(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光吸収剤を含む感光層を導電性支持体上に有する第一電極と、第一電極に対向する第二電極とを有する光電変換素子であって、
前記光吸収剤が、有機カチオンと、金属原子のカチオンと、アニオンとを有するペロブスカイト型結晶構造を持つ化合物を含み、
前記有機カチオンが、下記式（１）で表される有機カチオンと、下記式（２）で表される有機カチオンとを含む光電変換素子。
【化１】
0006636167.tif 000020
式（１）中、Ｒ１及びＲ２は下記置換基群Ｚから選択される基を示し、Ｒ３は水素原子又は下記置換基群Ｚから選択される基を示す。Ｒ１aは水素原子又は置換基を示す。但し、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のすべてが酸性基であることはない。
［置換基群Ｚ］：下記式（１ａ）で表される基、アリール基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基及び酸性基
【化２】
0006636167.tif 000021
式（１ａ）中、Ｒ１ｂはメチル基、シリル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、脂肪族へテロ環基、ハロゲン原子、又は酸性基を示す。Ｒ１ｃは水素原子を示すか、又は、アルケニル基以外で且つアルキニル基以外の置換基を示す。ｎは３〜１５の整数を表す。＊は式（１）中に示された炭素原子との結合部位を示す。
式（２）      Ｒ４−ＮＲ２ａ３＋
式（２）中、Ｒ４はメチル基、エチル基又は下記式（２ａ）で表される基を示す。Ｒ２ａは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は脂肪族ヘテロ環基を示す。
【化３】
0006636167.tif 000022
式（２ａ）中、ＸａはＮＲ２ｃ、酸素原子又は硫黄原子を示す。Ｒ２ｂ及びＲ２ｃは水素原子又は置換基を示す。＊＊＊は式（２）中に示された窒素原子との結合部位を示す。
【請求項２】
前記Ｒ１及びＲ２が、前記式（１ａ）で表される基、アリール基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基、アルケニル基及びアルキニル基から選択される基を示し、前記Ｒ３が水素原子又は前記置換基群Ｚから選択される基を示す、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のすべてが、前記式（１ａ）で表される基、アリール基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基、アルケニル基及びアルキニル基から選択される基を示す、請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記Ｒ１及びＲ２が、前記式（１ａ）で表される基、アルケニル基及びアルキニル基から選択される基を示す、請求項３に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記Ｒ１及びＲ２が前記式（１ａ）で表される基を示し、且つ、該Ｒ１におけるＲ１ｂがメチル基、シリル基、シクロアルキル基、アリール基、又はハロゲン原子を示し、該Ｒ２におけるＲ１ｂが酸性基を示す、請求項４に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記Ｒ１における前記Ｒ１ｂがメチル基、シリル基、又はシクロアルキル基を示し、前記Ｒ２における前記Ｒ１ｂが酸性基を示す、請求項５に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のすべてが前記式（１ａ）で表される基を示す、請求項５又は６に記載の光電変換素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電変換素子を用いた太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子、及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子は、各種の光センサー、複写機、太陽電池等に用いられている。太陽電池は、非枯渇性の太陽エネルギーを利用するものとして、その実用化が進められている。この中でも、増感剤として有機色素又はＲｕビピリジル錯体等を用いた色素増感太陽電池は、研究開発が盛んに進められ、光電変換効率が１１％程度に到達している。【０００３】
その一方で、近年、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物として金属ハロゲン化物を用いた太陽電池が、比較的高い光電変換効率を達成できるとの研究成果が報告され、注目を集めている。例えば、非特許文献１には、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ２Ｃｌで表される金属ハロゲン化物を光吸収剤として用いた太陽電池が記載されている。
また、非特許文献２には、（ＰＥＡ）２（ＭＡ）２［Ｐｂ３Ｉ１０］で表される層状ペロブスカイト（ｌａｙｅｒｅｄ  ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）を用いた太陽電池が記載されている。ここで、ＰＥＡはＣ６Ｈ５（ＣＨ２）２ＮＨ３＋を表し、ＭＡはＣＨ３ＮＨ３＋を表す。
さらに、非特許文献３には、ＴｉＯ２層と、ＺｒＯ２層と、（５−ＡＶＡ）ｘ（ＭＡ）１−ｘＰｂＩ３からなる層との３層構造を有するペロブスカイト太陽電池が記載されている。ここで、５−ＡＶＡは５−アミノバレリル酸カチオンを表し、ＭＡはメチルアンモニウムカチオンを表す。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１２年，ｖｏｌ．３３８，ｐ．６４３−６４７
【非特許文献２】Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２０１４，５３，ｐ．１１２３２−１１２３５
【非特許文献３】Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１４年，ｖｏｌ．３４５，ｐ．２９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、ペロブスカイト型結晶構造を持つ化合物（以下、「ペロブスカイト化合物」ともいう）を用いた光電変換素子は、試験的には光電変換効率の向上において一定の成果が得られている。
しかし、ペロブスカイト化合物は高湿環境下で損傷を受けやすいという問題がある。すなわち、ペロブスカイト化合物を感光層に用いた光電変換素子ないし太陽電池は、特に高湿環境下において光電変換効率が経時的に大きく低下することが多い。これは、高湿環境下においてペロブスカイト化合物の結晶構造が損傷して感光層の表面状態が変化し、隣接層との密着性が低下することが一因と考えられる。【０００６】
本発明は、ペロブスカイト化合物を含む感光層を有する光電変換素子であって、高湿度環境で使用した場合においても感光層の結晶構造が損傷しにくく、光電変換効率の経時的な低下を効果的に抑制することができる光電変換素子を提供することを課題とする。また、本発明は、上記光電変換素子を用いた太陽電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、少なくとも一部がペロブスカイト化合物で構成された感光層を有する光電変換素子において、感光層の光吸収材中に、上記ペロブスカイト型結晶構造を構成するカチオンとして特定構造の少なくともの２種の有機アンモニウムイオンを含有させることにより、高湿環境下においても感光層中の結晶構造に損傷（結晶構造の分解）が生じにくく、光電変換効率の経時的な低下を効果的に抑制できることを見出した。
本発明はこれらの知見に基づきさらに検討を重ね、完成されるに至ったものである。【０００８】
すなわち、本発明の上記の課題は以下の手段により解決された。
〔１〕
光吸収剤を含む感光層を導電性支持体上に有する第一電極と、第一電極に対向する第二電極とを有する光電変換素子であって、
上記光吸収剤が、有機カチオンと、金属原子のカチオンと、アニオンとを有するペロブスカイト型結晶構造を持つ化合物を含み、
上記有機カチオンが、下記式（１）で表される有機カチオンと、下記式（２）で表される有機カチオンとを含む光電変換素子。
【化１】
0006636167.tif 000002
式（１）中、Ｒ１及びＲ２は下記置換基群Ｚから選択される基を示し、Ｒ３は水素原子又は下記置換基群Ｚから選択される基を示す。Ｒ１aは水素原子又は置換基を示す。但し、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のすべてが酸性基となることはない。
［置換基群Ｚ］：下記式（１ａ）で表される基、アリール基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基及び酸性基
【化２】
0006636167.tif 000003
式（１ａ）中、Ｒ１ｂはメチル基、シリル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、脂肪族へテロ環基、ハロゲン原子、又は酸性基を示す。Ｒ１ｃは水素原子を示すか、又は、アルケニル基以外で且つアルキニル基以外の置換基を示す。ｎは３〜１５の整数である。＊は式（１）中に示された炭素原子との結合部位を示す。
式（２）      Ｒ４−ＮＲ２ａ３＋

式（２）中、Ｒ４はメチル基、エチル基又は下記式（２ａ）で表される基を示す。Ｒ２ａは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は脂肪族ヘテロ環基を示す。
【化３】
0006636167.tif 000004
式（２ａ）中、ＸａはＮＲ２ｃ、酸素原子又は硫黄原子を示す。Ｒ２ｂ及びＲ２ｃは水素原子又は置換基を示す。＊＊＊は式（２）中に示された窒素原子との結合部位を示す。
〔２〕
上記Ｒ１及びＲ２が、上記式（１ａ）で表される基、アリール基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基、アルケニル基及びアルキニル基から選択される基を示し、上記Ｒ３が水素原子又は上記置換基群Ｚから選択される基を示す、〔１〕に記載の光電変換素子。
〔３〕
上記Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のすべてが、上記式（１ａ）で表される基、アリール基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基、アルケニル基及びアルキニル基から選択される基を示す、〔１〕又は〔２〕に記載の光電変換素子。
〔４〕
上記Ｒ１及びＲ２が、上記式（１ａ）で表される基、アルケニル基及びアルキニル基から選択される基を示す、〔３〕に記載の光電変換素子。
〔５〕
上記Ｒ１及びＲ２が上記式（１ａ）で表される基を示し、且つ、上記Ｒ１におけるＲ１ｂがメチル基、シリル基、シクロアルキル基、アリール基、又はハロゲン原子を示し、上記Ｒ２におけるＲ１ｂが酸性基を示す、〔４〕に記載の光電変換素子。
〔６〕
上記Ｒ１における上記Ｒ１ｂがメチル基、シリル基、又はシクロアルキル基を示し、上記Ｒ２における上記Ｒ１ｂが酸性基を示す、〔５〕に記載の光電変換素子。
〔７〕
上記Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のすべてが上記式（１ａ）で表される基を示す、〔５〕又は〔６〕に記載の光電変換素子。
〔８〕
上記〔１〕〜〔７〕のいずれか１つに記載の光電変換素子を用いた太陽電池。【０００９】
本明細書において、各式の表記は、化合物の化学構造の理解のために、一部を示性式として表記することもある。これに伴い、各式において、部分構造を、（置換）基、イオン又は原子等と称するが、本明細書において、これらは、（置換）基、イオン又は原子等のほかに、上記式で表される（置換）基もしくはイオンを構成する元素団、又は、元素を意味することがある。【００１０】
本明細書において、化合物（錯体、色素を含む）の表示については、化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、置換又は無置換を明記していない化合物については、目的とする効果を損なわない範囲で、任意の置換基を有する化合物を含む意味である。このことは、置換基及び連結基等（以下、置換基等という）についても同様である。【００１１】
本明細書において、特定の符号で表示された置換基もしくは連結基（以下、置換基等という。）が複数あるとき、又は複数の置換基等を同時に規定するときには、特段の断りがない限り、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。このことは、置換基等の数の規定についても同様である。また、複数の置換基等が近接するとき（特に、隣接するとき）には、特段の断りがない限り、それらが互いに連結して環を形成してもよい。また、環、例えば脂肪族環、芳香族環、ヘテロ環はさらに縮環して縮合環を形成していてもよい。【００１２】
