(57)【要約】  【課題】高分子フィルム基材が使用可能な低温度領域において、簡便な方法により、酸化物半導体電極を製造する技術を提供する。  【解決手段】色素増感型光電変換素子は、導電層、多孔質半導体層、電解質層、および対極を備える。多孔質半導体層は、金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を、導電層上に塗布または印刷して焼成することにより得られる。分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層、多孔質半導体層、電解質層、および対極を備え、
上記多孔質半導体層は、金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を上記導電層上に塗布または印刷して焼成することにより得られ、
上記分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、上記金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する色素増感型光電変換素子。
【請求項２】
上記分散剤は、上記アセチレン系炭化水素骨格として、少なくともアセチレンアルコール構造またはアセチレンジオール構造を有する請求項１記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項３】
上記分散剤は、金属酸化物に吸着する官能基として、少なくとも、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、チオール基、ホスホノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホニル基およびスルフィニル基からなる群から選ばれた少なくとも１種以上を有する請求項１記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項４】
上記金属酸化物半導体微粒子の平均一次粒子径は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である請求項１記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項５】
上記金属酸化物半導体微粒子は、チタン、亜鉛、スズおよびニオブの少なくとも１種を含む金属酸化物を含む請求項１記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項６】
上記金属酸化物半導体微粒子は、アナターゼ型またはブリュッカイト型の結晶構造を有する酸化チタンを含む請求項１記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項７】
可撓性を有する樹脂基材をさらに備え、
上記導電層は、上記樹脂基材上に形成される請求項１記載の色素増感型光電変換素子。
【請求項８】
金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を導電層上に塗布または印刷する工程と、
上記塗布された多孔質半導体形成用組成物を焼成し、上記導電層上に多孔質半導体層を形成する工程と、
上記多孔質半導体層に増感色素を担持させる工程と、
上記増感色素が担持された上記多孔質半導体層に対向して対極を設ける工程と、
上記多孔質半導体層と、上記対極との間に電解質層を設ける工程と
を備え、
上記分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、上記金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する色素増感型光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
上記塗布または印刷された多孔質半導体形成用組成物の焼成は、４０℃以上１７５℃以下の温度範囲で行われる請求項８記載の色素増感型光電変換素子の製造方法。
【請求項１０】
金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を導電層上に塗布または印刷し、焼成する工程を備え、
上記分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、上記金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する金属酸化物半導体層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、金属酸化物半導体層を備える色素増感型光電変換素子およびその製造方法に関する。詳しくは、色素増感型光電変換素子およびその製造方法ならびに金属酸化物半導体層の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用や環境汚染の防止の面から、太陽光を直接電気エネルギーに変換
