換言すれば、光電変換層４Ａの上面（負極３と反対側の面）を覆うように正孔輸送層５Ａが設けられている。この正孔輸送層５Ａは、一般式（１）で表される化合物を介して注入された正孔を正極６まで輸送する機能を有するものである。
【００５４】
また、本実施形態では、正孔輸送層５Ａは、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ｎ型半導体層４１Ａ（光電変換層４Ａ）を構成する半導体粒子４１１Ａ同士の間隙の一部に充填されて（浸透して）いる。これにより、光電変換層４Ａ（色素４２Ａ）と正孔輸送層５Ａとの接触面積を十分に確保することができる。その結果、太陽電池１Ａは、光電変換効率に優れたものとなる。
この正孔輸送層５Ａは、液体状、ゲル状または固体状のいずれであってもよく、例えば、電解質、有機系または無機系の半導体材料（ｐ型半導体材料）等で構成することができる。
【００５５】
具体的には、電解質で構成される液体状の正孔輸送層５Ａは、例えば、Ｉ／Ｉ3系、Ｆ／Ｆ3系のようなハロゲン系、キノン／ハイドロキノン系等のレドックス電解質の１種または２種以上を組み合わせたものを、例えば各種水、アセトニトリル、ポリエチレングリコール等の溶媒に溶解した電解質溶液で構成することができる。
また、電解質で構成されるゲル状の正孔輸送層５Ａは、例えば、前述のような電解質をゲル状の基材（ゲル基材）中に保持させたもので構成することができる。
【００５６】
また、半導体材料で構成される正孔輸送層５Ａは、例えば、有機系のものとして、例えば、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体またはこれらの誘導体のような有機ポリマーや、アリールアミン、ナフタレン、アントラセン、ジフェニルメタン、オリゴチオフェン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体のような有機低分子等のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられ、無機系のものとして、例えば、ＣｕＩ、ＡｇＩ、ＡｇＢｒおよびＣｕＳＣＮ等のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
これらの中でも、本実施形態のように、ｎ型半導体層４１Ａが半導体粒子４１１Ａで構成され、この半導体粒子４１１Ａ同士の間隙の一部に正孔輸送層５Ａが充填されている場合、正孔輸送層５Ａは、下記一般式（２）で表される化合物を含む材料で構成するのが好ましい。
【００５７】
【化１０】
2008159334.tif 000011
［式中、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４は、それぞれ独立して、水素原子または置換もしくは無置換の直鎖アルキル基を表し、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも１つは、炭素数３〜８の置換もしくは無置換の直鎖アルキル基を表し、その他のものは、水素原子、メチル基またはエチル基を表す。また、８つのＲは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、同一であっても、異なっていてもよく、Ｙは、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を少なくとも１つ含む基を表す。］
【００５８】
かかる一般式（２）で表される化合物（以下、「化合物（２）」言うこともある。）は、常温で高い粘着性を有する。このため、化合物（２）を含む材料（以下、「正孔輸送層材料」と言うこともある。）も、常温で粘着性を有する。この正孔輸送層材料の作用により、得られる正孔輸送層５Ａは、光電変換層４Ａおよび正極６との間に高い密着性が得られる。また、半導体粒子４１１Ａ同士の固定を強化する機能を発揮する。これにより、色素４２Ａ（光電変換層４Ａ）で発生した正孔を正極６側に円滑に移動させることができる。その結果、太陽電池１Ａは、光電変換効率に優れたものとなる。
【００５９】
また、化合物（２）は、加熱することにより、高い流動性を示すようになる。このため、後述する太陽電池１Ａの製造方法において、正孔輸送層５Ａを形成する際に、正孔輸送層材料を加熱して溶融状態とし、光電変換層４Ａに供給することにより、その内部（半導体粒子４１１Ａ同士の間の間隙）にまで、浸透（充填）させることができる。その結果、光電変換層４Ａと正孔輸送層５Ａとの間に、十分な接触面積を確保することができる。
【００６０】
化合物（２）において、置換基Ｘ１、置換基Ｘ２、置換基Ｘ３および置換基Ｘ４（以下、これらのものを総称して、「置換基Ｘ」と言うこともある。）は、これらのうちの少なくとも１つ、好ましくは２つ、より好ましくは３つ、さらに好ましくは４つが炭素数３〜８の置換もしくは無置換の直鎖アルキル基（以下、単に「直鎖アルキル基」と言うこともある。）とされる。
【００６１】
かかる直鎖アルキル基を導入すること、また、その数が増加することにより、化合物（１）の融点およびガラス転移点（ガラス転移温度）が低下するようになる。また、置換基Ｘ同士の間に相互作用が生じるため、この化合物（２）の結晶化が抑制されるようになり、アモルファス状態となりやすくなる。これにより、正孔輸送層材料は、常温においてより高い粘着性を発揮するようになる。
【００６２】
また、化合物（２）の主骨格（化合物（２）の置換基Ｘを除く部分）は、共役系の化学構造を有するため、その特有な電子雲の広がりにより、この化合物（２）同士の間において正孔の円滑な受け渡しが行われる。これにより、正孔輸送層５Ａは、優れた正孔輸送能（正孔輸送性）を発揮する。