また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光電変換素子及び太陽電池は、ペロブスカイト化合物を含む感光層が、高湿度下においても結晶構造に損傷を生じにくく、高湿度下の使用における光電変換効率の経時的な低下を効果的に抑えることができる。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の製造方法で得られる光電変換素子の好ましい態様について、層中の円部分の拡大図も含めて模式的に示した断面図である。
【図２】図２は本発明の製造方法で得られる光電変換素子の厚い感光層を有する好ましい態様について模式的に示す断面図である。
【図３】図３は本発明の製造方法で得られる光電変換素子の別の好ましい態様について模式的に示した断面図である。
【図４】図４は本発明の製造方法で得られる光電変換素子のまた別の好ましい態様について模式的に示した断面図である。
【図５】図５は本発明の製造方法で得られる光電変換素子のさらに別の好ましい態様について模式的に示した断面図である。
【図６】図６は本発明の製造方法で得られる光電変換素子のさらにまた別の好ましい態様について模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［光電変換素子］
本発明の光電変換素子は、導電性支持体上に感光層が設けられた形態の第一電極と、この第一電極に対向する第二電極とを有する。ここで、第一電極と第二電極が対向するとは、第一電極と第二電極が互いに接した状態で積層された形態、第一電極と第二電極とが他の層を介して積層された形態（すなわち第一電極と第二電極が他の層を挟んで互いに対向して設けられた形態）の両形態を含む意味である。また、第一電極において、上記感光層は、導電性支持体よりも第二電極側に配される。
上記感光層は、特定の２種の有機カチオンと、金属カチオンと、アニオンとを有する光吸収剤を含み、この光吸収剤の少なくとも一部はペロブスカイト型結晶構造を有する。上記アニオンは、アニオン性原子でも、アニオン性原子団であってもよい。光吸収剤中にペロブスカイト型結晶構造でない部分が存在する場合、このペロブスカイト型結晶構造でない部分において、上記カチオンとアニオンはイオン結合で結合した状態をとることもできる。
【００１６】
本発明において、導電性支持体上に感光層を有するとは、導電性支持体の表面に接して感光層を設ける（直接設ける）態様、及び、導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を設ける態様を含む意味である。
【００１７】
導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を有する態様において、導電性支持体と感光層との間に設けられる他の層としては、太陽電池の電池性能を低下させないものであれば特に限定されない。例えば、多孔質層、ブロッキング層、電子輸送層及び正孔輸送層等が挙げられる。
本発明において、導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を有する態様としては、例えば、感光層が、多孔質層の表面に薄い膜状（図１参照）又は厚い膜状（図２及び図６参照）に設けられる態様、ブロッキング層の表面に薄い膜状又は厚い膜状に設けられる態様（図３参照）、電子輸送層の表面に薄い膜状又は厚い膜状（図４参照）に設けられる態様、及び、正孔輸送層の表面に薄い膜状又は厚い膜状（図５参照）に設けられる態様が挙げられる。感光層は、線状又は分散状に設けられてもよいが、好ましくは膜状に設けられる。
【００１８】
本発明の光電変換素子において、感光層は特定の有機カチオン２種と、金属原子のカチオンと、アニオンとを有する光吸収剤を含有し、この光吸収剤の少なくとも一部がペロブスカイト化合物で構成される。これにより、光電変換素子の、高湿度下での感光層の形態変化（結晶構造の損傷）を抑制することができ、光電変換効率の低下を効果的に抑えることができる。
【００１９】
本発明の光電変換素子は、本発明で規定する構成以外の構成は特に限定されず、光電変換素子及び太陽電池に関する公知の構成を採用できる。本発明の光電変換素子を構成する各層は、目的に応じて設計され、例えば、単層に形成されても、複層に形成されてもよい。例えば、多孔質層を導電性支持体と感光層との間に設けることもできる（図１、図２及び図６参照）。
【００２０】
以下、本発明の光電変換素子の好ましい態様について説明する。
図１〜図６において、同じ符号は同じ構成要素（部材）を意味する。
なお、図１、図２及び図６は、多孔質層１２を形成する微粒子の大きさを強調して示してある。これらの微粒子は、好ましくは、導電性支持体１１に対して水平方向及び垂直方向に詰まり（堆積又は密着して）、多孔質構造を形成している。
【００２１】
本明細書において、単に光電変換素子１０という場合は、特に断らない限り、光電変換素子１０Ａ〜１０Ｆを意味する。このことは、システム１００、第一電極１についても同様である。また、単に感光層１３という場合は、特に断らない限り、感光層１３Ａ〜１３Ｃを意味する。同様に、正孔輸送層３という場合は、特に断らない限り、正孔輸送層３Ａ及び３Ｂを意味する。
【００２２】
本発明の光電変換素子の好ましい態様として、例えば、図１に示す光電変換素子１０Ａが挙げられる。図１に示されるシステム１００Ａは、光電変換素子１０Ａを外部回路６で動作手段Ｍ（例えば電動モーター）に仕事をさせる電池用途に応用したシステムである。
この光電変換素子１０Ａは、第一電極１Ａと、第二電極２と、第一電極１Ａと第二電極２の間に正孔輸送層３Ａとを有している。
第一電極１Ａは、支持体１１ａ及び透明電極１１ｂからなる導電性支持体１１と、多孔質層１２と、図１において断面領域ａを拡大した拡大断面領域ａに模式的に示されるように多孔質層１２の表面に、ペロブスカイト化合物を含む感光層１３Ａとを有している。また透明電極１１ｂ上にブロッキング層１４を有し、ブロッキング層１４上に多孔質層１２が形成される。このように多孔質層１２を有する光電変換素子１０Ａは、感光層１３Ａの表面積が大きくなるため、電荷分離及び電荷移動効率が向上すると推定される。
【００２３】
図２に示す光電変換素子１０Ｂは、図１に示す光電変換素子１０Ａの感光層１３Ａを厚く設けた好ましい態様を模式的に示したものである。この光電変換素子１０Ｂにおいて、正孔輸送層３Ｂは薄く設けられている。光電変換素子１０Ｂは、図１で示した光電変換素子１０Ａに対して感光層１３Ｂ及び正孔輸送層３Ｂの膜厚の点で異なるが、これらの点以外は光電変換素子１０Ａと同様に構成されている。
【００２４】
図３に示す光電変換素子１０Ｃは、本発明の光電変換素子の別の好ましい態様を模式的に示したものである。光電変換素子１０Ｃは、図２に示す光電変換素子１０Ｂに対して多孔質層１２を設けていない点で異なるが、この点以外は光電変換素子１０Ｂと同様に構成されている。すなわち、光電変換素子１０Ｃにおいて、感光層１３Ｃはブロッキング層１４の表面に厚い膜状に形成されている。光電変換素子１０Ｃにおいて、正孔輸送層３Ｂは正孔輸送層３Ａと同様に厚く設けることもできる。
【００２５】
図４に示す光電変換素子１０Ｄは、本発明の光電変換素子のまた別の好ましい態様を模式的に示したものである。この光電変換素子１０Ｄは、図３に示す光電変換素子１０Ｃに対してブロッキング層１４に代えて電子輸送層１５を設けた点で異なるが、この点以外は光電変換素子１０Ｃと同様に構成されている。第一電極１Ｄは、導電性支持体１１と、導電性支持体１１上に順に形成された、電子輸送層１５及び感光層１３Ｃとを有している。この光電変換素子１０Ｄは、各層を有機材料で形成できる点で、好ましい。これにより、光電変換素子の生産性が向上し、しかも薄型化又はフレキシブル化が可能になる。
【００２６】
図５に示す光電変換素子１０Ｅは、本発明の光電変換素子のさらに別の好ましい態様を模式的に示したものである。この光電変換素子１０Ｅを含むシステム１００Ｅは、システム１００Ａと同様に電池用途に応用したシステムである。
光電変換素子１０Ｅは、第一電極１Ｅと、第二電極２と、第一電極１Ｅ及び第二電極２の間に電子輸送層４とを有している。第一電極１Ｅは、導電性支持体１１と、導電性支持体１１上に順に形成された、正孔輸送層１６及び感光層１３Ｃとを有している。この光電変換素子１０Ｅは、光電変換素子１０Ｄと同様に、各層を有機材料で形成できる点で、好ましい。
【００２７】
図６に示す光電変換素子１０Ｆは、本発明の光電変換素子のさらにまた別の好ましい態様を模式的に示したものである。光電変換素子１０Ｆは、図２に示す光電変換素子１０Ｂに対して正孔輸送層３Ｂを設けていない点で異なるが、この点以外は光電変換素子１０Ｂと同様に構成されている。
【００２８】
本発明において、光電変換素子１０を応用したシステム１００は、以下のようにして、太陽電池として機能する。
すなわち、光電変換素子１０において、導電性支持体１１を透過して、又は第二電極２を透過して感光層１３に入射した光は光吸収剤を励起する。励起された光吸収剤はエネルギーの高い電子を有しており、この電子を放出できる。エネルギーの高い電子を放出した光吸収剤は酸化体（カチオン）となる。
【００２９】
光電変換素子１０Ａ〜１０Ｄ及び１０Ｆにおいては、光吸収剤から放出された電子は、光吸収剤間を移動して導電性支持体１１に到達する。導電性支持体１１に到達した電子が外部回路６で仕事をした後、第二電極２を経て（正孔輸送層３がある場合にはさらに正孔輸送層３を経由して）、感光層１３に戻る。感光層１３に戻った電子により光吸収剤が還元される。一方、光電変換素子１０Ｅにおいては、光吸収剤から放出された電子は、感光層１３Ｃから電子輸送層４を経て第二電極２に到達し、外部回路６で仕事をした後に導電性支持体１１を経て、感光層１３に戻る。感光層１３に戻った電子により光吸収剤が還元される。
光電変換素子１０においては、このような、上記光吸収剤の励起及び電子移動のサイクルを繰り返すことにより、システム１００が太陽電池として機能する。
【００３０】
光電変換素子１０Ａ〜１０Ｄ及び１０Ｆにおいて、感光層１３から導電性支持体１１への電子の流れ方は、多孔質層１２の有無及びその種類等により、異なる。本発明の光電変換素子１０においては、光吸収剤間を電子が移動する電子伝導が起こる。したがって、本発明において、多孔質層１２を設ける場合、多孔質層１２は従来の半導体以外に絶縁体で形成することができる。多孔質層１２が半導体で形成される場合、多孔質層１２の半導体微粒子内部や半導体微粒子間を電子が移動する電子伝導も起こる。一方、多孔質層１２が絶縁体で形成される場合、多孔質層１２での電子伝導は起こらない。多孔質層１２が絶縁体で形成される場合、絶縁体微粒子に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の微粒子を用いると、比較的高い起電力（Ｖｏｃ）が得られる。
上記他の層としてのブロッキング層１４が導体又は半導体により形成された場合もブロッキング層１４での電子伝導が起こる。また、電子輸送層１５でも電子伝導が起こる。
【００３１】
本発明の光電変換素子は、上記の好ましい態様に限定されず、各態様の構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各態様間で適宜組み合わせることができる。例えば、光電変換素子１０Ｃ又は１０Ｄに対して、光電変換素子１０Ｆのように、正孔輸送層３Ｂを設けない構成とすることもできる。
【００３２】
本発明において、光電変換素子に用いられる材料及び各部材は、光吸収剤を除いて、常法により調製することができる。ペロブスカイト化合物を用いた光電変換素子又は太陽電池については、例えば、非特許文献１〜３を参照することができる。また、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００９，１３１（１７），ｐ．６０５０−６０５１及びＳｃｉｅｎｃｅ，３３８，ｐ．６４３（２０１２）を参照することができる。
また、色素増感太陽電池に用いられる材料及び各部材についても参考にすることができる。色素増感太陽電池について、例えば、特開２００１−２９１５３４号公報、米国特許第４，９２７，７２１号明細書、米国特許第４，６８４，５３７号明細書、米国特許第５，０８４３，６５号明細書、米国特許第５，３５０，６４４号明細書、米国特許第５，４６３，０５７号明細書、米国特許第５，５２５，４４０号明細書、特開平７−２４９７９０号公報、特開２００４−２２０９７４号公報、特開２００８−１３５１９７号公報を参照することができる。
【００３３】
以下、本発明の光電変換素子が備える部材及び化合物の好ましい態様について、説明する。
【００３４】
＜第一電極１＞
第一電極１は、導電性支持体１１と感光層１３とを有し、光電変換素子１０において作用電極として機能する。
第一電極１は、図１〜図６に示されるように、多孔質層１２、ブロッキング層１４、電子輸送層１５及び正孔輸送層１６の少なくとも１つの層を有することが好ましい。
第一電極１は、短絡防止の点で少なくともブロッキング層１４を有することが好ましく、光吸収効率の点及び短絡防止の点で多孔質層１２及びブロッキング層１４を有していることがさらに好ましい。
また、第一電極１は、光電変換素子の生産性の向上、薄型化又はフレキシブル化の点で、有機材料で形成された、電子輸送層１５又は正孔輸送層１６を有することが好ましい。
【００３５】
−  導電性支持体１１  −