する太陽電池が注目され、研究開発が推進されている。従来、太陽電池としては、結晶シリコン系太陽電池、アモルファスシリコン系太陽電池などのシリコン系太陽電池が、主に用いられてきた。
【０００３】
シリコン系太陽電池を製造するには、膨大なエネルギーを必要とするため、シリコン系太陽電池は、太陽光を利用する省エネルギー電池である太陽電池の本来の目的とは相反するものとなっている。また、多大なエネルギーを使用する結果として、シリコン系太陽電池は高価なものとならざるを得ない。
【０００４】
そこで、上述のシリコン系太陽電池の問題点を解決すべく、色素によって増感された多孔質半導体層を用いた光電変換用電極および色素増感太陽電池、ならびにこれを作製するための材料および製造技術が提案されている（非特許文献１および特許文献１参照）。
【０００５】
従来提案されている色素増感型光電変換セル（色素増感型光電変換素子）は、ルテニウム錯体などの増感色素によって分光増感された酸化チタン多孔質層（作用電極）と、ヨウ素を主体とする電解質と、対電極とを備えている。この電池の第１の利点は、酸化チタンなどの安価な酸化物半導体を用いるため、安価な光電変換素子を提供できる点である。第２の利点は、用いられるルテニウム錯体が可視光域に幅広く吸収を有していることから比較的高い変換効率が得られる点である。
【０００６】
酸化チタン多孔質層の形成に際しては、酸化チタン粒子の分散ペーストを作製してそれを基材上に塗布し、塗布されたペーストに対して、５００℃以上の温度を与えることが一般的である。塗布されたペーストに対して、５００℃以上の温度を与えることにより、酸化チタンの粒子間にネッキングが生じ、酸化チタン粒子層が多孔質となる。したがって、酸化チタン粒子層における電子伝達性が向上する。
【０００７】
上述したように、通常、色素増感型光電変換セルの製造には、高温の焼結プロセスを必要とする。このため、基材の材質が、ガラスのような耐熱性の高い材質に限られ、基材の材料費や、製造時に消費するエネルギー費などが高くなり、色素増感型光電変換セルの製造コストが高くなってしまう。
【０００８】
そこで、樹脂基材を用いるために、樹脂が溶解しない温度を与えて酸化チタン多孔質層を低温で焼成する焼結方法も試みられている（非特許文献２参照）。しかしながら、色素増感型光電変換セルの変換効率が低いものにとどまっていた。また、低温焼成では、酸化チタン多孔質層がもろくなり、色素増感型光電変換セルの耐久性が低かった。さらに、低温で焼成する焼結方法では、焼結時間が比較的長時間となり、量産時のプロセスとしては適しているといえなかった。
【０００９】
樹脂基材を用いる場合の無機酸化物多孔質層の製造方法として、無機酸化物粒子層を加圧することで、発電特性を改善する方法が提案されている（非特許文献３および特許文献２参照）。しかしながら、加圧処理に用いられる圧力が、数百ｋｇｆ／ｃｍ2と高圧であるため、高圧の油圧装置が必要となってしまう。さらに、加圧処理は、ロールツーロールなどの連続生産装置に適用するには、圧力を伝達するロールの磨耗や破損、処理速度の遅さなどのため、連続生産には不向きな方法であった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】B.O'Regan,M.Graetzel,Nature,353,p.737-740(1991)
【非特許文献２】ECN contributions 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, May 1-5, 2000 abstract; P.M. Sommeling et.al, “Flexible dye-sensitizednanocristalline TiO2 solar cells”
【非特許文献３】Nanoletters,1,(2001),p.p.97-100,H.Lindstron,et.al.
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許４９２７７２１号明細書
【特許文献２】国際公開第００／０７２３７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
高分子フィルムなどの高分子樹脂基材が使用可能な低温度領域において、簡便な方法により、多孔質半導体層を製造する技術が望まれている。
【００１３】
したがって、本技術の目的は、製造工程を複雑化させずに、高分子樹脂基材が使用可能な低温度領域において製造することができる色素増感型光電変換素子およびその製造方法ならびに金属酸化物半導体層の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、第１の技術は、
導電層、多孔質半導体層、電解質層、および対極を備え、
多孔質半導体層は、金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を導電層上に塗布または印刷して焼成することにより得られ、