また、直鎖アルキル基の炭素数は、３〜６であるのがより好ましい。直鎖アルキル基の炭素数が小さくなり過ぎると、置換基Ｘ同士の相互作用が小さくなり、アモルファス化し難い化合物（２）となるおそれがある。その結果、正孔輸送層材料（正孔輸送層５Ａ）が、粘着性を十分に発揮できなくなるおそれがある。
【００６３】
一方、直鎖アルキル基の炭素数が大きくなり過ぎると、正孔輸送層５Ａ中において、化合物（２）の主骨格同士が接近しづらくなり、十分な正孔輸送能が得られないおそれがある。
換言すれば、直鎖アルキル基の炭素数を上述したような範囲内にすることにより、隣接する置換基Ｘ同士の相互作用がより確実に生じるようになるとともに、化合物（２）の主骨格同士の間における正孔の受け渡しがより確実に行われるようになる。その結果、正孔輸送層５Ａは、正孔輸送性および粘着性の双方をより好適に発揮するようになる。
【００６４】
また、直鎖アルキル基に置換基が導入されたもの（置換直鎖アルキル基）である場合、その置換基としては、シアノ基またはチオシアネート基であるのが好ましい。すなわち、化合物（２）において、置換基Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも１つは、シアノ基またはチオシアネート基で置換された炭素数３〜８の直鎖アルキル基であるのが好ましい。
【００６５】
前述のように、色素４２Ａには、例えば、前記化７〜９で表されるような金属錯体が好適に用いられるが、これらの金属錯体は、シアノ基またはチオシアネート基を有している。したがって、置換基Ｘとして、シアノ基またはチオシアネート基で置換された直鎖アルキル基を有する化合物（２）を用いることにより、色素４２Ａと正孔輸送層５Ａ（化合物（２））との親和性の向上が図られる。その結果、色素４２Ａと正孔輸送層５Ａとの密着性がより向上する。このため、色素４２Ａで発生した正孔を正孔輸送層５Ａにより円滑に受け渡すことができ、太陽電池１Ａの光電変換効率がさらに向上する。その結果、太陽電池１Ａの光電変換効率がさらに向上する。
さらに、置換基Ｘのうちの２つが、直鎖アルキル基である場合、置換基Ｘ１と置換基Ｘ３とが、直鎖アルキル基であるのが好ましい。これにより、置換基Ｘ同士の相互作用がより確実に生じるようになる。このため、正孔輸送層５Ａは、より好適に粘着性を発揮するようになる。
【００６６】
また、置換基Ｘのうちの複数が、直鎖アルキル基である場合、各置換基Ｘは、ほぼ同一の炭素数のものであるのが好ましく、同一の炭素数のものであるのがより好ましい。これにより、正孔輸送層５Ａ中において、化合物（２）同士、すなわち、その主骨格同士の離間距離にばらつきが生じるのを防止または抑制することができる。その結果、正孔輸送層５Ａの各部において正孔輸送性に偏りが生じるのを好適に防止することができる。換言すれば、正孔輸送層５Ａの各部において正孔輸送性がより均一となる。
【００６７】
また、置換基Ｘは、ベンゼン環の２位から６位のいずれの位置に結合してもよいが、特に、３位、４位または５位のうちのいずれかに結合しているのが好ましい。これにより、置換基Ｘ同士の相互作用がより確実に生じるようになる。また、化合物（２）同士をより適切な距離に離間させることができる。これにより、正孔輸送層５Ａは、より優れた正孔輸送性および粘着性を発揮するようになる。
【００６８】
なお、置換基Ｘのうち、直鎖アルキル基であるもの以外は、水素原子、メチル基またはエチル基を表すが、いずれの置換基を導入するかは、直鎖アルキル基の炭素数に応じて決定するようにすればよい。例えば、直鎖アルキル基の炭素数が大きい場合には、それ以外の置換基Ｘは、水素原子と、直鎖アルキル基の炭素数が小さい場合には、それ以外の置換基Ｘは、メチル基もしくはエチル基とすればよい。
【００６９】
また、化合物（２）は、その融点が６０〜１５０℃程度であるのが好ましく、６０〜１００℃程度であるのがより好ましい。これにより、正孔輸送層５Ａを形成する際に、比較的低温で正孔輸送層材料に流動性を生じさせることができる。このため、正孔輸送層材料の取り扱いが容易である。
また、化合物（２）は、そのガラス転移温度が１〜３０℃程度であるのが好ましく、５〜２０℃程度であるのがより好ましい。これにより、正孔輸送層材料が低温で固化するのを防止することができる。このため、正孔輸送層材料は、粘着性を有する過冷却状態を維持することができる。その結果、正孔輸送層５Ａの形成する際の操作をより容易に行うことができる。
【００７０】
なお、化合物（２）において、正孔（キャリア）の輸送に寄与する主骨格については、化合物（１）の主骨格と同様である。
このような正孔輸送層５Ａは、前述したように、正孔輸送層材料が常温で粘着性を有し、かつ比較的低温で流動性を有するものであることから、実質的に液性成分（溶媒または分散媒）を含まない状態とすることができる。そのため、この液性成分の揮発により、太陽電池１Ａに特性の変化（劣化）が生じるのを好適に防止することができる。すなわち、太陽電池１Ａは、耐久性にも優れたものとなる。
【００７１】
さらに、常温で粘着性を有し、かつ比較的低温で流動性を有する正孔輸送層材料の特性により、光電変換層４Ａと正孔輸送層５Ａとの間において、それらの熱膨張係数の差により、経時的に界面剥離が生じるのを好適に防止することができる。また、太陽電池１Ａの使用時には、素子全体の温度が上昇することから、正孔輸送層材料は流動性を示す。これにより、光電変換層４Ａと接触する化合物（２）が入れ替ることとなり、化合物（２）の経時的な変質・劣化を好適に防止または抑制することができる。かかる観点からも、太陽電池１Ａは、耐久性に優れたものとなる。