導電性支持体１１は、導電性を有し、感光層１３等を支持できるものであれば特に限定されない。導電性支持体１１は、導電性を有する材料、例えば金属で形成された構成、又は、ガラスもしくはプラスチックの支持体１１ａと、この支持体１１ａの表面に形成された導電膜としての透明電極１１ｂとを有する構成が好ましい。
【００３６】
なかでも、図１〜図６に示されるように、ガラス又はプラスチックの支持体１１ａの表面に導電性の金属酸化物を塗設して透明電極１１ｂを成膜した導電性支持体１１がさらに好ましい。プラスチックで形成された支持体１１ａとしては、例えば、特開２００１−２９１５３４号公報の段落番号０１５３に記載の透明ポリマーフィルムが挙げられる。支持体１１ａを形成する材料としては、ガラス及びプラスチックの他にも、セラミック（特開２００５−１３５９０２号公報）、導電性樹脂（特開２００１−１６０４２５号公報）を用いることができる。金属酸化物としては、スズ酸化物（ＴＯ）が好ましく、インジウム−スズ酸化物（スズドープ酸化インジウム；ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）等のフッ素ドープスズ酸化物が特に好ましい。このときの金属酸化物の塗布量は、支持体１１ａの表面積１ｍ２当たり０．１〜１００ｇが好ましい。導電性支持体１１を用いる場合、光は支持体１１ａ側から入射させることが好ましい。
【００３７】
導電性支持体１１は、実質的に透明であることが好ましい。本発明において、「実質的に透明である」とは、光（波長３００〜１２００ｎｍ）の透過率が１０％以上であることを意味し、５０％以上が好ましく、８０％以上が特に好ましい。
支持体１１ａ及び導電性支持体１１の厚みは、特に限定されず、適宜の厚みに設定される。例えば、０．０１μｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、０．１μｍ〜５ｍｍであることがさらに好ましく、０．３μｍ〜４ｍｍであることが特に好ましい。
透明電極１１ｂを設ける場合、透明電極１１ｂの膜厚は、特に限定されず、例えば、０．０１〜３０μｍであることが好ましく、０．０２〜２５μｍであることがさらに好ましく、０．０２５〜２０μｍであることが特に好ましい。
【００３８】
導電性支持体１１又は支持体１１ａは、表面に光マネージメント機能を有してもよい。例えば、導電性支持体１１又は支持体１１ａの表面に、特開２００３−１２３８５９号公報に記載の、高屈折膜及び低屈折率の酸化物膜を交互に積層した反射防止膜を有してもよく、特開２００２−２６０７４６号公報に記載のライトガイド機能を有してもよい。
【００３９】
−  ブロッキング層１４  −
本発明においては、光電変換素子１０Ａ〜１０Ｃ及び１０Ｆのように、好ましくは、透明電極１１ｂの表面に、すなわち、導電性支持体１１と、多孔質層１２、感光層１３又は正孔輸送層３等との間に、ブロッキング層１４を有している。
光電変換素子において、例えば感光層１３又は正孔輸送層３と、透明電極１１ｂ等とが電気的に接続すると逆電流を生じる。ブロッキング層１４は、この逆電流を防止する機能を果たす。ブロッキング層１４は短絡防止層ともいう。
ブロッキング層１４を、光吸収剤を担持する足場として機能させることもできる。
このブロッキング層１４は、光電変換素子が電子輸送層を有する場合にも設けられてもよい。例えば、光電変換素子１０Ｄの場合、導電性支持体１１と電子輸送層１５との間に設けられてもよく、光電変換素子１０Ｅの場合、第二電極２と電子輸送層４との間に設けられてもよい。
【００４０】
ブロッキング層１４を形成する材料は、上記機能を果たすことのできる材料であれば特に限定されないが、可視光を透過する物質であって、導電性支持体１１（透明電極１１ｂ）等に対する絶縁性物質であることが好ましい。「導電性支持体１１（透明電極１１ｂ）に対する絶縁性物質」とは、具体的には、伝導帯のエネルギー準位が、導電性支持体１１を形成する材料（透明電極１１ｂを形成する金属酸化物）の伝導帯のエネルギー準位以上であり、かつ、多孔質層１２を構成する材料の伝導帯や光吸収剤の基底状態のエネルギー準位より低い化合物（ｎ型半導体化合物）をいう。
ブロッキング層１４を形成する材料は、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、炭酸セシウム、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等が挙げられる。また、一般的に光電変換材料に用いられる材料でもよく、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化タングステン等も挙げられる。なかでも、酸化チタン、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等が好ましい。
ブロッキング層１４の膜厚は、０．００１〜１０μｍが好ましく、０．００５〜１μｍがさらに好ましく、０．０１〜０．１μｍが特に好ましい。
【００４１】
本発明において、各層の膜厚は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて光電変換素子１０の断面を観察することにより、測定できる。
【００４２】
−  多孔質層１２  −
本発明においては、光電変換素子１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｆのように、好ましくは、透明電極１１ｂ上に多孔質層１２を有している。ブロッキング層１４を有している場合、多孔質層１２はブロッキング層１４上に形成されることが好ましい。
多孔質層１２は、表面に感光層１３を担持する足場として機能する層である。太陽電池において、光吸収効率を高めるためには、少なくとも太陽光等の光を受ける部分の表面積を大きくすることが好ましく、多孔質層１２の全体としての表面積を大きくすることが好ましい。
【００４３】
多孔質層１２は、多孔質層１２を形成する材料の微粒子が堆積又は密着してなる、細孔を有する微粒子層であることが好ましい。多孔質層１２は、２種以上の微粒子が堆積してなる微粒子層であってもよい。多孔質層１２が細孔を有する微粒子層であると、光吸収剤の担持量（吸着量）を増量できる。
多孔質層１２の表面積を大きくするには、多孔質層１２を構成する個々の微粒子の表面積を大きくすることが好ましい。本発明では、多孔質層１２を形成する微粒子を導電性支持体１１等に塗設した状態で、この微粒子の表面積が投影面積に対して１０倍以上であることが好ましく、１００倍以上であることがより好ましい。この上限には特に制限はないが、通常５０００倍程度である。多孔質層１２を形成する微粒子の粒径は、投影面積を円に換算したときの直径を用いた平均粒径において、１次粒子として０．００１〜１μｍが好ましい。微粒子の分散物を用いて多孔質層１２を形成する場合、微粒子の上記平均粒径は、分散物の平均粒径として０．０１〜１００μｍが好ましい。
【００４４】
多孔質層１２を形成する材料は、導電性に関しては特に限定されず、絶縁体（絶縁性の材料）であっても、導電性の材料又は半導体（半導電性の材料）であってもよい。
多孔質層１２を形成する材料としては、例えば、金属のカルコゲニド（例えば酸化物、硫化物、セレン化物等）、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物（光吸収剤として用いるペロブスカイト化合物を除く。）、ケイ素の酸化物（例えば、二酸化ケイ素、ゼオライト）、又はカーボンナノチューブ（カーボンナノワイヤ及びカーボンナノロッド等を含む）を用いることができる。
【００４５】
金属のカルコゲニドとしては、特に限定されないが、好ましくは、チタン、スズ、亜鉛、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、アルミニウム又はタンタルの各酸化物、硫化カドミウム、セレン化カドミウム等が挙げられる。金属のカルコゲニドの結晶構造として、アナターゼ型、ブルッカイト型又はルチル型が挙げられ、アナターゼ型、ブルッカイト型が好ましい。
【００４６】
ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物としては、特に限定されないが、遷移金属酸化物等が挙げられる。例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコン酸バリウム、スズ酸バリウム、ジルコン酸鉛、ジルコン酸ストロンチウム、タンタル酸ストロンチウム、ニオブ酸カリウム、鉄酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムバリウム、チタン酸バリウムランタン、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸ビスマスが挙げられる。なかでも、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム等が好ましい。
【００４７】
カーボンナノチューブは、炭素膜（グラフェンシート）を筒状に丸めた形状を有する。カーボンナノチューブは、１枚のグラフェンシートが円筒状に巻かれた単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、２枚のグラフェンシートが同心円状に巻かれた２層カーボンナノチューブ（ＤＷＣＮＴ）、複数のグラフェンシートが同心円状に巻かれた多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）に分類される。多孔質層１２としては、いずれのカーボンナノチューブも特に限定されず、用いることができる。
【００４８】
多孔質層１２を形成する材料は、なかでも、チタン、スズ、亜鉛、ジルコニウム、アルミニウムもしくはケイ素の酸化物、又はカーボンナノチューブが好ましく、酸化チタン又は酸化アルミニウムがさらに好ましい。
【００４９】
多孔質層１２は、上述の、金属のカルコゲニド、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、ケイ素の酸化物及びカーボンナノチューブのうち少なくとも１種で形成されていればよく、複数種で形成されていてもよい。
【００５０】
多孔質層１２の膜厚は、特に限定されないが、通常０．０５〜１００μｍの範囲であり、好ましくは０．１〜１００μｍの範囲である。太陽電池として用いる場合は、０．１〜５０μｍが好ましく、０．２〜３０μｍがより好ましい。
【００５１】
−  電子輸送層１５−  
本発明においては、光電変換素子１０Ｄのように、好ましくは、透明電極１１ｂの表面に電子輸送層１５を有している。
電子輸送層１５は、感光層１３で発生した電子を導電性支持体１１へと輸送する機能を有する。電子輸送層１５は、この機能を発揮することができる電子輸送材料で形成される。電子輸送材料としては、特に限定されないが、有機材料（有機電子輸送材料）が好ましい。有機電子輸送材料としては、［６，６］−Ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−Ｂｕｔｙｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｅｓｔｅｒ（ＰＣ６１ＢＭ）等のフラーレン化合物、ペリレンテトラカルボキシジイミド（ＰＴＣＤＩ）等のペリレン化合物、その他、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）等の低分子化合物、又は、高分子化合物等が挙げられる。
電子輸送層１５の膜厚は、特に限定されないが、０．００１〜１０μｍが好ましく、０．０１〜１μｍがより好ましい。
【００５２】
−  正孔輸送層１６−  
本発明においては、光電変換素子１０Ｅのように、好ましくは、透明電極１１ｂの表面に正孔輸送層１６を有している。
正孔輸送層１６は、形成される位置が異なること以外は、後述する正孔輸送層３と同じである。
【００５３】
−  感光層（光吸収層）１３  −
感光層１３は、好ましくは、多孔質層１２（光電変換素子１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｆ）、ブロッキング層１４（光電変換素子１０Ｃ）、電子輸送層１５（光電変換素子１０Ｄ）、又は、正孔輸送層１６（光電変換素子１０Ｅ）の各層の表面（感光層１３が設けられる表面が凹凸の場合の凹部内表面を含む。）に設けられる。
本発明において、感光層１３中には光吸収剤が含まれる。この光吸収剤は、後述する式（Ｉ）で表される有機カチオン（以下、有機カチオン（Ａ１）ということがある。）と式（II）で表される有機カチオン（以下、有機カチオン（Ａ２）ということがある。）とをそれぞれ少なくとも１種含有し、さらに金属原子のカチオンと、アニオンとを含有する。この光吸収剤は、その少なくとも一部がペロブスカイト型結晶構造をとる。
また、感光層は上記光吸収剤以外に、例えば金属錯体色素、有機色素等の光吸収成分を有してもよい。
【００５４】
感光層１３は、単層であっても２層以上の積層構造であってもよい。感光層１３が２層以上の積層構造である場合、互いに異なった光吸収剤からなる層を積層してなる積層構造でもよく、また、感光層と感光層の間に正孔輸送材料を含む中間層を有する積層構造でもよい。感光層１３が２層以上の積層構造である場合、少なくとも１層に、有機カチオン（Ａ１）と有機カチオン（Ａ２）とをそれぞれ少なくとも１種有するペロブスカイト化合物を有していれば、いずれの層に有していてもよく、すべての層に有していてもよい。
