(57)【要約】【課題】直射太陽光のもとでより長時間使用できる色素増感型太陽電池及びその製造方法を提供すること。【解決手段】有機分子を含む負極と、電解質層と、正極とを有する太陽電池であって、該有機分子は、有機色素分子と可視光に対して透明な分子との混合物である。また、該有機分子は、有機色素分子の骨格に可視光に対して透明な分子を挿入した構造を有するものであってもよい。また製造方法は、このような有機分子を太陽電池用の負極に施すことを含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機分子を含む負極と、電解質層と、正極とを有する太陽電池であって、
該有機分子は、有機色素分子と可視光に対して透明な分子との混合物であることを特徴とする、太陽電池。
【請求項２】
前記混合物中の、前記有機色素分子と前記可視光に対して透明な分子とのモル比率が、６：４〜４：６であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
有機分子を含む負極と、電解質層と、正極とを有する太陽電池であって、
該有機分子は、有機色素分子の骨格に可視光に対して透明な分子を挿入した構造を有するものであることを特徴とする、太陽電池。
【請求項４】
前記可視光に対して透明な分子の大きさは、０．３〜０．９ｎｍであることを特徴とする、請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記有機分子を含む負極は、金属箔上のＴｉＯ２微粒子の表面に前記有機分子を被覆したものであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記透明な分子はボラジンであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の太陽電池。
【請求項７】
有機分子を含む、太陽電池用の極板であって、
該有機分子は、有機色素分子と可視光に対して透明な分子との混合物であるか、又は有機色素分子の骨格に可視光に対して透明な分子を挿入した構造を有するものであることを特徴とする、太陽電池用の極板。
【請求項８】
有機分子を含む負極と、電解質層と、正極とを有する太陽電池の製造方法であって、該有機分子は有機色素分子と可視光に対して透明な分子との混合物であるか、又は有機色素分子の骨格に可視光に対して透明な分子を挿入した構造を有するものであり、
負極用の金属箔表面に該有機分子を含む層を配する工程と、
該有機分子を含む層を表面に配した負極用金属箔を乾燥後、該層を配した表面にさらに電解層を配する工程と、  
前記電解層を配した負極を、正極金属箔及び封止材にて封止する工程と、を含むことを特徴とする、太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記負極用の金属箔表面に前記有機分子を含む層を配する工程は、
該負極用の金属箔表面にＴｉＯ２微粒子を溶媒に溶かして施す工程と、
施したＴｉＯ２微粒子の薄膜が乾燥する前に、前記有機分子を浸透させ、該有機分子を該ＴｉＯ２微粒子表面に被覆する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
有機分子を含む、太陽電池用の極板の製造方法であって、該有機分子は有機色素分子と可視光に対して透明な分子との混合物であるか、又は有機色素分子の骨格に可視光に対して透明な分子を挿入した構造を有するものであり、
極板用の金属箔の表面に該有機分子を含む層を配する工程と、
該有機分子を含む層を表面に配した極板用金属箔を乾燥させる工程と、
を含むことを特徴とする、太陽電池用の極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長寿命化した太陽電池及びその製造方法に関し、特に色素増感型太陽電池の寿命を延ばすことのできる構造を有する太陽電池とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の技術の発展に伴い、半導体による太陽電池が実用化されている。その一方で、新興国に対して比較的高いわが国の半導体製造コストが、わが国の太陽電池産業の競争力を低下させている。