【００７２】
正孔輸送層５Ａ（正孔輸送層材料）は、化合物（２）以外の化合物を実質的に含まない組成であってもよく、化合物（２）と他の化合物とを含む組成であってもよい。したがって、正孔輸送層５Ａ中の化合物（２）の含有量は、７５ｗｔ％以上であるのが好ましく、８５ｗｔ％以上であるのがより好ましい。このような範囲であることにより、正孔輸送層５Ａは、前述したような効果をより顕著に発揮する。その結果、太陽電池１Ａの光電変換効率がさらに向上する。なお、この含有量の上限値は、１００ｗｔ％である。
【００７３】
また、正孔輸送層５Ａの平均厚さは、特に限定されないが、１〜５００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜３００μｍ程度であるのがより好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがさらに好ましい。
なお、化合物（２）は、図３に示すように、その最高被占軌道のエネルギー順位が、化合物（１）の最高被占軌道のエネルギー順位より高いものが好適に使用される。これにより、光電変換層４Ａで発生した正孔を円滑に正極６側に移動させることができるようになる。このため、太陽電池１Ａの光電変換効率をさらに向上させることができる。
【００７４】
このような太陽電池１Ａは、例えば、次のようにして製造することができる。
［１］  まず、下基板２および上基板７を用意する。
［２］  次に、これらの下基板２および上基板７上に、それぞれ負極３および正極６を形成する。
負極３および正極６は、それぞれ、例えば、蒸着法、スパッタリング法のような気相成膜法、印刷法のような液相成膜法等により形成することができる。
【００７５】
［３］  次に、負極３上に、ｎ型半導体層４１Ａを形成する。
このｎ型半導体層４１Ａは、半導体粒子４１１Ａと分散媒とを含有する半導体層形成用材料を負極４上に供給した後、分散媒を除去（乾燥）し、その後、必要に応じて、焼成することにより形成することができる。
半導体層形成用材料を負極４上に供給する方法としては、例えば、ディッピング法、滴下、ドクターブレード法、スピンコート法、刷毛塗り、スプレーコート法、ロールコート法等の各種塗布法を用いることができる。
【００７６】
分散媒としては、例えば、各種水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、酢酸エチル、エーテル、塩化メチレン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、分散媒を除去する方法としては、例えば、大気圧または減圧下に放置する方法や、空気、窒素ガス等の気体を吹き付ける方法等が挙げられる。
【００７７】
［４］  次に、ｎ型半導体層４１Ａ（半導体粒子４１１Ａ）に、化合物（１）を化学結合させる。
まず、化合物（１）を加熱する。これにより、化合物（１）は、溶融して流動性を有するようになる。
次に、流動性を有する（溶融状態の）化合物（１）をｎ型半導体層４１Ａに接触させる。これにより、ｎ型半導体層４１Ａの内部にまで、化合物（１）が浸透するとともに、そのその表面に化学結合する。
【００７８】
このとき、化合物（１）の溶融状態での粘度は、１〜５ｃＰ程度であるのが好ましく、１〜３ｃＰ程度であるのがより好ましい。これにより、溶融状態の化合物（１）をｎ型半導体層４１Ａの深い部分にまでより確実に到達させることができるようになり、十分な量の化合物（１）をｎ型半導体層４１Ａに化学結合させることができる。
なお、流動性を有する化合物（１）をｎ型半導体層４１Ａに接触させる方法としては、次工程［５］で説明する色素含有液を接触させる方法と同様のものを用いることができる。
【００７９】
［５］  次に、ｎ型半導体層４１Ａ（半導体粒子４１１Ａ）に、色素４２Ａを担持させる。
この色素４２Ａは、ｎ型半導体層４１Ａに色素４２Ａを含有する色素含有液を接触させた後、溶媒（または分散媒）を除去することにより形成することができる。
ｎ型半導体層４１Ａに色素含有液を接触させる方法としては、例えば、色素含有液中にｎ型半導体層４１Ａまで形成された下基板２を浸漬する方法（浸漬法）、ｎ型半導体層４１Ａに色素含有液を塗布する方法（塗布法）、ｎ型半導体層４１Ａに色素含有液をシャワー状に供給する方法等が挙げられる。
溶媒（または分散媒）およびそれを除去する方法としては、前記工程［３］と同様とすることができる。
【００８０】
［６］  次に、正孔輸送層材料を供給する注入口を残して封止部８を形成する。
まず、光電変換層４Ａと正極６とを対向配置し、光電変換層４Ａの外周部を囲むように、封止部８を形成する。なお、このとき、注入口を形成しておく。
また、本工程に先立って、外部回路１０の導線１１の両端を、それぞれ負極３および正極６に接続する。
【００８１】
［７］  次に、封止部８の内側に正孔輸送層５Ａを形成する。
まず、正孔輸送層材料（化合物（２））を加熱する。これにより、正孔輸送層材料は、溶融して流動性を有するようになる。
次に、流動性を有する（溶融状態の）正孔輸送層材料を、注入口を介して、封止部８の内側に注入する。これにより、光電変換層４Ａの内部、すなわち半導体粒子４１１Ａ同士の間隙にまで、正孔輸送層材料が浸透して、正孔輸送層５Ａが形成される。その結果、光電変換層４Ａ（色素４２Ａ）と正孔輸送層５Ａとの接触面積が十分に確保され、太陽電池１Ａは、光電変換効率に優れたものとなる。
このとき、正孔輸送層材料の溶融状態での粘度は、１〜５ｃＰ程度であるのが好ましく、１〜３ｃＰ程度であるのがより好ましい。これにより、溶融状態の正孔輸送層材料をｎ型半導体層４１Ａの深い部分にまでより確実に到達させることができるようになり、正孔輸送層５Ａと光電変換層４Ａとの接触面積をより確実に確保することができる。