分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する色素増感型光電変換素子である。
【００１５】
第２の技術は、
金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を導電層上に塗布または印刷する工程と、
塗布された多孔質半導体形成用組成物を焼成し、導電層上に多孔質半導体層を形成する工程と、
多孔質半導体層に増感色素を担持させる工程と、
増感色素が担持された多孔質半導体層に対向して対極を設ける工程と、
多孔質半導体層と、対極との間に電解質層を設ける工程と
を備え、
分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する色素増感型光電変換素子の製造方法である。
【００１６】
第３の技術は、
金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を導電層上に塗布または印刷し、焼成する工程を備え、
分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する金属酸化物半導体層の形成方法である。
【００１７】
分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格として、少なくともアセチレンアルコール構造またはアセチレンジオール構造を有することが好ましい。また、金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基として、少なくとも、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、チオール基、ホスホノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホニル基およびスルフィニル基からなる群から選ばれた少なくとも１種以上を有することが好ましい。
【００１８】
金属酸化物半導体微粒子の平均一次粒子径は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。金属酸化物半導体微粒子の平均一次粒子径が、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であると、結晶性の劣化を抑制でき、また、多孔質半導体層に吸着させる色素の総量の減少を抑制できるからである。
【００１９】
金属酸化物半導体微粒子は、チタン、亜鉛、スズおよびニオブの少なくとも１種を含む金属酸化物を含むことが好ましい。金属酸化物半導体微粒子は、アナターゼ型またはブリュッカイト型の結晶構造を有する酸化チタンを含むことがより好ましい。吸着させる色素と金属酸化物間にて適切なエネルギーバンドを形成し、その後、光照射により色素にて発生した電子が金属酸化物に円滑に伝達し、その後のヨウ素の酸化還元による発電に寄与することができるからである。
【００２０】
色素増感型光電変換素子が、可撓性を有する樹脂基材をさらに備え、導電層が、樹脂基材上に形成されることが好ましい。色素増感型光電変換素子を、可撓性を有する色素増感型光電変換素子とできるからである。
【００２１】
塗布された多孔質半導体形成用組成物の焼成は、４０℃以上１７５℃以下の温度範囲で行われることが好ましい。基材に樹脂フィルムを用いる場合であっても、基材の変形などを引き起こしにくいからである。
【００２２】
本技術では、多孔質半導体層が、金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を導電層上に塗布または印刷して焼成することにより得られる。分散剤が、アセチレン系炭化水素骨格からなり、金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有することから、金属酸化物微粒子表面に官能基が吸着した際には、分散剤の分子が直線状の分子形態をとる。そのため、アセチレン系炭化水素骨格が立体反発効果を発現し、良好な分散性が得られる。
【００２３】
分散液（多孔質半導体形成用組成物）を加熱することにより、分散剤および溶媒が除去され、多孔質半導体層における、発電特性を劣化させる不純物の含有が低減される。本技術では、高分子フィルムなどの高分子樹脂基材の変形などが起こりにくい温度領域で揮発する特徴を有する分散剤と水または有機溶媒を分散液に用いることが好ましい。高分子フィルムなどの高分子樹脂基材の変形などが起こりにくい温度領域で揮発する特徴を有する分散剤と水または有機溶媒を分散液に用いた場合には、比較的低い温度で、分散液中の金属酸化物半導体微粒子以外の物質が効果的に除去される。また、分散剤が存在していた領域が空隙になることから、色素の吸着や電解液の浸透が促進される。
【発明の効果】
【００２４】
本技術によれば、高分子フィルムなどの高分子樹脂基材が使用可能な低温度領域において、簡便な方法により、色素増感型光電変換素子およびその製造方法ならびに金属酸化物半導体層の形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本技術の第１の実施形態に係る色素増感型光電変換素子の構成の一例を示す模式的断面図である。