その一方で、有機材料による太陽電池は、塗布を中心とした製造工程により半導体による太陽電池より低コストというメリットがある。特に、非特許文献１により発表された色素増感型太陽電池は、色素分子の選択により太陽光に含まれる可視光から赤外領域の吸収をカバーできる可能性を持ち、非特許文献２では、吸収効率上昇により発電効率１０％以上を達成している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｂｒｉａｎ  Ｏ’Ｒｅｇａｎ  ＆  Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｇｒａｅｔｚｅｌ，  “Ａ  ｌｏｗ−ｃｏｓｔ，  ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｄｙｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  ＴｉＯ２  ｆｉｌｍｓ”，  Ｎａｔｕｒｅ（Ｌｏｎｄｏｎ），  Ｖｏｌ．  ３５３，  ｐｐ７３７-７４０，  Ｏｃｔ．  ２４  （１９９１）．
【非特許文献２】Ｌｉｙｕａｎ  Ｈａｎ，  Ｎａｏｋｉ  Ｋｏｉｄｅ，  Ｙａｓｕｏ  Ｃｈｉｂａ，  Ａｓｈｒａｆｕｌ  Ｉｓｌａｍ，  Ｒｙｏｉｃｈｉ  Ｋｏｍｉｙａ，  Ｎｏｂｕｈｉｒｏ  Ｆｕｋｅ，  Ａｔｓｕｓｈｉ  Ｆｕｋｕｉ，  ａｎｄ  Ｒｙｏｈｓｕｋｅ  Ｙａｍａｎａｋａ，  “Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｆ  ｄｙｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌｓ  ｂｙ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ”，  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  Ｖｏｌ．  ８６，  ｐｐ２１３５０１-１〜２１３５０１−３，  Ｍａｙ  １６  （２００５）．
【非特許文献３】Ｓ．  Ｋｉｍ，  Ｊ．  Ｌｅｅ，  Ｓ．  Ｋａｎｇ，  Ｊ．  Ｋｏ，  Ｊ．−Ｈ．  Ｙｕｍ，  Ｓ．  Ｆａｎｔａｃｃｉ，  Ｆ．  Ｄｅ  Ａｎｇｅｌｉｓ，  Ｄ．  Ｄｉ  Ｃｅｎｓｏ，  Ｍｄ．  Ｋ．  Ｎａｚｅｅｒｕｄｄｉｎ，  ａｎｄ  Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｇｒａｅｔｚｅｌ，  “Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，  ＪＡＣＳ，  Ｖｏｌ．  １２８，  ｐｐ１６７０１〜１６７０７  （２００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この非特許文献１，２に開示された色素増感型太陽電池には次のような問題がある。その問題点は、直射日光下では寿命が短いということである。この原因は、太陽光に含まれる紫外線に起因する。その理由は、紫外線照射により色素分子構造が変化する、あるいは紫外線照射により色素分子に大きな運動エネルギーが与えられ、高温になってしまうからである。このように紫外線による色素分子への影響が大きいのは、色素分子が可視光のみならず、紫外線をも吸収してしまう性質を持っているからである。
【０００５】
本発明の目的は、直射太陽光のもとでより長時間使用できる色素増感型太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の視点において、本発明に係る太陽電池は、有機分子を含む負極と、電解質層と、正極とを有する太陽電池であって、該有機分子は、有機色素分子と可視光に対して透明な分子との混合物であることを特徴とする。
【０００７】
また第２の視点において、本発明に係る太陽電池は、有機分子を含む負極と、電解質層と、正極とを有する太陽電池であって、該有機分子は、有機色素分子の骨格に可視光に対して透明な分子を挿入した構造を有するものであることを特徴とする。
【０００８】