［８］  次に、封入口を封止する。これにより、太陽電池１Ａが得られる。
【００８２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の第２実施形態を示す部分断面図、図５は、図４に示す太陽電池の厚さ方向の中央部付近の断面を示す拡大図、図６は、図６は、図４に示す太陽電池における電子および正孔の移動の概念図である。なお、以下では、説明の都合上、図４および図５中、上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
【００８３】
以下、第２実施形態の光電変換素子について説明するが、前記第１実施形態の光電変換素子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図４に示す太陽電池１Ｂは、負極３と正極６との間に、負極３側から電子輸送層（キャリア輸送層）５Ｂおよび光電変換層（第２の層）４Ｂが、この順で設けられている。
光電変換層４Ｂの構成は、前記第１実施形態の光電変換層４Ａの構成とほぼ同様である。すなわち、図５に示すように、光電変換層４Ｂは、複数の半導体粒子４１１Ｂで構成されたｐ型半導体層４１Ｂと、半導体粒子４１１Ｂ（ｐ型半導体層４１Ｂ）の表面に化学結合した化合物（１）（以下、説明の都合上、光電変換層４Ｂに含まれる化合物（１）を「化合物（１’）」と言う。）と、半導体粒子４１１Ｂの表面に担持された色素４２Ｂとで構成されている。
【００８４】
ｐ型半導体層４１Ｂは、色素４２Ｂで発生した正孔を正極６まで輸送する機能を有するものであり、半導体粒子４１１Ｂは、正孔輸送能に優れた酸化物系無機半導体材料（ｐ型半導体材料）を主材料として構成されている。
この酸化物系無機半導体材料（正孔輸送材料）としては、特に限定されないが、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｒｈ、Ｇａ、Ｓｒのうちの少なくとも１種を含む酸化物材料、または、これらの酸化物材料にＬｉやＮを添加した材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００８５】
これらの酸化物系無機半導体材料は、特に高い正孔輸送性（正孔輸送能）を有するため、これらに対して相対的に電子輸送性の高い前記化合物（２）を含む材料で電子輸送層５Ｂを構成することができる。なお、電子輸送層５Ｂは、電解質、有機または無機の半導体材料（ｎ型半導体材料）で構成することもできる。
また、本実施形態においても、ｐ型半導体層４１Ｂは、図５（ａ）に示すように、複数の半導体粒子４１１Ｂが互いに接合されて構成され、全体として多孔質状態となっていてもよいし、図５（ｂ）に示すように、複数の半導体粒子４１１Ｂが互いに独立して構成されていてもよい。
【００８６】
かかる構成の太陽電池１Ｂにおいて、化合物（１’）は、色素４２Ｂで発生した正孔をすばやく受け取り、ｐ型半導体層４１Ｂに受け渡すことができるものが好適に選択される。これにより、色素４２Ｂや電子輸送層５Ｂ等において、正孔と電子との再結合が生じるのを防止または抑制することができ、結果として、太陽電池１Ｂの光電変換効率を向上することができる。
【００８７】
色素４２Ｂは、図６に示すように、その最高被占軌道のエネルギー順位が、前記化合物（１’）の最高被占軌道のエネルギー順位より低いものであるのが好ましい。これにより、色素４２Ａで発生した正孔を確実に正極６側に移動（分離）することができる。
このため、色素４２Ｂとしては、前述した色素４２Ａの中でも、特に、クマリン系色素およびメチン系色素のうちの少なくとも一方を主成分とするものが好ましい。これらの色素４２Ｂは、前記条件を満足するものである。
なお、化合物（２）は、図６に示すように、その最低空軌道のエネルギー順位が、化合物（１’）の最低空軌道のエネルギー順位より低いものが好適に使用される。これにより、光電変換層４Ｂで発生した電子を円滑に負極３側に移動させることができるようになる。このため、太陽電池１Ｂの光電変換効率をさらに向上させることができる。
【００８８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の第３実施形態について説明する。
図７は、本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の第３実施形態を示す部分断面図、図８は、図７に示す太陽電池における電子および正孔の移動の概念図である。なお、以下では、説明の都合上、図７中、上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
【００８９】
以下、第３実施形態の光電変換素子について説明するが、前記第１および第２実施形態の光電変換素子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図７に示す太陽電池１Ｃは、負極３と正極６との間に、負極３側に光電変換層（第１の層）４Ａが、正極６側に光電変換層（第２の層）４Ｂが設けられ、さらに、これら光電変換層４Ａ、４Ｂ同士の間にキャリア輸送層５Ｃが設けられている。すなわち、図７に示す太陽電池１Ｃは、図１に示す太陽電池１Ａと、図４に示す太陽電池１Ｂとの双方の構成を組み合わせたものである。
【００９０】