【００５５】
感光層１３を導電性支持体１１上に有する態様は、上述した通りである。感光層１３は、好ましくは、励起した電子が導電性支持体１１又は第二電極２に流れるように、上記各層の表面に設けられる。このとき、感光層１３は、上記各層の表面全体に設けられていてもよく、その表面の一部に設けられていてもよい。
【００５６】
感光層１３の膜厚は、導電性支持体１１上に感光層１３を有する態様に応じて適宜に設定され、特に限定されない。通常、膜厚は、例えば、０．００１〜１００μｍが好ましく、０．０１〜１０μｍがさらに好ましく、０．０１〜５μｍが特に好ましい。
多孔質層１２を有する場合、多孔質層１２の膜厚との合計膜厚は、０．０１μｍ以上が好ましく、０．０５μｍ以上がより好ましく、０．１μｍ以上がさらに好ましく、０．３μｍ以上が特に好ましい。また、合計膜厚は、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。合計膜厚は、上記値を適宜に組み合わせた範囲とすることができる。ここで、図１のように、感光層１３が薄い膜状である場合に、感光層１３の膜厚は、多孔質層１２の表面に垂直な方向に沿う、多孔質層１２との界面と後述する正孔輸送層３との界面との距離をいう。
光電変換素子１０において、多孔質層１２及び正孔輸送層３を有する場合、多孔質層１２と感光層１３と正孔輸送層３との合計膜厚は、特に限定されないが、例えば、０．０１μｍ以上が好ましく、０．０５μｍ以上がより好ましく、０．１μｍ以上がさらに好ましく、０．３μｍ以上が特に好ましい。また、この合計膜厚は、２００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下が好ましい。合計膜厚は、上記値を適宜に組み合わせた範囲とすることができる。
本発明において、感光層を厚い膜状に設ける場合（感光層１３Ｂ及び１３Ｃ）、この感光層に含まれる光吸収剤は正孔輸送材料として機能することもある。
【００５７】
〔光吸収剤〕
本発明の光電変換素子において、感光層を構成する光吸収剤は、互いに構造の異なる特定の２種の有機カチオン（Ａ１）及び（Ａ２）と、金属原子のカチオンと、アニオンとを有し、光吸収剤の少なくとも一部がペロブスカイト型結晶構造を有している。
従来のペロブスカイト化合物を光吸収剤として用いた光電変換素子においては、光吸収剤が外部又は予め内部に存在する水分によって分解されやすく、特に高湿環境下において光電変換効率が大きく低下する。この理由は定かではないが、水分の影響により感光層中の結晶構造を構成するアニオンの、隣接層（例えば、正孔輸送層３、電子輸送層４又は第二電極２）へのマイグレーションが生じやすくなり、結果、感光層と隣接層との界面に欠陥が生じて水分が感光層に入り込み、感光層中の結晶構造の分解が進行することが一因と考えられる。
本発明においては感光層を構成する光吸収剤中に、疎水性が高く嵩高い特定構造の基（以下、単に「疎水性基」ともいう。）を有する有機カチオン（Ａ１）を用いる。この疎水性基は結晶構造を構成するアニオンの移動を抑制してアニオンの隣接層へのマイグレーションを防ぎ、結果、高湿環境下においても感光層中の結晶構造の分解を効果的に抑制できるものと推定される。また、上記疎水性基に酸性基を導入することにより、結晶構造の分解抑制作用をより高めることができる。この理由は定かではないが、上記ペロブスカイト型結晶構造中の酸性基同士あるいは酸性基とアニオンとの水素結合性相互作用等により、アニオンの移動をより厳しく制限できることが一因と考えられる。
また、本発明では感光層を構成する光吸収剤中に親疎水性及び立体的嵩高さが異なる２種の有機カチオン（Ａ１）及び（Ａ２）を併存させる。この２種の有機カチオンの併用は、感光層表面において隣接層の表面状態に適した有機カチオンの配置を可能とし、界面欠陥のより効果的な抑制に寄与するものと推定される。
本発明において、「高湿」とは、例えば、相対湿度５０％以上の環境をいう。
【００５８】
光吸収剤を構成する上記有機カチオン（Ａ１）は下記式（１）で表される。
【化４】
0006636167.tif 000005
【００５９】
式中、Ｒ１及びＲ２は下記置換基群Ｚから選択される基を示し、Ｒ３は水素原子又は下記置換基群Ｚから選択される基を示す。但し、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のすべてが酸性基となることはない。
【００６０】
置換基群Ｚは、後述する式（１ａ）で表される基、アリール基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、及び酸性基からなる。
【００６１】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３として採り得るアリール基は、その炭素数が６〜１４であることが好ましい。このアリール基の好ましい具体例としては、例えば、フェニル及びナフチルが挙げられ、フェニルがさらに好ましい。
【００６２】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３として採り得るシクロアルキル基は、その炭素数が３〜８が好ましい。このシクロアルキル基の好ましい具体例としては、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、及びシクロヘキシルが挙げられる。
【００６３】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３として採り得るヘテロアリール基は、芳香族ヘテロ環のみからなる単環の基と、芳香族ヘテロ環に他の環（例えば、芳香族環、脂肪族環やヘテロ環）が縮合した縮合ヘテロ環からなる基とを包含する。
芳香族ヘテロ環を構成する環構成ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が好ましい。また、芳香族ヘテロ環の環員数としては、３〜８員環が好ましく、５員環又は６員環がより好ましい。
５員環の芳香族ヘテロ環としては、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、フラン環、及びチオフェン環が挙げられる。また、５員環の芳香族ヘテロ環を含む縮合ヘテロ環としては、例えば、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、インドリン環及びインダゾール環が挙げられる。
また、６員環の芳香族ヘテロ環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、及びトリアジン環が挙げられる。また、６員環の芳香族ヘテロ環を含む縮合ヘテロ環としては、例えば、キノリン環及びキナゾリン環が挙げられる。
【００６４】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３として採り得る脂肪族ヘテロ環基は、脂肪族ヘテロ環のみからなる単環の基と、脂肪族ヘテロ環に他の環（例えば、脂肪族環）が縮合した脂肪族縮合ヘテロ環からなる基とを包含する。脂肪族ヘテロ環を構成する環構成ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が好ましい。また、脂肪族ヘテロ環の環員数としては、３〜８員環が好ましく、５員環又は６員環がより好ましい。脂肪族ヘテロ環の炭素数は０〜２４であることが好ましく、１〜１８であることがより好ましく、さらに好ましくは２〜１０、特に好ましくは３〜５である。
脂肪族ヘテロ環の好ましい具体例としては、ピロリジン環、オキソラン環、チオラン環、ピペリジン環、テトラヒドロフラン環、オキサン環（テトラヒドロピラン環）、チアン環、ピペラジン環、モルホリン環、キヌクリジン環、ピロリジン環、アゼチジン環、オキセタン環、アジリジン環、ジオキサン環、ペンタメチレンスルフィド環、γ−ブチロラクトン等を挙げることができる。
【００６５】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３として採り得るアルケニル基は、直鎖アルケニル基及び分岐アルケニル基を含む。このアルケニル基の炭素数は好ましくは２〜１８、より好ましくは３〜１０、さらに好ましくは４〜８、特に好ましくは５〜７である。このアルケニル基の好ましい具体例として、例えば、ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル及びヘキセニルが挙げられる。
【００６６】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３として採り得るアルキニル基は、直鎖アルキニル基及び分岐アルキニル基を含む。このアルキニル基の炭素数は好ましくは２〜１８、より好ましくは３〜１０、さらに好ましくは４〜８、特に好ましくは５〜７である。このアルキニル基の好ましい具体例としては、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル及びオクチニルが挙げられる。
【００６７】
ここで、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３として採り得るアルケニル基については、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３中において、アルケニル基として成立する最長の炭素鎖を見積もり、この最長の炭素鎖全体をアルケニル基としてみる。例えば、後述する例示の有機カチオンａ６４についてみると、有機カチオンａ６４はＲ１、Ｒ２あるいはＲ３として「−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ（−ＣＨ２−ＴＭＳ）−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−ＣＨ３」で表される基を有する構造であり、この場合、「−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ（−ＣＨ２−ＴＭＳ）−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−ＣＨ３」で表される基は、「（−ＣＨ２−ＴＭＳ）」中の−ＣＨ２−」を含めて炭素数８の分岐アルケニル基としてみるものとする（この場合、「（−ＣＨ２−ＴＭＳ）」中の「ＴＭＳ」は、分岐アルケニル基が有する置換基としてみることになる）。つまり、有機カチオンａ６４は、後述する式（１ａ）で表される基において、Ｒ１ｂがシリル基で、ｎが４で、且つＲ１ｃのうち１つが炭素数４の直鎖アルケニル基（１−ブテニル基）という見方もできるのであるが、本発明においては「−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ（−ＣＨ２−ＴＭＳ）−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−ＣＨ３」を、置換基としてシリル基を有する形態の分岐アルケニル基としてみる。このことはアルキニル基についても同様である。
【００６８】
本発明において酸性基は、解離性のプロトンを有する基である。この酸性基として、例えば、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ３Ｈ、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）２、−Ｐ（＝Ｏ）ＲＸ（ＯＨ）、−ＯＰ（＝Ｏ）ＲＸ（ＯＨ）、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲＹ）（ＯＨ）、−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＲＹ）（ＯＨ）、−Ｂ（ＯＨ）２、−Ｂ（ＯＲＹ）（ＯＨ）、−ＯＢ（ＯＨ）２、−ＯＢ（ＯＲＹ）（ＯＨ）、及び−Ｃ６Ｈ５(ＯＨ)が挙げられる。
ここで、上記ＲＸは置換基を示し、好ましくはアルキル基（好ましくは炭素数１〜２５、より好ましくは炭素数１〜１６のアルキル基）、アリール基（好ましくは炭素数６〜１２、より好ましくは炭素数６〜１０のアリール基）、シクロアルキル基（好ましくは炭素数３〜７、より好ましくは炭素数３〜６のシクロアルキル基）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜１６、より好ましくは炭素数３〜８のアルケニル基）又はアルキニル基（好ましくは炭素数２〜１６、より好ましくは炭素数３〜８のアルキニル基）を示す。
また、上記ＲＹは置換基を示し、好ましくはアルキル基（好ましくは炭素数１〜２５、より好ましくは炭素数１〜１６のアルキル基）、又はアリール基（好ましくは炭素数６〜１２、より好ましくは炭素数６〜１０のアリール基）を示す。
本発明において酸性基は、好ましくは−ＣＯＯＨ、−ＳＯ３Ｈ、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）２、及び−Ｂ（ＯＨ）２から選ばれる基である。
酸性基はプロトンを放出して解離した形を採っていてもよく、塩の形態であってもよい。
【００６９】