第３の視点において、本発明に係る太陽電池用の極板は、有機分子を含む、太陽電池用の極板であって、該有機分子は、有機色素分子と可視光に対して透明な分子との混合物であるか、又は有機色素分子の骨格に可視光に対して透明な分子を挿入した構造を有するものであることを特徴とする。
【０００９】
第４の視点において、本発明に係る太陽電池の製造方法は、有機分子を含む負極と、電解質層と、正極とを有する太陽電池の製造方法であって、該有機分子は有機色素分子と可視光に対して透明な分子との混合物であるか、又は有機色素分子の骨格に可視光に対して透明な分子を挿入した構造を有するものであり、負極用の金属箔表面に該有機分子を含む層を配する工程と、該有機分子を含む層を表面に配した負極用金属箔を乾燥後、該層を配した表面にさらに電解層を配する工程と、前記電解層を配した負極を、正極金属箔及び封止材にて封止する工程と、を含むことを特徴とする。電解層を配する工程は、例えば電解液に浸すこと等により行うことができる。
【００１０】
第５の視点において、本発明に係る太陽電池用極板の製造方法は、有機分子を含む、太陽電池用の極板の製造方法であって、該有機分子は有機色素分子と可視光に対して透明な分子との混合物であるか、又は有機色素分子の骨格に可視光に対して透明な分子を挿入した構造を有するものであり、極板用の金属箔の表面に該有機分子を含む層を配する工程と、該有機分子を含む層を表面に配した極板用金属箔を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の太陽電池は、例えば典型的な一例として、負の電極であるＴｉＯ２微粒子と、電解質層と、正の電極とを有する。また、負の電極であるＴｉＯ２微粒子は色素分子によってその表面が被覆されている。ここまでは、先にあげた非特許文献１と非特許文献２と共通の構造である。しかし、本発明ではＴｉＯ２電極表面に被覆するのは色素分子だけではなく、可視光に対して透明な異種分子を色素分子に混入させてＴｉＯ２電極表面を被覆させる。あるいは、色素分子の骨格に、透明な異種分子を挿入した（即ち、分子構造の一部として組み込んだ）構造を化学反応で作成し、その分子を被覆することである。
【００１２】
色素分子における光吸収の特徴は、可視光を吸収した際に生成される電子と正孔の分離現象である。電子はＴｉＯ２電極側に拡散するのに対して、正孔は色素分子と接している電解液へ移動し、電解液中でのｒｅｄｏｘ反応により正極電極に達する。非特許文献１の図１はそれを示している。一方で、色素分子に紫外線による吸収が起きた際には、このような電子と正孔の分離がスムーズには起きない。その理由は、紫外線吸収による電子と正孔は色素分子のなかでお互いに近い位置を保ったままの分子軌道に存在し、分子の端から端へと移動せずにそのままとどまるからである。このような局在化した電子と正孔はやがて、分子構造の変化を引き起こすか、あるいは分子を構成する各原子に運動エネルギーを与えてしまい、温度上昇を引き起こしてしまう。
【００１３】
本発明では、この紫外線吸収をおこす分子軌道のエネルギー準位において、電子の準位を下げ、正孔の準位を上げる。このことにより、色素分子が吸収する光の波長は紫外線から可視光に変わる。この状態では、これらの分子軌道は光起電力に貢献はしない。しかしながら、紫外線よりも低い光のエネルギーを吸収することに変わったので、光吸収後に発生するエネルギーの値が小さくなり、色素分子構造変化、あるいは色素分子構成原子の運動エネルギー付与が起きなくなり、色素分子は安定に保たれるようになる。一方、紫外線は分子軌道準位の変化したおかげで、もはや吸収されず色素分子を透過するのみである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、色素分子と透明な分子とを混合することで、紫外線吸収率と緩和の際に発生するエネルギーを下げ、色素分子の長寿命化を実現した太陽電池を提供することができる。また、従来どおりの製造プロセス、すなわち溶液の塗布工程を利用すれば、電池製造のために、新たな設備投資を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の太陽電池に用いる色素分子の一例の構造である。
【図２】本発明の太陽電池に用いる色素分子の典型的な分子軌道の説明図である。
【図３】図１に示す色素分子における分子軌道のシミュレーション結果である。