このような本実施形態の太陽電池１Ｃでは、化合物（２）は、図８に示すように、その最低空軌道のエネルギー順位が、光電変換層４Ａ（化合物（１））の最低空軌道のエネルギー順位と、光電変換層４Ｂ（色素４２Ｂ）の最低空軌道のエネルギー順位との間に位置し、その最高被占軌道のエネルギー順位が、光電変換層４Ａ（化合物（１））の最高被占軌道のエネルギー順位と、光電変換層４Ｂ（色素４２Ｂ）の最高被占軌道のエネルギー順位との間に位置するものが好適に使用される。これにより、色素４２Ｂで発生した電子をキャリア輸送層５Ｃを介して光電変換層４Ａに受け渡すことができるようになるとともに、色素４２Ａで発生した正孔をキャリア輸送層５Ｃを介して光電変換層４Ｂに受け渡すことができるようになる。その結果、太陽電池１Ｃの光電変換効率がさらに向上する。
【００９１】
また、太陽電池１Ｃでは、色素４２Ａで光電変換に利用できない波長の光を、色素４２Ｂにおける光電変換に利用することができる。すなわち、太陽電池１Ｃは、光の利用効率が高い。
このようなことから、太陽電池１Ｃは、極めて高い光電変換効率が得られる。
本発明の電子機器は、このような太陽電池１Ａ（または１Ｂ、１Ｃ）を備えるものである。
【００９２】
以下、図９および図１０に基づいて、本発明の電子機器について説明する。
図９は、本発明の電子機器を適用した電卓を示す平面図、図９は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）を示す斜視図である。
図９に示す電卓１００は、本体部１０１と、本体部１０１の上面（前面）に設けられた表示部１０２、複数の操作ボタン１０３および太陽電池設置部１０４とを備えている。
図９に示す構成では、太陽電池設置部１０４には、太陽電池１Ａ（または１Ｂ、１Ｃ）が５つ直列に接続されて配置されている。これらの太陽電池１Ａ（または１Ｂ、１Ｃ）に生じた起電力より、電卓１００の全部に電気が供給されて、操作ボタン１０３に入力された数値に応じた計算結果が、表示部１０２に表示される。
【００９３】
図１０に示す携帯電話機２００は、本体部２０１と、本体部２０１の前面に設けられた表示部２０２、複数の操作ボタン２０３、受話口２０４、送話口２０５および太陽電池設置部２０６とを備えている。
図１０に示す構成では、太陽電池設置部２０６が、表示部２０２の周囲を囲むようにして、太陽電池１Ａ（または１Ｂ、１Ｃ）が複数、直列に接続されて配置されている。これらの太陽電池１Ａ（または１Ｂ、１Ｃ）に生じた起電力より、例えば、携帯電話機２００の使用時に、表示部２０２および操作ボタン２０３に設けられたライト（図示せず）に電気が供給されることにより点灯して、暗所においても操作ボタン２０３および表示部１０２の視認が可能となる。
【００９４】
なお、本発明の電子機器は、図９の電卓、図１０の携帯電話機の他にも、例えば、車載用レーダ探知機や、携帯テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ、プロジェクター等の投射型表示装置等が備える電源の全部または一部として適用することができる。
【００９５】
以上、本発明の光電変換素子および電子機器を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、光電変換素子および電子機器を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
また、本発明の光電変換素子では、光電変換層は、色素を含んでいなくてもよい。この場合、半導体層において、正孔と電子とが発生する。さらに、光電変換層は、半導体粒子で構成されるもの、すなわち多孔体で構成されるものに限らず、緻密体であってもよい。
【００９６】
また、本発明の光電変換素子は、太陽電池のみならず、例えば、光センサー、光スイッチのような、光を受光して電気エネルギーに変換する各種素子（受光素子）に適用することができるものである。
また、本発明の光電変換素子では、光の入射方向は、図示のものとは異なり、逆方向からであってもよい。すなわち、光の入射方向は、任意である。
【実施例】
【００９７】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．化合物１Ａ〜１Ｃの合成
（化合物１Ａ）
３−（ｐ−アミノフェニル）プロパノールを無水ジメチルホルムアミド中で、４−メトキシベンジルブロミドと水素化ナトリウムで処理し、ヒドロキシル基をベンジルエーテル基に変換し保護した。
【００９８】
次に、その得られた化合物１ｍｏｌを酢酸１５０ｍＬに溶解し、室温で無水酢酸を滴下後、撹拌した。反応終了後、析出した固体をろ過し、水洗後、乾燥した。
次に、その得られた物質０．３７ｍｏｌ、１−ブロモ−４−メチルベンゼン０．６６ｍｏｌ、炭酸カリウム１．１ｍｏｌ、銅粉、ヨウ素を混合し、２００℃で加熱した。放冷後、イソアミルアルコール１３０ｍＬ、純水５０ｍＬ、水酸化カリウム０．７３ｍｏｌを加え撹拌後、乾燥した。
【００９９】
さらに、そこで得られた化合物１３０ｍｍｏｌ、４，４’−ジヨードビフェニル６２ｍｍｏｌ、酢酸パラジウム１．３ｍｍｏｌ、ｔ−ブチルホスフィン５．２ｍｍｏｌ、ｔ−ブトキシナトリム２６０ｍｍｏｌ、キシレン７００ｍＬを混合して、１２０℃で撹拌した。
その後、放冷し、結晶化した。
その得られた化合物を、Ｐｄ−Ｃ触媒下水素ガスで還元し、ベンジルエーテル基からヒドロキシル基へ変換し脱保護した後、放冷し結晶化して化合物を得た。
そして、質量スペクトル（ＭＳ）法、1Ｈ−核磁気共鳴（1Ｈ−ＮＭＲ）スペクトル法、13Ｃ−核磁気共鳴（13Ｃ−ＮＭＲ）スペクトル法、およびフーリエ変換赤外吸収（ＦＴ−ＩＲ）スペクトル法により、得られた化合物が下記化合物１Ａであることを確認した。
【０１００】
【化１１】
2008159334.tif 000012
【０１０１】
（化合物１Ｂ）