【図２】図２Ａおよび図２Ｂは、本技術の第１の実施形態に係る色素増感型光電変換素子の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｄは、本技術の第１の実施形態に係る色素増感型光電変換素子の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図４】図４Ａは、色素増感型光電変換素子をロール状に巻き取り可能に構成した例を示す斜視図である。図４Ｂは、図４Ａに示す色素増感型光電変換素子と衣服とを組み合わせた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本技術の実施形態について図面を参照しながら以下の順序で説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
１.第１の実施形態（金属酸化物半導体層を備える色素増感型光電変換素子の例）
２.第２の実施形態（折りたたみ可能に構成された色素増感型光電変換素子の例）
【００２７】
＜１．第１の実施形態＞
［色素増感太陽電池の構成］
図１は、本技術の第１の実施形態に係る色素増感型光電変換素子の構成の一例を示す模式的断面図である。図１に示すように、この色素増感型光電変換素子１は、導電性基材３と、導電性基材１３と、色素が担持された多孔質半導体層５と、電解質層７と、対極１５ａとを備える。色素増感型光電変換素子１は、いわゆる色素増感型太陽電池を構成する。
【００２８】
導電性基材３と導電性基材１３とが対向配置されている。導電性基材３は、導電性基材１３と対向する一主面を有し、この一主面に多孔質半導体層５が形成されている。導電性基材１３は、導電性基材３と対向する一主面を有し、この一主面に対極１５ａが形成されている。対向する多孔質半導体層５と対極１５ａとの間に電解質層７が介在されている。導電性基材３および導電性基材１３の少なくとも一方は、透明とされ、例えば、導電性基材３は、多孔質半導体層５が形成された一主面とは反対側の他主面を有し、この他主面が太陽光などの光の照射Ｌを受光する受光面となる。
【００２９】
導電性基材３と導電性基材１３との対向面の周縁部には、電解質層の漏れや揮発を防ぐために、封止材が設けられる。多孔質半導体層５と対極１５ａとの間隔は、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１〜４０μｍである。電解質層７は、多孔質半導体層５が形成された導電性基材３と、対極１５ａが形成された導電性基材１３と、封止材とによって囲まれた空間に封入されている。図１においては図示を省略するが、導電性基材３、１３の少なくとも一方には、電解質の注入に用いられ、最終的には塞がれる注入口が設けられる。封止材の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、ガラスフリットなどを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００３０】
導電性基材３、１３は、例えば、互いに同一の正方形または長方形の平面形状を有する。導電性基材３、１３を面内方向に互いにずらして配置し、図１に示す導電層３ａ、１３ａの周縁部のうちの一部を封止材の外側に露出させ、この露出した導電層３ａ、１３ａ上に集電層などを形成するようにしてもよい。この集電層は、外部リードとの接続や色素増感型光電変換素子１同士を接続する場合に用いることができる。必要に応じて小面積の色素増感型光電変換素子１を連結することにより、色素増感型光電変換装置が構成される。例えば、色素増感型光電変換素子１を直列に組み合わせることにより、色素増感型光電変換装置の起電圧を高くすることができる。
【００３１】
以下、この色素増感型光電変換素子１を構成する導電性基材３、１３、多孔質半導体層５、増感色素、対極１５ａ、および電解質層７について順次説明する。
【００３２】
（導電性基材）
導電性基材３は、基材３ｂと、この基材３ｂの一主面上に形成された導電層３ａとを備え、この導電層３ａ上に多孔質半導体層５が形成される。導電性基材１３は、基材１３ｂと、この基材１３ｂの一主面上に形成された導電層１３ａとを備え、この導電層１３ａ上に対極１５ａが形成される。
【００３３】