置換基群Ｚを構成するアリール基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基、アルケニル基、及びアルキニル基は置換基を有していてもよい。この置換基は特に限定されず、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び脂肪族ヘテロ環基を挙げることができる。これらアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び脂肪族ヘテロ環基の好ましい形態は、それぞれ、後述するＲ１ａにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び脂肪族ヘテロ環基の好ましい形態と同じである。但し、アルケニル基及びアルキニル基については、置換基としてアルキル基を有することはない。
【００７０】
式（１）において、Ｒ１ａは、水素原子又は置換基を示す。この置換基は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び脂肪族ヘテロ環基から選ばれる基が好ましい。
Ｒ１aとして採り得るアルキル基は、直鎖アルキル基及び分岐アルキル基を含む。このアルキル基の炭素数は、１〜３０が好ましく、１〜１８がより好ましく、１〜１２がさらに好ましく、１〜６がさらに好ましく、１〜３が特に好ましい。このアルキル基の好ましい具体例としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、デシル、オクタデシルが挙げられる。
Ｒ１ａとして採り得るアルケニル基は、直鎖アルケニル基及び分岐アルケニル基を含む。このアルケニル基の炭素数は好ましくは２〜１８、より好ましくは２〜７、さらに好ましくは２〜５である。このアルケニル基の好ましい具体例として、例えば、ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル及びヘキセニルが挙げられる。
Ｒ１ａとして採り得るアルキニル基は、直鎖アルキニル基及び分岐アルキニル基を含む。このアルキニル基の炭素数は好ましくは２〜１８、より好ましくは２〜７、さらに好ましくは２〜５である。このアルキニル基の好ましい具体例としては、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル及びオクチニルが挙げられる。
Ｒ１ａとして採り得るシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基及び脂肪族ヘテロ環基は、それぞれ、上記Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３として採り得る、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基及び脂肪族ヘテロ環基と同義であり、好ましい範囲も同じである。Ｎ原子に連結し、隣接して存在する２つのＲ１ａは互いに連結して環を形成してもよい。この場合、形成される環は、環構成原子としてヘテロ原子を有してもよい。
Ｒ１ａは、水素原子またはアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
【００７１】
置換基群Ｚには下記式（１ａ）で表される基が含まれる。
【化５】
0006636167.tif 000006
【００７２】
式中、Ｒ１ｂはメチル基、シリル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、脂肪族へテロ環基、ハロゲン原子、又は酸性基を表す。Ｒ１ｃは水素原子を示すか、又は、アルケニル基以外で且つアルキニル基以外の置換基を示す。ｎは３〜１５の整数である。ｎは３〜１２の整数がより好ましく、３〜１０の整数がさらに好ましく、４〜８の整数がさらに好ましい。
【００７３】
＊は式（１）中に示された炭素原子との結合部位を示す。
【００７４】
式（１ａ）中、Ｒ１ｂとして採り得るシリル基は、特に限定されないが、下記式（１ｓ）で表わされるシリル基が挙げられる。
式（１ｓ）  −Ｓi（Ｒ１s）３

Ｒ１sは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び脂肪族ヘテロ環基から選ばれる基が挙げられ、好ましい範囲は上記Ｒ１ａにおける対応する各基の好ましい範囲と同じである。Ｒ１sとしては水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基が好ましく、アルキル基が特に好ましい。
シリル基の好ましい具体例としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、トリブチルシリル基、及びｔ−ブチルジフェニルシリル基、ジメチルフェニル基等が挙げられる。
【００７５】
式（１ａ）中、Ｒ１ｂとして採り得るシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、脂肪族へテロ環基、及び酸性基の好ましい範囲は、上記置換基群Ｚにおける対応する各基の好ましい範囲と同じである。
【００７６】
式（１ａ）中、Ｒ１ｂとして採り得るハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
【００７７】
式（１ａ）中、Ｒ１ｃとして採り得る置換基はアルケニル基及びアルキニル基を除く置換基であれば特に限定されない。Ｒ１ｃとして採り得る置換基は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、脂肪族へテロ環基、又は酸性基である。
Ｒ１ｃとして採り得るアルキル基は、上述のＲ１aとして採り得るアルキル基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
Ｒ１ｃとして採り得るシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、脂肪族へテロ環基及び酸性基は、それぞれ、上記式（１）におけるＲ１、Ｒ２、及びＲ３として採り得る、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、脂肪族へテロ環基及び酸性基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
【００７８】
式（１ａ）中、ｎは３〜８であることが好ましく、３〜５であることがさらに好ましい。
【００７９】
上記式（１）で表される有機カチオンは、上記Ｒ１及びＲ２が、式（１ａ）で表される基、アリール基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基、アルケニル基及びアルキニル基から選択される基を示し、上記Ｒ３が水素原子又は置換基群Ｚから選択される基を示すことが好ましい。このような構造を採ることにより、光電変換素子の感光層を構成する結晶構造の分解をより抑えることができ、光電変換効率の経時的な低下をより抑えることができる。
【００８０】
感光層を構成する結晶構造の分解をより抑える観点から、上記式（１）で表される化合物は、上記Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のすべてが、式（１ａ）で表される基、アリール基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基、アルケニル基及びアルキニル基から選択される基を示すことがより好ましい。この場合において、上記Ｒ１及びＲ２が、式（１ａ）で表される基、アルケニル基及びアルキニル基から選択される基を示すことがさらに好ましい。
【００８１】
上記式（１）で表される化合物は、上記Ｒ１及びＲ２が上記式（１ａ）で表される基を示し、上記Ｒ１におけるＲ１ｂがメチル基、シリル基、シクロアルキル基、アリール基、又はハロゲン原子を示し、上記Ｒ２におけるＲ１ｂが酸性基を示すことがより好ましく、上記Ｒ１における上記Ｒ１ｂがメチル基、シリル基、又はシクロアルキル基を示し、上記Ｒ２における上記Ｒ１ｂが酸性基を示すことがさらに好ましい。この場合において、Ｒ３は式（１ａ）で表される基であることが好ましい。
【００８２】
上記式（１）で表される有機カチオンの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。
下記具体例において、ＴＭＳはトリメチルシリル基を表す。
【００８３】
【化６】
0006636167.tif 000007
【００８４】
【化７】
0006636167.tif 000008
【００８５】
【化８】
0006636167.tif 000009
【００８６】
【化９】
0006636167.tif 000010
【００８７】
【化１０】
0006636167.tif 000011
【００８８】
光吸収剤を構成する上記有機カチオン（Ａ２）は下記式（２）で表される。
式（２）      Ｒ４−ＮＲ２ａ３＋
【００８９】
式（２）中、Ｒ４はメチル基、エチル基又は下記式（２ａ）で表される基を示す。
【００９０】
【化１１】
0006636167.tif 000012
【００９１】
式（２ａ）で表される基において、ＸａはＮＲ２ｃ、酸素原子又は硫黄原子を示し、ＮＲ２ｃが好ましい。ここで、Ｒ２ｃは、水素原子又は置換基を表す。Ｒ２ｃとして採り得る置換基としては、特に限定されないが、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は脂肪族へテロ環基が好ましい。Ｒ２ｃは水素原子であることが好ましい。
【００９２】
Ｒ２ｂは、水素原子又は置換基を表し、水素原子が好ましい。Ｒ２ｂとして採り得る置換基としては、特に限定されないが、アミノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は脂肪族へテロ環基が挙げられる。
【００９３】
Ｒ２ｂ及びＲ２ｃとして採り得るアルキル基は、上述のＲ１aとして採り得るアルキル基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
Ｒ２ｂ及びＲ２ｃとして採り得る、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び脂肪族へテロ環基は、それぞれ、上記式（１）におけるＲ１、Ｒ２、及びＲ３として採り得る、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び脂肪族へテロ環基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
【００９４】
式（２ａ）で表される基としては、例えば、（チオ）アシル基、（チオ）カルバモイル基、イミドイル基又はアミジノ基が挙げられる。
（チオ）アシル基は、アシル基及びチオアシル基を包含する。アシル基は、総炭素数が１〜７のアシル基が好ましく、例えば、ホルミル、アセチル（ＣＨ３Ｃ（＝Ｏ）−）、プロピオニル、ヘキサノイル等が挙げられる。チオアシル基は、総炭素数が１〜７のチオアシル基が好ましく、例えば、チオホルミル、チオアセチル（ＣＨ３Ｃ（＝Ｓ）−）、チオプロピオニル等が挙げられる。
（チオ）カルバモイル基は、カルバモイル基（Ｈ２ＮＣ（＝Ｏ）−）及びチオカルバモイル基（Ｈ２ＮＣ（＝Ｓ）−）を包含する。
イミドイル基は、Ｒ２ｂ−Ｃ（＝ＮＲ２ｃ）−で表される基であり、Ｒ２ｂ及びＲ２ｃはそれぞれ水素原子又はアルキル基が好ましく、このアルキル基は上述のＲ１aとして採り得るアルキル基と同義である。このイミドイル基として例えば、ホルムイミドイル（ＨＣ（＝ＮＨ）−）、アセトイミドイル（ＣＨ３Ｃ（＝ＮＨ）−）、プロピオンイミドイル（ＣＨ３ＣＨ２Ｃ（＝ＮＨ）−）等が挙げられる。なかでも、ホルムイミドイルが好ましい。
式（２ａ）で表される基としてのアミジノ基は、上記イミドイル基のＲ２ｂがアミノ基でＲ２ｃが水素原子である構造（−Ｃ（＝ＮＨ）ＮＨ２）を有する。
【００９５】
＊＊＊は式（２）中の窒素原子との結合部位を表す。
【００９６】
式（２）中、Ｒ２ａは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は脂肪族ヘテロ環基を表す。
Ｒ２ａとして採り得るアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は脂肪族ヘテロ環基は、それぞれ上述のＲ１aとして採り得るアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基又は脂肪族ヘテロ環基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
窒素原子に連結し、隣接して存在する２つのＲ２ａは互いに連結して環を形成してもよい。この場合、形成される環は、環構成原子としてヘテロ原子を有してもよい。
Ｒ２ａは、水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
【００９７】
式（２）において、３個のＲ２ａがいずれも水素原子である場合、式（２）で表される化合物は、上記式（２）中のＲ４とＮＨ３とが結合して有機アンモニウムカチオンを有する構造となる。この有機アンモニウムカチオンが共鳴構造を採り得る場合、この有機アンモニウムカチオンに加えて共鳴構造のカチオンを含む。例えば、上記式（２ａ）で表すことができる基においてＸａがＮＨ（Ｒ２ｃが水素原子）である場合、式（２）のＲ４−ＮＲ２ａ３で表される部分の構造は、有機アンモニウムカチオン構造に加えて、この有機アンモニウムカチオンの共鳴構造の１つである有機アミジニウムカチオンの構造も採り得る。この有機アミジニウムカチオンとしては、下記式（Ａａｍ）で表されるカチオンが挙げられる。本明細書において、下記式（Ａａｍ）で表されるカチオンのような共鳴構造の形態も、上記式（２ａ）で表される基に包含される。