３−（ｐ−アミノフェニル）プロパノールに代えて５−（ｐ−アミノフェニル）ペンタノールを用いた以外は、前記化合物１Ａと同様にして、下記化合物１Ｂを得た。
【０１０２】
【化１２】
2008159334.tif 000013
【０１０３】
（化合物１Ｃ）
３−（ｐ−アミノフェニル）プロパノールを無水ジメチルホルムアミド中で、４−メトキシベンジルブロミドと水素化ナトリウムで処理し、ヒドロキシル基をベンジルエーテル基に変換し保護した。
次に、その得られた化合物１ｍｏｌを酢酸１５０ｍＬに溶解し、室温で無水酢酸を滴下後、撹拌した。反応終了後、析出した固体をろ過し、水洗後、乾燥した。
【０１０４】
次に、３−（ｐ−アミノフェニル）プロパノールに施したのと同様の処理により、３−（ｐ−ブロモフェニル）プロパノールから、ヒドロキシル基をベンジルエーテル基に変換し保護した乾燥物（ベンジルエーテル誘導体）を得た。
次に、３−（ｐ−アミノフェニル）プロパノールから得られたベンジルエーテル誘導体０．３７ｍｏｌ、３−（ｐ−ブロモフェニル）プロパノールから得られたベンジルエーテル誘導体０．６６ｍｏｌ、炭酸カリウム１．１ｍｏｌ、銅粉、ヨウ素を混合し、２００℃で加熱した。放冷後、イソアミルアルコール１３０ｍＬ、純水５０ｍＬ、水酸化カリウム０．７３ｍｏｌを加え撹拌後、乾燥した。
【０１０５】
さらに、そこで得られた化合物１３０ｍｍｏｌ、４，４’−ジヨードビフェニル６２ｍｍｏｌ、酢酸パラジウム１．３ｍｍｏｌ、ｔ−ブチルホスフィン５．２ｍｍｏｌ、ｔ−ブトキシナトリム２６０ｍｍｏｌ、キシレン７００ｍＬを混合して、１２０℃で撹拌した。その後、放冷し、結晶化した。
その得られた化合物を、Ｐｄ−Ｃ触媒下水素ガスで還元し、ベンジルエーテル基からヒドロキシル基へ変換し脱保護した後、放冷し結晶化して化合物を得た。
そして、質量スペクトル（ＭＳ）法、1Ｈ−核磁気共鳴（1Ｈ−ＮＭＲ）スペクトル法、13Ｃ−核磁気共鳴（13Ｃ−ＮＭＲ）スペクトル法、およびフーリエ変換赤外吸収（ＦＴ−ＩＲ）スペクトル法により、得られた化合物が下記化合物１Ｃであることを確認した。
【０１０６】
【化１３】
2008159334.tif 000014
【０１０７】
２．化合物２Ａ〜２Ｃの合成
（化合物２Ａ）
４−プロピルアニリン１ｍｏｌを酢酸１５０ｍＬに溶解し、室温で無水酢酸を滴下後、撹拌した。反応終了後、析出した固体をろ過し、水洗後、乾燥した。
次に、得られた物質０．３７ｍｏｌ、１−ブロモ−４−メチルベンゼン０．６６ｍｏｌ、炭酸カリウム１．１ｍｏｌ、銅粉、ヨウ素を混合し、２００℃で加熱した。放冷後、イソアミルアルコール１３０ｍＬ、純水５０ｍＬ、水酸化カリウム０．７３ｍｏｌを加え撹拌後、乾燥した。
【０１０８】
さらに、そこで得られた化合物１３０ｍｍｏｌ、４，４’−ジヨードビフェニル６２ｍｍｏｌ、酢酸パラジウム１．３ｍｍｏｌ、ｔ−ブチルホスフィン５．２ｍｍｏｌ、ｔ−ブトキシナトリム２６０ｍｍｏｌ、キシレン７００ｍＬを混合して、１２０℃で撹拌した。その後、放冷し、結晶化して化合物を得た。
そして、質量スペクトル（ＭＳ）法、1Ｈ-核磁気共鳴（1Ｈ−ＮＭＲ）スペクトル法、13Ｃ−核磁気共鳴（13Ｃ−ＮＭＲ）スペクトル法、およびフーリエ変換赤外吸収（ＦＴ−ＩＲ）スペクトル法により、得られた化合物が下記化合物２Ａであることを確認した。
なお、化合物Ａの融点は６３．２℃、ガラス転移点は７．３℃であった。
【０１０９】
【化１４】
2008159334.tif 000015
【０１１０】
（化合物２Ｂ）
４−プロピルアニリンに代えて４−ヘプチルアニリンを用い、１−ブロモ−４−メチルベンゼンに代えて１−ブロモベンゼンを用いた以外は、前記化合物２Ａと同様にして、下記化合物２Ｂを得た。
【０１１１】
【化１５】
2008159334.tif 000016
【０１１２】
（化合物２Ｃ）
３−（ｐ−アミノフェニル）プロパノールを無水ジメチルホルムアミド中で、４−メトキシベンジルブロミドと水素化ナトリウムで処理し、水酸基をベンジルエーテル基に変換し保護した。
次に、その得られた化合物１ｍｏｌを酢酸１５０ｍＬに溶解し、室温で無水酢酸を滴下後、撹拌した。反応終了後、析出した固体をろ過し、水洗後、乾燥した。
【０１１３】
次に、その得られた物質０．３７ｍｏｌ、１−ブロモ−４−メチルベンゼン０．６６ｍｏｌ、炭酸カリウム１．１ｍｏｌ、銅粉、ヨウ素を混合し、２００℃で加熱した。放冷後、イソアミルアルコール１３０ｍＬ、純水５０ｍＬ、水酸化カリウム０．７３ｍｏｌを加え撹拌後、乾燥した。
さらに、そこで得られた化合物１３０ｍｍｏｌ、４，４’−ジヨードビフェニル６２ｍｍｏｌ、酢酸パラジウム１．３ｍｍｏｌ、ｔ−ブチルホスフィン５．２ｍｍｏｌ、ｔ−ブトキシドナトリウム２６０ｍｍｏｌ、キシレン７００ｍＬを混合して、１２０℃で撹拌した。
その後、放冷し、結晶化した。
その得られた化合物を、Ｐｄ−Ｃ触媒下水素ガスで還元し、ベンジルエーテル基から水酸基へ変換し脱保護した。
【０１１４】
次に、得られた化合物を、塩化チオニルで処理することにより、水酸基をクロロ基に変換した。その後、シアン化ナトリウムで処理することにより、クロロ基をシアノ基に変換した。
そして、質量スペクトル（ＭＳ）法、1Ｈ−核磁気共鳴（1Ｈ−ＮＭＲ）スペクトル法、13Ｃ−核磁気共鳴（13Ｃ−ＮＭＲ）スペクトル法、およびフーリエ変換赤外吸収（ＦＴ−ＩＲ）スペクトル法により、得られた化合物が下記化合物２Ｃであることを確認した。
【０１１５】
【化１６】
2008159334.tif 000017
【０１１６】
３．太陽電池の製造
（実施例１）
＜１＞  まず、ガラス基板上に、真空蒸着法により、フッ素ドープした酸化スズを蒸着して負極を形成した。なお、負極の平均厚さは、１μｍであった。