基材３ｂ、１３ｂとしては、透明性を有するものが好ましく、種々の基材を用いることができる。透明性を有する基材としては、太陽光の可視から近赤外領域に対して光吸収が少ないものが好ましく、例えば、ガラス基材、樹脂基材などを用いることができるが、これに限定されるものではない。ガラス基材の材料としては、例えば、石英、青板、ＢＫ７、鉛ガラスなどを用いることができるが、これらに限定されるものではない。樹脂基材としては、例えば、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）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエステル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリビニルブチラート、ポリプロピレン（ＰＰ）、テトラアセチルセルロース、シンジオクタチックポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリエステルスルフォン、ポリエーテルイミド、環状ポリオレフィン、ブロム化フェノキシ、塩化ビニルなどを用いることができるが、これらに限定されるものではない。基材３ｂ、１３ｂとしては、例えば、フィルム、シート、基板などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００３４】
導電層３ａ、１３ａは、透明であることが好ましく、太陽光の可視から近赤外領域に対して光吸収が少ないことが好ましい。導電層３ａ、１３ａの材料としては、例えば、導電性の良好な金属酸化物、炭素を用いることが好ましい。金属酸化物としては、例えば、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープＳｎＯ2（ＦＴＯ）、アンチモンドープＳｎＯ2（ＡＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム−亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム−亜鉛複合酸化物（ＡＺＯ）、およびガリウム−亜鉛複合酸化物（ＧＺＯ）からなる群より選択される１種以上を用いることができる。導電層３ａと多孔質半導体層５との間に、結着の促進、電子伝達の改善、または逆電子過程の防止などを目的とした層をさらに設けるようにしてもよい。
【００３５】
（多孔質半導体層）
多孔質半導体層５は、金属酸化物半導体微粒子を含む多孔質層であることが好ましい。金属酸化物半導体微粒子は、チタン、亜鉛、スズおよびニオブの少なくとも１種を含む金属酸化物を含むことが好ましい。このような金属酸化物を含むことで、吸着させる色素と金属酸化物間にて適切なエネルギーバンドを形成し、その後、光照射により色素にて発生した電子が金属酸化物に円滑に伝達し、その後のヨウ素の酸化還元による発電に寄与することができるからである。具体的には、金属酸化物半導体微粒子の材料としては、酸化チタン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化ストロンチウム、酸化タンタル、酸化アンチモン、酸化ランタノイド、酸化イットリウム、および酸化バナジウムなどからなる群より選ばれる１種以上を用いることができるが、これらの限定されるものではない。多孔質半導体層表面が増感色素によって増感されるためには、多孔質半導体層５の伝導帯が増感色素の光励起準位から電子を受け取りやすい位置に存在することが好ましい。この観点からすると、上述した金属酸化物半導体微粒子の材料の中でも、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、および酸化ニオブからなる群より選ばれる１種以上が特に好ましい。さらに、価格や環境衛生性などの観点から、酸化チタンが最も好ましい。金属酸化物半導体微粒子は、アナターゼ型またはブリュッカイト型の結晶構造を有する酸化チタンを含むことが特に好ましい。このような酸化チタンを含むことで、吸着させる色素と金属酸化物間にて適切なエネルギーバンドを形成し、その後、光照射により色素にて発生した電子が金属酸化物に円滑に伝達し、その後のヨウ素の酸化還元による発電に寄与することができるからである。
【００３６】
金属酸化物半導体微粒子の平均一次粒子径は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましく、４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが特に好ましい。粒度分布の異なる金属酸化物半導体微粒子を混合するようにしてもよい。
【００３７】
平均一次粒子径を２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内とすることで、多孔質半導体層５の緻密性が劣化することなく、かつ過度に緻密となることによる色素の吸着の阻害や電解液の浸透の阻害を防止できるからである。なお、平均一次粒子径が５ｎｍ未満であると、結晶性が極端に劣化し、アナターゼ構造を維持できなくアモルファス構造となる傾向がある。一方、平均一次粒子径が５００ｎｍを超えると、比表面積が著しく低下し、多孔質半導体層５に吸着させる発電に寄与する色素の総量が減少する傾向がある。ここで、平均一次粒子径は、一次粒子が分散できる溶媒系を用いて、所望な分散剤を添加して一次粒子まで分散処理した希薄溶液を用いて、光散乱法により測定する方法より求めたものである。
【００３８】
（増感色素）