【図４】色素分子における紫外線吸収と、その後に起こる無輻射緩和の模式図である。（ａ）は電子の緩和、（ｂ）は正孔の緩和を示す。
【図５】色素分子に透明異種分子を混入した際の、分子軌道の変化を示した模式図例である。左と右はそれぞれ、色素と透明異種分子の分子軌道準位、真ん中は二つの分子の軌道が混成した際の分子軌道準位である。
【図６】色素塗布の際に、透明異種分子を混入させ、ＴｉＯ２表面を被覆した構造例を示す概略図である。
【図７】色素分子の骨格に、透明異種分子を化学反応で組み込んだ模式図である。
【図８】色素分子の光吸収スペクトルが、Ｂ３Ｎ３Ｈ６分子と隣接することで変化したことを示すシミュレーションの一例である。可視光吸収は変わらず、紫外線吸収スペクトルのみ、低エネルギーシフトし強度も低下している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の視点において、混合物中の、有機色素分子と可視光に対して透明な分子とのモル比率が、６：４〜４：６であることが好ましい。
【００１７】
第２の視点において、可視光に対して透明な分子の大きさは、０．３〜０．９ｎｍ（３〜９オングストローム）であることが好ましい。
【００１８】
また第１及び第２の視点において、有機分子を含む負極は、金属箔上のＴｉＯ２微粒子の表面に有機分子を被覆したものであることが好ましい。また、すべての視点において、透明な分子はボラジンであることが好ましい。
【００１９】
また、第４の視点において、負極用の金属箔表面に有機分子を含む層を配する工程は、負極用の金属箔表面にＴｉＯ２微粒子を溶媒に溶かして施す（例えば塗布する、以下同様）工程と、施したＴｉＯ２微粒子の薄膜が乾燥する前に、有機分子を浸透させ、有機分子をＴｉＯ２微粒子表面に被覆する工程と、を含むことが好ましい。
【００２０】
また第５の視点において、極板用の金属箔の表面に有機分子を含む層を配する工程は、極板用の金属箔表面にＴｉＯ２微粒子を溶媒に溶かして施す工程と、施したＴｉＯ２微粒子の薄膜が乾燥する前に、有機分子を浸透させ、有機分子をＴｉＯ２微粒子表面に被覆する工程と、を含むことが好ましい。
【００２１】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１の上側を参照すると、本発明の太陽電池に使用される色素分子のうち、典型的な分子構造例が示されている。この分子構造は非特許文献３に記載の図１のものに類似している。この分子構造は２つの部分に分けて考えることが出来る、すなわち電子供与部位と電子受容部位である。電子供与部位では可視光照射による電子励起で生成したキャリアーのうち正孔が集まる場所で、この部位が電解液と接することにより正孔がｒｅｄｏｘ反応により電解質を伝播し正極に到達する。一方、電子受容部位は可視光照射による電子励起で生成したキャリアーのうち電子が集まる場所で、この部位に集まった電子はＴｉＯ２電極へ伝播する。図１の下側には、図１の上側に示した分子構造を模式的に描いた図が示されている。今後の議論では、色素分子をこの模式的な図で表すことにする。模式的な図において”Ａ”と描かれているのが電子受容部位、“Ｄ”と書かれているのが電子供与部位である。
【００２２】
図２には、この色素分子における分子軌道とそのエネルギー準位が示されている。図２右下の（ａ）と書かれたのは、電子によって占有された分子軌道のうちの最高準位のもの（ＨＯＭＯ軌道）の分布が電子供与部位に偏っていることを模式的に示している。次に図２左下（ｂ）は電子によって占有された分子軌道のうち２番目に高い準位のもの（ＨＯＭＯ−１）で、軌道分布は電子受容部位に偏っている。次に（ｃ）は電子によって占有されていない分子軌道のうち一番エネルギー準位の低いもの（ＬＵＭＯ）を模式的に示している。軌道は電子受容部位に偏っている。最後に（ｄ）は電子によって占有されていない分子軌道のうち２番目にエネルギー準位が低いもの（ＬＵＭＯ＋１）を模式的に示しており、軌道は電子供与部位に偏っている。なお、模式的な図ではなくよりリアルに各分子軌道による電荷分布を示したのは図３になる。図３では、より広い範囲のエネルギー準位の分子軌道から来る電荷分布を示している。また、分子軌道のエネルギー準位間の光励起による遷移と、それを可能にする分極方向（右下のｘ，ｙ，ｚ軸の方向に対応）も示されている。