＜２＞  次に、平均粒径２０ｎｍのアナターゼ型のＴｉＯ２粉末（触媒化成工業社製）を含有するペーストを用意した。このペーストを負極上にスキージ法で塗布した後、４５０℃×６０分間で熱処理を行った。これにより、図２（ａ）に示すような平均厚さ１０μｍの多孔質のｎ型半導体層を得た。なお、得られたｎ型半導体層の空孔率をアルキメデス法により測定した結果、約５０％であった。
【０１１７】
＜３＞  次に、前記化合物１Ａを７０℃に加熱して溶融状態とした。この溶融状態の化合物１Ａをｎ型半導体層に供給した後、１２０℃×１時間で熱処理を行った。これにより、ｎ型半導体層の表面（空孔の内面を含む）に化学結合させた。なお、化合物１Ａが、ｎ型半導体層の表面の一部を露出した状態で化学結合していることが確認された。
＜４＞  次に、シス−ビス（チオシアナト）−Ｎ，Ｎ−ビス（２，２’−ジピリジル−４，４’−ジカルボン酸）−ルテニウム（II）二水和物を乾燥エタノールに、４×１０−４Ｍとなるように溶解した色素含有液を調製した。
この色素含有液を８０℃に調製し、ｎ型半導体層を４時間浸漬した。その後、Ｎ２気流中に半導体層を引き上げた。これにより、ｎ型半導体層にルテニウム錯体（色素）を担持させた。これにより、平均厚さ１１μｍの光電変換層を得た。
＜５＞  一方、ガラス基板上に、真空蒸着法により、フッ素ドープ酸化錫および白金を順次蒸着して正極を形成した。なお、正極の平均厚さは、３０μｍであった。
【０１１８】
＜６＞  次に、２枚のガラス基板を、光電変換層と正極とが対向するように配置した。そして、光電変換層を囲むように、平均粒径２５μｍのスペーサ粒子を含有するエポキシ系樹脂でガラス基板同士を固定して、封止部を形成した。なお、封止部は、注入口が残るように形成した。
＜７＞  次に、前記化合物２Ａを７０℃に加熱して溶融状態とした。この溶融状態の化合物２Ａを注入口を介して、封止部の内側に注入した。
＜８＞  次に、注入口をエポキシ系樹脂により封止した。これにより、図１に示す太陽電池を得た。
【０１１９】
（実施例２）
前記工程＜３＞において、前記化合物１Ａに代えて化合物１Ｂを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、図１に示す太陽電池を製造した。
なお、化合物１Ｂの融点に応じて、化合物１Ｂが溶融状態となるように加熱温度を変更した。
【０１２０】
（実施例３）
前記工程＜３＞において、前記化合物１Ａに代えて化合物１Ｃを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、図１に示す太陽電池を製造した。
なお、化合物１Ｂの融点に応じて、化合物１Ｂが溶融状態となるように加熱温度を変更した。
【０１２１】
（実施例４）
前記工程＜７＞において、前記化合物２Ａに代えて、化合物２Ｂを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、図１に示す太陽電池を製造した。
なお、化合物２Ｂの融点に応じて、化合物２Ｂが溶融状態となるように加熱温度を変更した。
【０１２２】
（実施例５）
前記工程＜７＞において、前記化合物２Ａに代えて、化合物２Ｃを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、図１に示す太陽電池を製造した。
なお、化合物２Ｂの融点に応じて、化合物２Ｃが溶融状態となるように加熱温度を変更した。
【０１２３】
（実施例６）
前記工程＜３＞において、前記化合物１Ａに代えて化合物１Ｂを用い、前記工程＜７＞において、前記化合物２Ａに代えて、化合物２Ｂを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、図１に示す太陽電池を製造した。
なお、化合物１Ｂおよび化合物２Ｂの融点に応じて、それぞれ、化合物１Ｂおよび化合物２Ｂが溶融状態となるように加熱温度を変更した。
【０１２４】
（実施例７）
前記工程＜４＞を省略して、ｎ型半導体層に色素が担持していない光電変換層を形成した以外は、前記実施例１と同様にして、図１に示す太陽電池を製造した。
（実施例８）
前記工程＜７＞において、前記化合物２Ａに代えて、ヨウ素およびヨウ化リチウムをアセトニトリルに溶解した溶液であるＩｏｄｏｌｙｔｅ  ＡＮ−５０（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして、図１に示す太陽電池を製造した。
【０１２５】
（実施例９）
光電変換層の構成を変更した以外は、前記実施例８と同様にして、図４に示す太陽電池を製造した。
具体的には、前記工程＜２＞において、前記ＴｉＯ２粉末に代えてＮｉＯ粉末を用いてｐ型半導体層を形成し、前記工程＜４＞において、前記シス−ビス（チオシアナト）−Ｎ，Ｎ−ビス（２，２’−ジピリジル−４，４’−ジカルボン酸）−ルテニウム（II）二水和物に代えてメロシアニン誘導体（林原生物化学研究所製）を用いた。
なお、本実施例９においては、前記実施例８の正極および負極が、それぞれ負極および正極として機能する。
【０１２６】
（実施例１０）
光電変換層および電解質層の構成を変更した以外、すなわち、前記実施例１の光電変換層と前記実施例９の光電変換層との間に、Ｉｏｄｏｌｙｔｅ  ＡＮ−５０で構成される電解質層が位置するようにした以外は、前記実施例１と同様にして、図７に示す太陽電池を製造した。
【０１２７】
（実施例１１）
電解質層をＩｏｄｏｌｙｔｅ  ＡＮ−５０に代えて、前記化合物２Ａで構成した以外は、前記実施例１０と同様にして、図７に示す太陽電池を製造した。
（比較例）
前記工程＜３＞を省略した以外は、前記実施例３と同様にして、図１に示す太陽電池を製造した。