光電変換用の増感色素としては、増感作用を示すものであれば特に限定はないが、通常、可視光領域付近の光を吸収できる物質、例えば、ビピリジン錯体、テルピリジン錯体、メロシアニン色素、ポルフィリン、およびフタロシアニンなどが用いられる。
【００３９】
単独で用いる増感色素としては、例えば、ビピリジン錯体の１種であるシス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）ルテニウム（II）二テトラブチルアンモニウム錯体（通称Ｎ７１９）が、増感色素としての性能に優れており、一般的に用いられている。その他、ビピリジン錯体の１種であるシス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）ルテニウム（II）（通称：Ｎ３）や、テルピリジン錯体の１種であるトリス（イソチオシアナト）（２，２’:６’，２”−テルピリジル−４，４’，４”−トリカルボン酸）ルテニウム（II）三テトラブチルアンモニウム錯体（通称ブラックダイ）が一般的に用いられる。
【００４０】
特にＮ３やブラックダイを用いる場合には、共吸着剤もよく用いられる。共吸着剤は多孔質半導体層３上で色素分子が会合するのを防止するために添加される分子であり、代表的な共吸着剤としては、例えば、ケノデオキシコール酸、タウロデオキシコール酸塩、および１−デクリルホスホン酸などが挙げられる。これらの分子の構造的特徴としては、多孔質半導体層５を構成する酸化チタンに吸着されやすい官能基として、カルボキシル基やホスホノ基などをもつこと、および、色素分子間に介在して色素分子間の干渉を防止するために、σ結合で形成されていることなどが挙げられる。
【００４１】
その他の増感色素としては、例えば、アゾ系色素、キナクリドン系色素、ジケトピロロピロール系色素、スクワリリウム系色素、シアニン系色素、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、ポルフィン系色素、クロロフィル系色素、ルテニウム錯体系色素、インジゴ系色素、ペリレン系色素、オキサジン系色素、アントラキノン系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素など、およびその誘導体が挙げられるが光を吸収し多孔質半導体層５の伝導帯に励起電子を注入できる増感色素であればこれらに限定されない。これらの増感色素はその構造中に連結基を１個以上有する場合は、多孔質半導体層表面に連結することができ、光励起された増感色素の励起電子を多孔質半導体層５の電導帯に迅速に伝えることができるので望ましい。
【００４２】
導電層３ａ上に形成される多孔質半導体層５の厚さは、０．５μｍ以上２００μｍ以下であることが望ましい。多孔質半導体層５の厚さを上記の範囲内とすることにより、多孔質半導体層５の形成時に割れや剥がれが生じにくくなり、多孔質半導体層５の形成を安定させることができる。また、多孔質半導体層５の表層と導電面との距離を適正な範囲とでき、発生電荷が導電面に有効に伝えられ、良好な変換効率が得られる。
【００４３】
（対極）
対極１５ａは、導電層１３ａ上に形成され、対極１５ａおよび導電層１３ａにより、対向電極１５が構成される。対向電極１５は、色素増感太陽電池（色素増感型光電変換素子）の正極として機能する。対極１５ａに用いる導電性の材料としては、例えば、金属、金属酸化物、または炭素などが挙げられるが、これに限定されるものではない。金属としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウムなどを用いることができるが、これに限定されるものではない。金属酸化物としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、酸化スズ（フッ素などがドープされた物を含む）、酸化亜鉛などを用いることができるが、これに限定されるものではない。対極１５ａの膜厚は、特に制限はないが、５ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
（電解質層）
電解質層７は、電解質、媒体、および添加物から構成されることが好ましい。電解質は、Ｉ2とヨウ化物（例としてＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、ＭｇＩ2、ＣａＩ2、ＣｕＩ、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）の混合物、Ｂｒ2と臭化物（例としてＬｉＢｒなど）の混合物、この中でもＩ2とヨウ化物の組み合わせとしてＬｉＩ、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を混合した電解質が好ましいがこの組み合わせに限定されるものではない。
【００４５】
媒体に対する電解質の濃度は、Ｉ2が０．０１Ｍ以上０．５Ｍ以下であることが好ましく、ヨウ化物の混合物が０．１Ｍ以上１５Ｍ以下であることが好ましい。また、色素増感太陽電池の開放電圧を向上させる目的で、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンやベンズイミダゾリウム類などの各種添加剤を加えることもできる。