【００２３】
理解を容易にするため、模式的な図２に戻り説明を続ける。可視光による光吸収はＨＯＭＯ準位からＬＵＭＯ準位間に起きる。図２では青色の矢印でそれが示されている。この光吸収では、分子軌道の分布から、正孔が電子供与部位に電子が電子受容部位に形成されることがわかる。したがって、電子と正孔が分離してそれぞれの電極に到達することで、光起電力を生じる。
【００２４】
次に紫外線による光吸収は、ＨＯＭＯ−１準位からＬＵＭＯ準位への励起か、ＨＯＭＯ準位からＬＵＭＯ＋１準位への電子励起を生じさせる。ＨＯＭＯ−１準位からＬＵＭＯ準位への励起の場合には、電子と正孔は電子受容部位に共に局在化する。一方ＨＯＭＯ準位からＬＵＭＯ＋１準位への電子励起の場合には、電子供与部位に電子と正孔が局在化する。
【００２５】
紫外線照射によって誕生したこれらの電子・正孔ペアは分子の化学的結合に大きな影響を与え、分子構造の変化や、分子を構成する原子一個一個への運動エネルギーの付与につながる。付与する運動エネルギーの大きさを見積もるには図４の分子軌道間のエネルギー差を見て、光遷移後の緩和によって発生するエネルギーを見ればよい。図４の（ａ）では、ＨＯＭＯからＬＵＭＯ＋１への励起により、ＬＵＭＯ＋１軌道に存在する電子がＬＵＭＯ軌道へ緩和することを示している。図３のより詳細な図から、その際に発生するエネルギーは約１ｅＶと読み取れる。
【００２６】
一方、今回の計算の際に使用した、密度汎関数理論の典型的な誤差からすると、励起エネルギーは約０．５ｅＶ過小に計算されているといえるので、実際の光吸収励起エネルギーは紫外領域の３．０ｅＶ程度といえる。図４の（ｂ）では紫外照射によりＨＯＭＯ−１からＬＵＭＯ軌道への電子励起を示しており、これも励起エネルギーは、計算誤差による補正を考慮すると３ｅＶ近くとなる。この後は、正孔緩和が起こり、ＨＯＭＯ−１軌道にあった正孔がＨＯＭＯ軌道に上昇する。
【００２７】
従って、これら図４の（ａ）と（ｂ）の反応を起こすことで、図４（ａ）、（ｂ）の各右側の矢印の電子緩和が生じ、紫外線照射による色素分子構造変化、あるいは温度上昇がもたらされる。これらの電子緩和は、光選択側によると、光を生じることはできず、電子緩和によって発生するエネルギーは原子核の運動に費やされるか、分子構造の変化に費やされることになる。
【００２８】
本発明による色素では異種の分子（透明分子）の存在により、分子軌道のエネルギー準位に変化が生じる。図５にそれを模式的に示す。色素原子と隣り合わせに、透明な分子が存在している。透明な分子とは、先のＨＯＭＯとＬＵＭＯのエネルギー準位が約７ｅＶと大きく、可視光を透過する分子のことである。この分子のＨＯＭＯとＬＵＭＯのエネルギー準位は、色素分子のそれぞれＨＯＭＯ−１とＬＵＭＯ＋１のエネルギー準位に近い。量子力学の原理によれば、エネルギー準位の近い軌道同士が接近すると、軌道混成の効果でエネルギー準位が再編される。すなわち、図５の中央に示したように新たな順番で分子軌道のエネルギー準位が構成される。
【００２９】
図中の矢印のうち下向きは電子の光を出さない緩和（これを無輻射緩和という）、上向きの矢印が正孔の無輻射緩和を示す。軌道の混成のない場合には緩和する軌道のエネルギー準位差が大きい。（図３の精緻な図から類推するとそれはおよそ１ｅＶに達する。）この大きなエネルギーが分子内部に発生し、分子構造の変化や分子内部原子の運動エネルギー変換に費やされる。しかしながら、中央の混成した分子軌道における矢印は、より小さなエネルギー準位間（約０．７ｅＶかそれ以下）を遷移することになる。また、実際の吸収に要する光エネルギーも下がり、紫外線は吸収しなくなることもある。（これは、後に図８のシミュレーション事例で示す。）
【００３０】
しかも、本実施の形態では、色素分子のもともとのＨＯＭＯとＬＵＭＯの軌道のエネルギー準位は変化せず、分子の持つ可視光吸収特性、それにともなう光起電現象の効率には影響が少ないという利点を持つ。添加した色素とは異なる種類の分子は透明なので、照射された可視光をさえぎる懸念も無い。
【００３１】
（製法の説明）
次に、図６と７を参照して、色素分子の中に異種分子を混入する形態を説明する。
【００３２】