【０１２８】
３．評価
各実施例およぶ比較例で製造された太陽電池について、それぞれ、光電変換効率［％］、開放電圧［Ｖｏｃ／Ｖ］、短絡電流［Ｉｓｃ／ｍＡ・ｃｍ−２］を測定した。
なお、光電変換効率は、擬似太陽光を１００ｍＷ／ｃｍ２の強度で照射することにより測定した。
【０１２９】
また、開放電圧および短絡電流は、ソーラーシュミレーターを用いてＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２）の条件で測定した。
さらに、各太陽電池を２５℃で３ヶ月間貯蔵した後、再度、前記と同様にして、光電変換効率を測定し、貯蔵前後の値を比較することにより低下率を求めた。
これらの結果を、表１に示す。なお、表１に示す光電変換効率、短絡電流および低下効率は、比較例で測定された数値を「１」とした場合の相対値を示し、開放電圧は、比較例で測定された数値分を引いた差を（ｍＶ）示す。
【０１３０】
【表１】
2008159334.tif 000018
【０１３１】
表１に示すように、各実施例の太陽電池は、いずれも、比較例と比較して、光電変換効率、開放電圧、短絡電流および低下効率ともに向上しており、特性に優れるものであった。さらに、一般式（１）で表される化合物が備える置換基Ｚの位置および炭素数を適宜設定することにより、太陽電池の特性の向上を図ることができた。
これにより、本発明の光電変換素子（太陽電池）では、一般式（１）で表される化合物が色素（光電変換層）で発生したキャリア（正孔または電子）をすばやく受け取り、キャリア輸送層に受け渡ししているものと推察された。
【０１３２】
また、このような太陽電池の特性の向上は、実施例１０および１１（図７、８に示す構成）の太陽電池において、特に、顕著に認められた。これにより、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層の双方を半導体層（光電変換層）として備え、これらの層同士の間にキャリア輸送層が位置する構成とすることにより、光の利用効率がより向上することが明らかとなった。
【０１３３】
さらに、一般式（２）で表される化合物が備える置換基Ｘの炭素数を適宜設定することにより、特性の向上を図ることができた。これにより、本実施例のように半導体層を半導体粒子で構成した場合、一般式（２）で表される化合物が粘着性を有することに起因して、キャリア輸送層が半導体粒子同士の間隙に充填され、その結果、半導体層とキャリア輸送層との接触面積が十分に確保されているものと推察された。
【０１３４】
また、置換基Ｘにシアネート基を導入することにより、太陽電池の特性の向上を図ることができた。なお、シアネート基に代えてチオシアネート基を挿入した場合も同様の結果であった。これにより、金属錯体系の色素とキャリア輸送層との密着性が向上して、色素で発生したキャリアがキャリア輸送層に円滑に受け渡しされているものと推察された。
さらに、半導体粒子同士を結合させることなく、独立した状態の半導体層を有する太陽電池を、前記各実施例および各比較例と同様にして、それぞれ製造した。その結果、各実施例に対応する太陽電池では、特性にそれほど変化が認められなかった。これに対して、比較例に対応する太陽電池では、特性の明らかな低下が観察された。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の第１実施形態を示す部分断面図である。
【図２】図１に示す太陽電池の厚さ方向の中央部付近の断面を示す拡大図である。
【図３】図１に示す太陽電池における電子および正孔の移動の概念図である。
【図４】本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の第２実施形態を示す部分断面図である。
【図５】図４に示す太陽電池の厚さ方向の中央部付近の断面を示す拡大図である。
【図６】図４に示す太陽電池における電子および正孔の移動の概念図である。
【図７】本発明の光電変換素子を太陽電池に適用した場合の第３実施形態を示す部分断面図である。
【図８】図７に示す太陽電池における電子および正孔の移動の概念図である。
【図９】本発明の電子機器を適用した電卓を示す平面図である。
【図１０】本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ……太陽電池  ２……下基板  ３……負極  ４Ａ、４Ｂ……光電変換層  ４１Ａ……ｎ型半導体層  ４１Ｂ……ｐ型半導体層  ４１１Ａ、４１１Ｂ……半導体粒子  ４２Ａ、４２Ｂ……色素  ５Ａ……正孔輸送層  ５Ｂ……電子輸送層  ５Ｃ……キャリア輸送層  ６……正極  ７……上基板  ８……封止部  １０……外部回路  １１……導線  １００……電卓  １０１……本体部  １０２……表示部  １０３……操作ボタン  １０４……太陽電池設置部  ２００……携帯電話機  ２０１……本体部  ２０２……表示部  ２０３……操作ボタン  ２０４……受話口  ２０５……送話口  ２０６……太陽電池設置部
【図１】
2008159334.tif 000022
【図２】
2008159334.tif 000023
【図３】
2008159334.tif 000024
【図４】
2008159334.tif 000025
【図５】
2008159334.tif 000026
【図６】
2008159334.tif 000027
【図７】
2008159334.tif 000028
【図８】
2008159334.tif 000029
【図９】
2008159334.tif 000030
【図１０】
2008159334.tif 000031