【００９８】
【化１２】
0006636167.tif 000013
【００９９】
本発明において光吸収剤を構成するペロブスカイト化合物において、式（１）で表される有機カチオンの含有量ａ１と、式（２）で表される有機カチオンの含有量ａ２のモル比は、下記式（ｒ１−１）を満たすことが好ましく、下記式（ｒ１−２）を満たすことがより好ましく、下記式（ｒ１−３）を満たすことがさらに好ましく、下記式（ｒ１−４）を満たすことが特に好ましい
式（ｒ１−１）      ０．００１≦ａ２／ａ１≦９９９９
式（ｒ１−２）      ４≦ａ２／ａ１≦４９９９
式（ｒ１−３）      ９≦ａ２／ａ１≦１９９９
式（ｒ１−４）      ９≦ａ２／ａ１≦９９９
【０１００】
本発明において光吸収剤を構成するペロブスカイト化合物において、金属原子のカチオンは、周期表第一族元素以外の金属原子のカチオンであることが好ましい。金属原子としては、例えば、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カドミウム（Ｃｄ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、タリウム（Ｔｌ）等の金属原子が挙げられる。なかでも、Ｐｂ原子、Ｃｕ原子、Ｇｅ原子またはＳｎ原子が特に好ましい。
金属原子のカチオンは、１種のカチオンでもよく、２種以上のカチオンでもよい。２種以上のカチオンである場合、これらの割合（含有量の比率）は特に限定されない。
【０１０１】
本発明に用いるペロブスカイト化合物において、アニオンは、アニオン性原子または原子団のアニオンを表す。このアニオンとして、好ましくはハロゲン原子のアニオン、または、ＮＣＳ−、ＮＣＯ−、ＯＨ−、ＮＯ３−、ＣＨ３ＣＯＯ−もしくはＨＣＯＯ−の、各原子団のアニオンが挙げられる。なかでも、ハロゲン原子のアニオンであることがさらに好ましい。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
アニオンは、１種のアニオン性原子または原子団のアニオンであってもよく、２種以上のアニオン性原子または原子団のアニオンであってもよい。１種のアニオン性原子または原子団のアニオンである場合には、ヨウ素原子のアニオンが好ましい。一方、２種以上のアニオン性原子または原子団のアニオンである場合には、２種のハロゲン原子のアニオン、特に塩素原子のアニオン及びヨウ素原子のアニオンが好ましい。２種以上のアニオンの割合（含有量の比率）は特に限定されない。
【０１０２】
本発明の光電変換素子において、光吸収剤の少なくとも一部を構成するペロブスカイト化合物は、例えば下記式（ｉ）で表される。
【０１０３】
式（ｉ）      ＡａＭｍＸｘ
式中、Ａはカチオン性有機基を示す。Ｍは金属原子を示す。Ｘはアニオン性原子又はアニオン性原子団を示す。
ａは１又は２を表し、ｍは１を表し、ａ、ｍ及びｘはａ＋２ｍ＝ｘを満たす。
式（ｉ）において、カチオン性有機基Ａは、ペロブスカイト型結晶構造中において有機カチオンとして存在する。すなわちカチオン性有機基Ａは、上記有機カチオン（Ａ１）となるカチオン性有機基１種以上と、上記有機カチオン（Ａ２）となるカチオン性有機基１種以上とを含む。
【０１０４】
金属原子Ｍは、ペロブスカイト型結晶構造中において上述した金属原子のカチオンとして存在する金属原子である。
【０１０５】
アニオン性原子又はアニオン性原子団Ｘは、ペロブスカイト型結晶構造中においてアニオンとして存在する。
【０１０６】
式（ｉ）で表されるペロブスカイト化合物は、ａが１である場合、下記式（ｉ−１）で表されるペロブスカイト化合物であり、ａが２である場合、下記式（ｉ−２）で表されるペロブスカイト化合物である。
式（ｉ−１）      ＡＭＸ３
式（ｉ−２）      Ａ２ＭＸ４
【０１０７】
上記ペロブスカイト化合物の結晶構造中にはさらに、周期表第一族元素のカチオン、有機カチオン（Ａ１）及び（Ａ２）以外の有機カチオンが含まれていてもよい。
上記周期表第一族元素のカチオンとしては、特に限定されず、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）又はセシウム（Ｃｓ）の各元素のカチオン（Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｓ＋）が挙げられ、特にセシウムのカチオン（Ｃｓ＋）が好ましい。
有機カチオン（Ａ１）及び有機カチオン（Ａ２）以外の有機カチオンは、ペロブスカイト結晶構造中においてカチオンとして存在できれば特に制限されない。
【０１０８】
本発明に用いるペロブスカイト化合物は、ペロブスカイト型結晶構造を構成するカチオンの総モル量に対する、有機カチオン（Ａ１）、有機カチオン（Ａ２）、及び、金属原子Ｍのカチオンの合計モル量の割合が、９０〜１００モル％であることが好ましく、９５〜１００モル％であることがより好ましい。
また、本発明に用いるペロブスカイト化合物は、ペロブスカイト型結晶構造を構成するアニオンの総モル量に対する、ハロゲン原子のアニオンの合計モル量の割合が、９０〜１００モル％であることが好ましく、９５〜１００モル％であることがより好ましく、９８〜１００モル％であることがさらに好ましい。
【０１０９】
ペロブスカイト化合物は、一般に、下記式（ii）で表される化合物と下記式（iii）で表される化合物とから合成することができる。
式（ii）      ＡＸ
式（iii）      ＭＸ２
式（ii）及び（iii）中、Ａ、Ｍ及びＸは、それぞれ式（ｉ）のＡ、Ｍ及びＸと同義である。
ペロブスカイト化合物の合成方法については、例えば上記非特許文献１〜３が挙げられる。また、Ａｋｉｈｉｒｏ  Ｋｏｊｉｍａ，  Ｋｅｎｊｉｒｏ  Ｔｅｓｈｉｍａ，  Ｙａｓｕｏ  Ｓｈｉｒａｉ，  ａｎｄ  Ｔｓｕｔｏｍｕ  Ｍｉｙａｓａｋａ，  “Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌ  Ｈａｌｉｄｅ  Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ  ａｓ  Ｖｉｓｉｂｌｅ−Ｌｉｇｈｔ  Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｃｅｌｌｓ”，  Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００９，１３１（１７），ｐ．６０５０−６０５１も挙げられる。
【０１１０】
光吸収剤の使用量は、第一電極１の表面の少なくとも一部を覆う量であればよく、表面全体を覆う量が好ましい。
感光層１３中、光吸収剤の含有量は、通常は１〜１００質量％である。
【０１１１】
＜正孔輸送層３＞
本発明の光電変換素子は、光電変換素子１０Ａ〜１０Ｄのように、第一電極１と第二電極２との間に正孔輸送層３を有することが好ましい態様の１つである。この態様において、正孔輸送層３は感光層１３と接触（積層）していることが好ましい。正孔輸送層３は、好ましくは第一電極１の感光層１３と第二電極２の間に設けられる。
正孔輸送層３は、光吸収剤の酸化体に電子を補充する機能を有し、好ましくは固体状の層（固体正孔輸送層）である。
【０１１２】
正孔輸送層３を形成する正孔輸送材料は、液体材料でも固体材料でもよく、特に限定されない。例えば、ＣｕＩ、ＣｕＮＣＳ等の無機材料、及び、例えば特開２００１−２９１５３４号公報の段落番号０２０９〜０２１２に記載の有機正孔輸送材料等が挙げられる。有機正孔輸送材料としては、好ましくは、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール及びポリシラン等の導電性高分子、２個の環がＣ、Ｓｉなど四面体構造をとる中心原子を共有するスピロ化合物、トリアリールアミン等の芳香族アミン化合物、トリフェニレン化合物、含窒素複素環化合物又は液晶性シアノ化合物が挙げられる。
正孔輸送材料は、溶液塗布可能で固体状になる有機正孔輸送材料が好ましく、具体的には、２，２’，７，７’−テトラキス−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−メトキシフェニルアミノ）−９，９’−スピロビフルオレン（ｓｐｉｒｏ−ＭｅＯＴＡＤともいう）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）、４−（ジエチルアミノ）ベンズアルデヒド  ジフェニルヒドラゾン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等が挙げられる。
【０１１３】
正孔輸送層３の膜厚は、特に限定されないが、５０μｍ以下が好ましく、１ｎｍ〜１０μｍがより好ましく、５ｎｍ〜５μｍがさらに好ましく、１０ｎｍ〜１μｍが特に好ましい。なお、正孔輸送層３の膜厚は、第二電極２と感光層１３の表面との平均距離に相当し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて光電変換素子の断面を観察することにより、測定できる。
【０１１４】
＜電子輸送層４＞
本発明の光電変換素子は、光電変換素子１０Ｅのように、第一電極１と第二電極２との間に電子輸送層４を有することも好ましい態様の１つである。この態様において、電子輸送層４は感光層１３と接触（積層）していることが好ましい。
電子輸送層４は、電子の輸送先が第二電極である点、及び、形成される位置が異なること以外は、上記電子輸送層１５と同じである。
【０１１５】
＜第二電極２＞
第二電極２は、太陽電池において正極として機能する。第二電極２は、導電性を有していれば特に限定されず、通常、導電性支持体１１と同じ構成とすることができる。強度が十分に保たれる場合は、支持体１１ａは必ずしも必要ではない。
第二電極２の構造としては、集電効果が高い構造が好ましい。感光層１３に光が到達するためには、導電性支持体１１と第二電極２との少なくとも一方は実質的に透明でなければならない。本発明の太陽電池においては、導電性支持体１１が透明であって太陽光等を支持体１１ａ側から入射させるのが好ましい。この場合、第二電極２は光を反射する性質を有することがさらに好ましい。
【０１１６】
第二電極２を形成する材料としては、例えば、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスニウム（Ｏｓ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、上述の導電性の金属酸化物、炭素材料及び伝導性高分子等が挙げられる。炭素材料としては、炭素原子同士が結合してなる、導電性を有する材料であればよく、例えば、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、グラフェン等が挙げられる。
第二電極２としては、金属もしくは導電性の金属酸化物の薄膜（蒸着してなる薄膜を含む）、又は、この薄膜を有するガラス基板もしくはプラスチック基板が好ましい。ガラス基板もしくはプラスチック基板としては、金もしくは白金の薄膜を有するガラス、又は、白金を蒸着したガラスが好ましい。
【０１１７】
第二電極２の膜厚は、特に限定されず、０．０１〜１００μｍが好ましく、０．０１〜１０μｍがさらに好ましく、０．０１〜１μｍが特に好ましい。
【０１１８】
＜その他の構成＞
本発明においては、第一電極１と第二電極２との接触を防ぐために、ブロッキング層１４に代えて、又は、ブロッキング層１４等とともに、スペーサーやセパレータを用いることもできる。
また、第二電極２と正孔輸送層３の間に正孔ブロッキング層を設けてもよい。
【０１１９】
［太陽電池］
本発明の太陽電池は、本発明の光電変換素子を用いて構成される。例えば図１〜図６に示されるように、外部回路６に対して仕事させるように構成した光電変換素子１０を太陽電池として用いることができる。第一電極１（導電性支持体１１）及び第二電極２に接続される外部回路６は、公知のものを特に制限されることなく、用いることができる。
本発明は、例えば、非特許文献１〜３、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００９，１３１（１７），ｐ．６０５０−６０５１及びＳｃｉｅｎｃｅ，３３８，ｐ．６４３（２
０１２）に記載の各太陽電池に適用することができる。
本発明の太陽電池は、構成物の劣化及び蒸散等を防止するために、側面をポリマーや接着剤等で密封することが好ましい。
【０１２０】
［光電変換素子及び太陽電池の製造方法］
本発明の光電変換素子及び太陽電池は、感光層の形成以外は、公知の製造方法、例えば非特許文献１〜３、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００９，１３１（１７），ｐ．６０５０−６０５１、Ｓｃｉｅｎｃｅ，３３８，ｐ．６４３（２０１２）等に記載の方法によって製造できる。
以下に、本発明の光電変換素子及び太陽電池の製造方法を簡単に説明する。
【０１２１】
本発明の光電変換素子においては、まず、導電性支持体１１の表面に、所望によりブロッキング層１４、多孔質層１２、電子輸送層１５及び正孔輸送層１６の少なくとも一つを形成する。