色素増感太陽電池の製造工程のうち、ＴｉＯ２微粒子塗布後の色素浸透の段階で、色素と異なる種類の分子（透明分子）の混入を完成する。この場合、色素分子と異種分子を混濁した状態で混入した状況を示したのが、図６である。色素分子を実線で、異種分子（透明分子）を点線で示した。この状況において、ＴｉＯ２微粒子（すなわちＴｉＯ２電極）表面上での色素分子の被覆率が、異種分子の被覆によって下がる。したがって、もし異種分子の量を多くした場合には、色素からの光起電で得る電流量に制限がかかることになる。このことを防ぐには、異種分子のモル数と色素分子のモル数の比率を４：６〜６：４の範囲にすることが好ましく、１：１にすることがさらに好ましい。これ以上偏ると、例えば色素が過剰な場合には、異種分子と相互作用できないものが生じ、紫外線照射による劣化が始まる。また、逆に異種分子が過剰な場合には、光起電効率の低下が生じる。
【００３３】
あるいは、図７のように色素原子を合成する段階で、その分子骨格の一部に異種分子を化学反応を利用して挿入する。この構造を得た場合、ＴｉＯ２表面への被覆率を調整することは必要ない。しかし一方で、色素分子の骨格をとおして電子と正孔のキャリアーが伝播する速度が、挿入された異種分子の構造によって低下することになる。このことを避けるためには異種分子の中で、サイズがベンゼン環一個分程度（直径にして約０．３ｎｍ（３Å）程度）から、ベンゼン環７個（あるいは６個）が結合した構造（コロネン、Ｃ２４Ｈ１２）に相当する大きさのもの（直径にして約０．９ｎｍ（９Å）程度）を選択すればよいことが判明した。
【００３４】
ここで、異種原子として、ホウ素と窒素が交互に結合した分子を想定し、それが先の色素分子にブレンドされた場合の光吸収スペクトルのシミュレーションの事例を紹介する。シミュレーションは分子の最安定な構造を、密度汎関数理論により決定し、光吸収スペクトルは、電子が専有した軌道と占有されていない軌道との間の遷移確率とエネルギー準位の差によって決定した。
【００３５】
このグラフの数値計算式を数式にすると
2012104411.tif 000003
である。ここで、ｏｃｃ、ｅｍｐはそれぞれ占有、非占有状態を示し、
2012104411.tif 000004
は電子の波動関数、
2012104411.tif 000005
は分子軌道のエネルギー準位である。
【００３６】
シミュレーションの結果を図８に示す。まず図８の上側に、色素分子にＢ３Ｎ３Ｈ６分子（ボラジン、図８ではＢ３Ｎ３と記載）が重なった構造を示す。Ｂ３Ｎ３Ｈ６分子は六員環をなし、各頂点の原子が水素原子と結合した構造をなしており、ＢとＮが炭素（Ｃ）なら、ベンゼンと同じ構造である。図８の下の図は、上記の式で計算した光吸収スペクトルのシミュレーション結果で、赤色（Pure Dyeと示した線）は色素だけの吸収スペクトルである。特徴的なことは２ｅＶ近くの可視光吸収ピークと３ｅＶ近くの紫外吸収スペクトルで、それぞれ、ＨＯＭＯからＬＵＭＯへの光励起、ＨＯＭＯ−１からＬＵＭＯへの励起に対応している。
【００３７】
一方青色（With B3N3 moleculeと示した線）のスペクトルは、図８の上側のように色素分子に透明分子が隣接した構造のときの光励起スペクトルの変化である。可視光領域の吸収スペクトルには変化が無く、図５の模式図のように光起電に関わる分子軌道には変調がないことがわかる。しかし、３ｅＶ近くの紫外吸収スペクトルは低エネルギーシフトし、かつピーク強度が下がっている。これは光起電に寄与しない分子軌道の励起確率の減少と、その無輻射緩和エネルギーの低エネルギー方向へのシフトが同時に起きたことを示し、色素へのダメージが軽減することを意味する。（ここで、無輻射緩和エネルギーのシフト量は光吸収ピークのシフト量と同等なので、もともと１ｅＶ近くあった無輻射緩和エネルギーを約０．５ｅＶも下げたことになる。）
【００３８】
本発明の活用例として、屋外発電、走行中車両のサブ電源や屋外携帯電子機器の電源に使用される太陽電池が挙げられる。
【００３９】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【図１】
2012104411.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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