ブロッキング層１４は、例えば、上記絶縁性物質またはその前駆体化合物等を含有する分散物を導電性支持体１１の表面に塗布し、焼成する方法またはスプレー熱分解法等によって、形成できる。
【０１２２】
多孔質層１２を形成する材料は、好ましくは微粒子として用いられ、さらに好ましくは微粒子を含有する分散物として用いられる。
多孔質層１２を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、湿式法、乾式法、その他の方法（例えば、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ，第１１０巻，６５９５頁（２０１０年刊）に記載の方法）が挙げられる。これらの方法において、導電性支持体１１の表面またはブロッキング層１４の表面に分散物（ペースト）を塗布した後に、１００〜８００℃の温度で１０分〜１０時間、例えば空気中で焼成することが好ましい。これにより、微粒子同士を密着させることができる。
焼成を複数回行う場合、最後の焼成以外の焼成の温度（最後以外の焼成温度）を、最後の焼成の温度（最後の焼成温度）よりも低い温度で行うのがよい。例えば、酸化チタンペーストを用いる場合、最後以外の焼成温度を５０〜３００℃の範囲内に設定することができる。また、最後の焼成温度を、１００〜６００℃の範囲内において、最後以外の焼成温度よりも高くなるように、設定することができる。支持体１１ａとしてガラス支持体を用いる場合、焼成温度は６０〜５００℃が好ましい。
【０１２３】
多孔質層１２を形成するときの、多孔質材料の塗布量は、多孔質層１２の膜厚及び塗布回数等に応じて適宜に設定され、特に限定されない。導電性支持体１１の表面積１ｍ２当たりの、多孔質材料の塗布量は、例えば、０．５〜５００ｇが好ましく、さらには５〜１００ｇが好ましい。
【０１２４】
電子輸送層１５または正孔輸送層１６を設ける場合、それぞれ、後述する正孔輸送層３または電子輸送層４と同様にして、形成することができる。
【０１２５】
次いで、感光層１３を設ける。
感光層１３の形成には、ペロブスカイト化合物を合成可能な化合物を用いる。
例えば、ペロブスカイト化合物を合成可能な化合物として、上記式（ii）で表される化合物ＡＸ、及び、上記式（iii）で表される化合物ＭＸ２が挙げられる。これらの化合物は、それぞれ、単独で用いてもよく、また、組成物（溶液、懸濁液、ペースト等の形態を含む）として用いてもよい。
本発明においては、上記化合物すべてを含有する光吸収剤組成物を用いて感光層１３を形成することができる。また、下記式（１ｂ）で表される化合物及び下記式（２ｂ）で表される化合物を含有する組成物（以下、この組成物を「有機アンモニウム塩組成物」ともいう。この有機アンモニウム塩組成物は好ましくは溶液、懸濁液、ペースト等の形態である。）と、化合物ＭＸ２とを用いて、感光層１３を形成することもできる。
【０１２６】
本発明においては、化合物ＡＸとして、化合物Ｃ（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）−Ｎ（Ｒ１ａ）３Ｘと、化合物Ｒ４−Ｎ（Ｒ２ａ）３Ｘとを用いることが好ましい。ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１ａ及びＲ２ａは、それぞれ、上記式（１）及び（２）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１ａ及びＲ２ａと同義であり、好ましい形態も同じである。上記化合物において、Ｘは、ハロゲン原子が好ましく、この場合、上記両化合物は、それぞれ、下記式（１ｂ）及び（２ｂ）で表される化合物であり、好ましいものも同じである。
【０１２７】
【化１３】
0006636167.tif 000014
【０１２８】
式（２ｂ）      Ｒ４−Ｎ（Ｒ２ａ）３Ｈａｌ
【０１２９】
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１ａ及びＲ２ａは、それぞれ、上記式（１）及び（２）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１ａ及びＲ２ａと同義であり、好ましい形態も同じである。Ｈａｌはハロゲン原子を示し、好ましくは、ヨウ素原子、塩素原子または臭素原子を示す。
【０１３０】
光吸収剤組成物は、化合物ＡＸ及び化合物ＭＸ２を含有する。
この光吸収剤組成物は、化合物ＡＸ及び化合物ＭＸ２を所定のモル比で混合した後に加熱することにより、調製できる。この形成液は通常溶液（光吸収剤溶液）であるが、懸濁液でもよい。加熱する条件は、特に限定されない。例えば、加熱温度は３０〜２００℃が好ましく、７０〜１５０℃がさらに好ましい。加熱時間は０．５〜１００時間が好ましく、１〜３時間がさらに好ましい。溶媒または分散媒は後述するものを用いることができる。
【０１３１】
アンモニウム塩組成物は、式（１ｂ）で表される化合物及び（２ｂ）で表される化合物それぞれを、１種ずつ含むものであればよく、２種以上含んでいてもよい。
アンモニウム塩組成物は、化合物ＭＸ２、好ましくはハロゲン化金属（Ｘがハロゲン原子である場合）を含有していてもよい。この場合、アンモニウム塩組成物は光吸収剤組成物の好ましい一態様になる。
ハロゲン化金属としては、上述した、本発明に用いるペロブスカイト化合物が有する、金属原子Ｍのハロゲン化物（すなわち、Ｍ（Ｈａｌ）２で表される化合物、Ｈａｌはハロゲン原子を表す。）を挙げることができる。好ましくは、Ｐｂのハロゲン化物及びＳｎのハロゲン化物から選ばれる少なくとも１種であり、さらに好ましくは、Ｐｂのヨウ素化物、Ｐｂの塩素化物、Ｓｎのヨウ素化物及びＳｎの塩素化物から選ばれる少なくとも１種であり、特に好ましくは、ＰｂＩ２及びＳｎＩ２から選ばれる少なくとも１種である。
【０１３２】
アンモニウム塩組成物が化合物ＭＸ２を含有していない場合、アンモニウム塩組成物とは別に化合物ＭＸ２、好ましくはハロゲン化金属を含有する金属塩組成物を用いる。この金属塩組成物は、溶液であることが好ましく、必要により、加熱調製される。加熱する条件は、特に限定されない。例えば、加熱温度は３０〜２００℃が好ましく、５０〜１２０℃がさらに好ましい。加熱時間は５分〜４８時間が好ましく、０．５〜２４時間がさらに好ましい。
【０１３３】
光吸収剤組成物、アンモニウム塩組成物及び金属塩組成物は、いずれも、固形（紛体、粒状等）であってもよいが、溶液であることが好ましい。これらの組成物が溶液である場合、用いる媒体としては有機溶媒が好ましい。有機溶媒については後述する。
【０１３４】
上記組成物は、いずれも、上記化合物に加えて、他の成分を含んでもよい。他の成分として、周期表第一族元素のハロゲン化物等が挙げられる。
【０１３５】
上記組成物は、いずれも、本発明の光電変換素子における感光層の形成において、化合物ＭＸ２及び／又は化合物ＡＸの供給源として好適に用いることができる。これらの組成物が紛体、粒状等である場合、組成物を溶媒に溶解して適切な濃度の溶液を調製し、必要により、ろ過、精製等を実施した後に、用いることができる。また、組成物が溶液である場合には、そのまま、または濃縮、希釈、ろ過、精製等した後に、用いることができる。
上記組成物は、いずれも、本発明の光電変換素子の製造において、感光層の形成に好適に用いることができる。
【０１３６】
光吸収剤組成物及びアンモニウム塩組成物において、それぞれ、Ｃ（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）−Ｎ（Ｒ１ａ）３Ｘで表される化合物の含有量ｂ１と、Ｒ４−Ｎ（Ｒ２ａ）３Ｘで表される化合物の含有量ｂ２とが、下記式（ｓ１−１）で規定されるモル比を満たすことが好ましく、下記式（ｓ１−２）で規定されるモル比を満たすことがより好ましく、下記式（ｓ１−３）で規定されるモル比を満たすことがさらに好ましく、下記式（ｓ１−４）で規定されるモル比を満たすことが特に好ましい。
式（s１−１）      ０．００１≦ｂ２／ｂ１≦９９９９
式（s１−２）      ４≦ｂ２／ｂ１≦４９９９
式（s１−３）      ９≦ｂ２／ｂ１≦１９９９
式（s１−４）      ９≦ｂ２／ｂ１≦９９９
【０１３７】
また、感光層の形成において、Ｃ（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）−Ｎ（Ｒ１ａ）３Ｘで表される化合物の使用量ｂ１と、Ｒ４−Ｎ（Ｒ２ａ）３Ｘで表される化合物の使用量ｂ２と、化合物ＭＸ２の使用量ｃとは、ペロブスカイト化合物が形成できる範囲で、適宜に設定される。本発明において、上記含有量ｂ１とｂ２とｃとは、下記式（s２−１）で規定されるモル比を満たすことが好ましく、下記式（s２−２）で規定されるモル比を満たすことがより好ましい。
式（s２−１）      ０．８≦（ｂ１＋ｂ２）／ｃ≦１０
式（s２−２）      ０．９≦（ｂ１＋ｂ２）／ｃ≦５
【０１３８】
感光層の形成において、Ｃ（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）−Ｎ（Ｒ１ａ）３Ｘで表される化合物の使用量ｂ１と、Ｒ４−Ｎ（Ｒ２ａ）３Ｘで表される化合物の使用量ｂ２と、化合物ＭＸ２の使用量ｃとのモル比ｂ１：ｂ２：ｃは、上記式（s１−１）〜（s１−３）の各式と、上記式（s２−１）及び（s２−２）の各式とを、適宜に組み合わせて、設定することができる。
【０１３９】
光吸収剤組成物、アンモニウム塩組成物及び金属塩組成物それぞれの固形分濃度は特に限定されない。例えば、光吸収剤組成物の固形分濃度は、０．１〜９９質量％であることが好ましく、１〜７０質量％であることがより好ましい。アンモニウム塩組成物の固形分濃度は、０．０５〜９０質量％であることが好ましく、０．１〜５５質量％であることがより好ましい。金属塩組成物の固形分濃度は、０．０５〜９５質量％であることが好ましく、０．１〜８０質量％であることがより好ましい。
【０１４０】
感光層１３を設ける方法は、湿式法及び乾式法が挙げられ、特に限定されない。本発明においては、湿式法が好ましく、例えば、表面に感光層１３を形成する層（光電変換素子１０においては、多孔質層１２、ブロッキング層１４、電子輸送層１５または正孔輸送層１６のいずれかの層）の表面に、光吸収剤組成物またはアンモニウム塩組成物を接触させる方法が好ましい。
【０１４１】
上記光吸収剤組成物を上記表面に接触させる方法は、具体的には、光吸収剤組成物を上記表面に塗布または浸漬することが好ましい。接触させる温度は５〜１００℃であることが好ましく、浸漬時間は５秒〜２４時間であるのが好ましく、２０秒〜１時間がより好ましい。塗布した光吸収剤組成物を乾燥させる場合、乾燥は熱による乾燥が好ましく、通常は、２０〜３００℃、好ましくは５０〜１７０℃に加熱することで乾燥させる。
また、上記ペロブスカイト化合物の合成方法に準じて感光層を形成することもできる。
【０１４２】
上記アンモニウム塩組成物を上記表面に接触させる方法は、アンモニウム塩組成物と、金属塩組成物とを、別々に塗布（浸漬法を含む）し、必要により乾燥する方法が好ましく挙げられる。この方法では、いずれの組成物を先に表面に塗布してもよいが、好ましくは金属塩組成物を先に表面に塗布する。この方法における塗布条件及び乾燥条件は、光吸収剤組成物を上記表面に接触させる方法と同じである。アンモニウム塩組成物を表面に接触させる方法では、アンモニウム塩組成物及び金属塩組成物の塗布に代えて、アンモニウム塩組成物または金属塩組成物を蒸着させることもできる。
【０１４３】
さらに他の方法として、上記光吸収剤組成物の溶媒を除去した混合物を用いた、真空蒸着等の乾式法が挙げられる。例えば、上記化合物ＡＸ及び上記化合物ＭＸ２を、同時または順次、蒸着させる方法も挙げられる。
【０１４４】
これらの方法等により、ペロブスカイト化合物が多孔質層１２、ブロッキング層１４、電子輸送層１５または正孔輸送層１６の表面に感光層として形成される。
【０１４５】
このようにして設けられた感光層１３上に、好ましくは、正孔輸送層３又は電子輸送層４を形成する。
正孔輸送層３は、正孔輸送材料を含有する正孔輸送材料溶液を塗布し、乾燥して、形成することができる。正孔輸送材料溶液は、塗布性に優れる点、及び多孔質層１２を有する場合は多孔質層１２の孔内部まで侵入しやすい点で、正孔輸送材料の濃度が０．１〜１．０Ｍ（モル／Ｌ）であるのが好ましい。
電子輸送層４は、電子輸送材料を含有する電子輸送材料溶液を塗布し、乾燥して、形成することができる。
【０１４６】
正孔輸送層３又は電子輸送層４を形成した後に、第二電極２を形成して、光電変換素子及び太陽電池が製造される。
【０１４７】
各層の膜厚は、各分散液又は溶液の濃度、塗布回数を適宜に変更して、調整できる。例えば、膜厚が厚い感光層１３Ｂ及び１３Ｃを設ける場合には、光吸収剤組成物、又は、アンモニウム塩組成物もしくは金属塩組成物を複数回塗布、乾燥すればよい。
【０１４８】
上述の各分散液及び溶液は、それぞれ、必要に応じて、分散助剤、界面活性剤等の添加剤を含有していてもよい。
【０１４９】
光電変換素子の製造方法に使用する溶媒又は分散媒としては、特開２００１−２９１５３４号公報に記載の溶媒が挙げられるが、特にこれに限定されない。本発明においては、有機溶媒が好ましく、さらに、アルコール溶媒、アミド溶媒、ニトリル溶媒、炭化水素溶媒、ラクトン溶媒、ハロゲン溶媒及び、これらの２種以上の混合溶媒が好ましい。混合溶媒としては、アルコール溶媒と、アミド溶媒、ニトリル溶媒又は炭化水素溶媒から選ばれる溶媒との混合溶媒が好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、γ−ブチロラクトン、クロロベンゼン、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド、又は、これらの混合溶媒が好ましい。
【０１５０】
各層を形成する溶液又は分散剤の塗布方法は、特に限定されず、スピンコート、エクストルージョンダイコート、ブレードコート、バーコート、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ロールコート、カーテンコート、スプレーコート、ディップコート、インクジェット印刷法、浸漬法等、公知の塗布方法を用いることができる。なかでも、スピンコート法、スクリーン印刷法等が好ましい。
【０１５１】
本発明の光電変換素子は、必要に応じて、アニール、ライトソーキング、酸素雰囲気下での放置等の効率安定化処理を行ってもよい。
【０１５２】
上記のようにして作製した光電変換素子は、第一電極１及び第二電極２に外部回路６を接続して、太陽電池として用いることができる。
【０１５３】
以下に実施例に基づき本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【実施例】
【０１５４】
以下に示す手順により、図１に示される光電変換素子１０Ａを製造した。感光層１３の膜厚が大きい場合は、図２に示される光電変換素子１０Ｂに対応することになる。【０１５５】
［光電変換素子（試料番号１０１）の製造］
＜導電性支持体１１の作製＞
ガラス基板（支持体１１ａ、厚さ２．２ｍｍ）上にフッ素ドープされたＳｎＯ２導電膜（透明電極１１ｂ、膜厚３００ｎｍ）を形成し、導電性支持体１１を作製した。【０１５６】
＜ブロッキング層用溶液の調製＞
チタニウム  ジイソプロポキシド  ビス（アセチルアセトナート）の１５質量％イソプロパノール溶液（アルドリッチ社製）を１−ブタノールで希釈して、０．０２Ｍのブロッキング層用溶液を調製した。【０１５７】
＜ブロッキング層１４の形成＞
調製した０．０２Ｍのブロッキング層用溶液を用いてスプレー熱分解法により、４５０℃にて、導電性支持体１１のＳｎＯ２導電膜上に酸化チタンからなるブロッキング層１４（膜厚１００ｎｍ）を形成した。【０１５８】
＜酸化チタンペーストの調製＞
酸化チタン（アナターゼ、平均粒径２０ｎｍ）のエタノール分散液に、エチルセルロース、ラウリン酸及びテルピネオールを加えて、酸化チタンペーストを調製した。【０１５９】
＜多孔質層１２の形成＞
調製した酸化チタンペーストをブロッキング層１４の上にスクリーン印刷法で塗布し、焼成した。この酸化チタンペーストの塗布及び焼成をそれぞれ２回行った。焼成温度は、１回目の焼成を１３０℃で行い、２回目の焼成を５００℃で１時間行った。得られた酸化チタンの焼成体を、４０ｍＭのＴｉＣｌ４水溶液に浸した後、６０℃で１時間加熱し、続けて５００℃で３０分間加熱して、ＴｉＯ２からなる多孔質層１２（膜厚２５０ｎｍ）を形成した。【０１６０】
＜感光層１３Ａの形成＞
メチルアミンの４０質量％メタノール溶液（２７．８６ｍＬ）と、５７質量％のヨウ化水素の水溶液（ヨウ化水素酸、３０ｍＬ）を、フラスコ中、０℃で２時間攪拌した後、濃縮して、ＣＨ３ＮＨ３Ｉの粗体を得た。得られたＣＨ３ＮＨ３Ｉの粗体をエタノールに溶解し、ジエチルエーテルで再結晶した。析出した結晶をろ取し、６０℃で２４時間減圧乾燥して、精製ＣＨ３ＮＨ３Ｉ（式（２ｂ）で表される化合物であって、有機カチオン（Ａ２）を生じる化合物。）を得た。
下記化合物ｂ１の１０％エタノール溶液（１００ｇ）と５７質量％のヨウ化水素の水溶液（３８ｇ）を、フラスコ中、０℃で２時間攪拌した後、濃縮により溶媒を除去し、さらに６０℃で２４時間減圧乾燥して、下記化合物ｃ１（式（１ｂ）で表される化合物であって、有機カチオン（Ａ１）を生じる化合物。）を得た。
次いで、精製ＣＨ３ＮＨ３Ｉと化合物ｃ１とＰｂＩ２（ハロゲン化金属）を、混合モル比を下記の通りとして、ＤＭＦ中、６０℃で１２時間攪拌して混合した後、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）シリンジフィルターでろ過して、固形分４０質量％の光吸収剤溶液Ａ（ハロゲン化金属を含有するアンモニウム塩組成物、含水率０．１質量％）を調製した。
精製ＣＨ３ＮＨ３Ｉ／化合物ｃ１＝９９
［精製ＣＨ３ＮＨ３Ｉ＋化合物ｃ１］／ＰｂＩ２＝１．０１
精製ＣＨ３ＮＨ３Ｉ：化合物ｃ１：ＰｂＩ２＝９９：１：９９．５【０１６１】
調製した光吸収剤溶液Ａをスピンコート法（２０００ｒｐｍで６０秒）により多孔質層１２の上に塗布（塗布温度：６０℃）し、塗布した光吸収剤溶液Ａをホットプレートにより１００℃で９０分間乾燥して、ペロブスカイト化合物を有する感光層１３Ａ（膜厚３００ｎｍ（多孔質層１２の膜厚２５０ｎｍを含む））を形成した。
このようにして、第一電極１を作製した。【０１６２】
＜正孔輸送材料溶液の調製＞
正孔輸送材料としてのｓｐｉｒｏ−ＭｅＯＴＡＤ（１８０ｍｇ）をクロロベンゼン（１ｍＬ）に溶解した。このクロロベンゼン溶液に、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（１７０ｍｇ）をアセトニトリル（１ｍＬ）に溶解させたアセトニトリル溶液（３７．５μＬ）と、ｔ−ブチルピリジン（ＴＢＰ、１７．５μＬ）とを加えて混合し、正孔輸送材料溶液を調製した。【０１６３】
＜正孔輸送層３の形成＞
次いで、正孔輸送材料溶液を、スピンコート法により、第一電極１の感光層１３上に塗布し、塗布した正孔輸送材料溶液を乾燥して、正孔輸送層３（膜厚０．１μｍ）を形成した。【０１６４】
＜第二電極２の作製＞
蒸着法により金（膜厚０．１μｍ）を正孔輸送層３上に蒸着して、第二電極２を作製した。
このようにして、試料番号１０１の光電変換素子１０を製造した。
各膜厚は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察して、決定した。【０１６５】
［光電変換素子（試料番号１０２〜１４６）の製造］
上述した試料番号１０１の光電変換素子の製造において、使用する有機アンモニウム塩の組み合わせと混合モル比を表１に示す通りに変更したこと以外は、試料番号１０１の光電変換素子の製造と同様にして、試料番号１０２〜１４６の光電変換素子１０を製造した。【０１６６】
【化１４】
0006636167.tif 000015
【０１６７】
【化１５】
0006636167.tif 000016
【０１６８】
【化１６】
0006636167.tif 000017
【０１６９】
【化１７】
0006636167.tif 000018
【０１７０】
［光電変換素子（試料番号ｃ１０１〜ｃ１０５）の製造］
上述した試料番号１０１の光電変換素子の製造において、使用する有機アンモニウム塩とその使用量を表１に示す通りに変更したこと以外は、試料番号１０１の光電変換素子の製造と同様にして、試料番号ｃ１０１〜ｃ１０５の光電変換素子１０を製造した。【０１７１】
上記のようにして製造した本発明の各光電変換素子において、ペロブスカイト型結晶構造を形成する有機カチオン（Ａ１）及び有機カチオン（Ａ２）のモル比（［Ａ２］／［Ａ１］）は、すなわち有機アンモニウム塩の混合モル比（式（２ｂ）の化合物／式（１ｂ）の化合物）と事実上同じ値となる。実際、試料番号１０１〜１４６の各光電変換素子において、感光層中の有機カチオン（Ａ１）と有機カチオン（Ａ２）のモル比を調べた結果、式（１ｂ）の化合物と式（２ｂ）の化合物との混合モル比とほぼ一致した。上記モル比の測定はガスクロマトグラフ質量分析（ＧＣ−ＭＳ）、Ｘ線回折（ＸＲＤ）又は液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ−ＭＳ）を用いて行った。その際、必要に応じて、サンプルを塩基処理し、アミンとして検出し、または誘導体化して検出した。【０１７２】
［高湿下での耐湿性評価］
各試料番号の光電変換素子を、それぞれ、７検体製造した。製造した７検体の光電変換素子について電池特性試験を行い、光電変換効率を求めた。この測定結果を初期の光電変換効率とした。
なお、電池特性試験は、ソーラーシミュレーター「ＷＸＳ−８５Ｈ」（ＷＡＣＯＭ社製）を用いて、ＡＭ１．５フィルタを通したキセノンランプから１０００Ｗ／ｍ２の擬似太陽光を、各光電変換素子に照射することにより行った。光電変換効率は、ソースメーター「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ２４０１」(テクトロニクス社製)を用いて、擬似太陽光を照射した各光電変換素子の電流−電圧特性を測定することにより求めた。
上記各光電変換素子の初期の光電変換効率は、光電変換素子ないし太陽電池として十分機能するものであった。
これらの検体を、４５℃、湿度５５％ＲＨの条件下で２４時間保存した後に、電池特性試験を再度行い、光電変換効率を求めた。この測定結果を経時後の光電変換効率とした。下記式により、各々の検体の光電変換効率の低下率を算出した。
低下率＝１−経時後の光電変換効率/初期の光電変換効率
各試料番号の光電変換素子ごとに、各７検体の低下率の平均を算出した。算出された値を平均低下率とした。
次いで、試料番号ｃ１０１の平均低下率を１としたとき、試料番号ｃ１０１に対する各実施例の相対低下率（各光電変換素子の平均低下率を、試料番号ｃ１０１の平均低下率で除した値）を求め下記の評価基準により評価した。
評価「Ｅ」以上が実用上求められ、評価「Ｄ」以上が好ましい。相対低下率が低いほど、耐湿性が良好であることを示している。【０１７３】
−耐湿性評価基準−
ＡＡ：  相対低下率が０．６５未満
Ａ：  相対低下率が０．６５以上０．７０未満
Ｂ：  相対低下率が０．７０以上０．７５未満
Ｃ：  相対低下率が０．７５以上０．８０未満
Ｄ：  相対低下率が０．８０以上０．８５未満
Ｅ：  相対低下率が０．８５以上０．９０未満
Ｆ：  相対低下率が０．９０以上０．９５未満
Ｇ：  相対低下率が０．９５以上【０１７４】
［膜形態の安定性評価］
各試料番号の光電変換素子の第一電極を用いて、膜形態の安定性を評価した（つまり、各試料番号の光電変換素子の製造において、正孔輸送層と第二電極を形成していない形態のものを用いて膜形態の安定性を評価した）。
各試料番号の光電変化素子の第一電極（２５ｍｍ角基板）を各３検体用意し、これらを温度２５℃、湿度５０％ＲＨの環境下に４８時間保存した。その後、第一電極の感光層の膜状態について、表面形状及び色味を、それぞれＳＥＭ及び目視により観察し、下記評価基準に基づき感光層の安定性を評価した。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察は、耐湿試験後の各サンプルをＯｓ（オスミウム）コートした後、加速電圧２ｋＶで各サンプルの中央付近の３点(ｎ＝３)で行った。なお、同一組成の３検体の評価結果はすべて同じとなった。下記評価Ａでは感光層表面の結晶構造が分解されておらず、評価ＢからＤに向けて、感光層表面の結晶構造の分解がより進んでいることを意味する。【０１７５】
−  膜形態の安定性の評価基準  −
感光層の茶褐色鏡面状態が
Ａ：  ほぼ変化なし
Ｂ：  白濁し、膜表面に微細な凹凸が生じている
Ｃ：  灰色になり、膜表面に凹凸が生じている
Ｄ：  灰色になり、膜面に空隙が生じている【０１７６】
【表１】
0006636167.tif 000019
【０１７７】
表１に示される通り、感光層中に式（１）の有機カチオンを含む結晶構造を形成させていない試料番号ｃ１０１〜ｃ１０５の光電変換素子は、感光層を構成する結晶構造が高湿環境下で損傷しやすく、得られる光電変換素子は耐湿性に劣ることが分かる。
これに対し、感光層中に式（１）の有機カチオンを含む結晶構造を形成させた試料番号１０１〜１４６の光電変換素子は、高湿環境下においても感光層を構成する結晶構造の損傷を効果的に防ぐことができ、得られる光電変換素子を耐湿性に優れるものとすることができた。【０１７８】
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。【０１７９】
本願は、２０１６年８月３１日に日本国で特許出願された特願２０１６−１６８７６９に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
【符号の説明】
【０１８０】
１Ａ〜１Ｆ  第一電極
１１  導電性支持体
１１ａ  支持体
１１ｂ  透明電極
１２  多孔質層
１３Ａ〜１３Ｃ  感光層
１４  ブロッキング層
２  第二電極
３Ａ、３Ｂ、１６  正孔輸送層
４、１５  電子輸送層
６  外部回路（リード）
１０Ａ〜１０Ｆ  光電変換素子
１００Ａ〜１００Ｆ  太陽電池を利用したシステム
Ｍ  電動モーター
【図１】
0006636167.tif 000023
【図２】
0006636167.tif 000024
【図３】
0006636167.tif 000025
【図４】
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【図５】
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【図６】
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