【００４６】
電解質層７に用いられる媒体は、良好なイオン電導性を発現できる化合物であることが好ましい。溶液状の媒体としては、例えば、ジオキサン、ジエチルエーテルなどのエーテル化合物、エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテルなどの鎖状エーテル類、メタノール、エタノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルなどのアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル化合物、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、ジメチルスルホキシド、スルホ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。
【００４７】
また、固体状（ゲル状を含む）の媒体を用いる目的で、ポリマーを含ませることもできる。この場合、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデンなどのポリマーを前記溶液状媒体中に添加することで、エチレン性不飽和基を有した多官能性モノマーを前記溶液状媒体中で重合させて媒体を固体状にする。
【００４８】
電解質層７としてはこの他、ＣｕＩ、ＣｕＳＣＮ媒体を必要としない電解質および、２，２’，７，７’−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−メトキシフェニルアミン）９，９’−スピロビフルオレンのような正孔輸送材料を用いることができる。
【００４９】
［色素増感太陽電池の製造方法］
次に、本技術の第１の実施形態に係る色素増感太陽電池の製造方法の一例について説明する。
【００５０】
（多孔質半導体層側の透明導電性基材の形成）
まず、図２Ａに示すように、板状やフィルム状の基材３ｂを成形する。成形方法としては、例えば溶融押出法、射出成形法などを用いることができるが、これに限定されるものではない。次に、図２Ｂに示すように、スパッタリング法などの薄膜作製技術により、導電層３ａを基材３ｂ上に形成する。これにより、導電性基材３が得られる。
【００５１】
（多孔質半導体層の形成）
次に、図２Ｃに示すように、導電性基材３の導電層３ａ上に多孔質半導体層５を形成する。
【００５２】
本技術では、金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する分散液（多孔質半導体形成用組成物）を用いて多孔質半導体層５を形成することを特徴とする。後述するように、分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格を有し、具体的には、アセチレン系炭化水素骨格として、少なくともアセチレンアルコール構造またはアセチレンジオール構造を有する。また、分散剤は、金属酸化物半導体粒子に吸着する官能基として、少なくとも、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシ基（水酸基）、チオール基、ホスホノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホニル基およびスルフィニル基からなる群から選ばれた少なくとも１種以上を有する。溶媒としては、水または有機溶媒を使用することができる。
【００５３】
以下、多孔質半導体層５の形成工程の詳細について説明する。
【００５４】
まず、金属酸化物半導体微粒子および分散剤を溶媒中に分散させて、多孔質半導体層形成用組成物である分散液（ペースト）を調製する。必要に応じて、結着剤（バインダー）を溶媒中にさらに分散させるようにしてもよい。ペースト作製の際には、必要に応じて、水熱合成から得られた単分散コロイド粒子を利用してもよい。
【００５５】
金属酸化物半導体微粒子としては、例えば、上述した酸化チタン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化ストロンチウム、酸化タンタル、酸化アンチモン、酸化ランタノイド、酸化イットリウム、および酸化バナジウムなどからなる群より選ばれる１種以上を好適に用いることができる。
【００５６】
分散剤としては、アセチレン系炭化水素骨格を有する分散剤を用いることができる。アセチレン系炭化水素骨格を有する分散剤としては、下記式（化１）で示される構造を有するものが好ましい。
【００５７】
Ｒ1−Ｃ（ＣＨ3）（ＯＲ2）−Ｃ≡Ｃ−Ｃ（ＣＨ3）（ＯＲ3）−Ｒ4・・・（化１）
（式中、Ｒ1は、Ｈ、ＣＨ3、Ｃ2Ｈ5、ｉｓｏＣ3Ｈ7、Ｃ4Ｈ9から選ばれる。Ｒ2は、Ｈ、ＣＨ3、Ｃ2Ｈ5、ｉｓｏＣ3Ｈ7，Ｃ4Ｈ9から選ばれる。Ｒ3は、−（ＣＨ2−ＣＨ2）m−ＯＨを表す。Ｒ4は、−（ＣＨ2−ＣＨ2）n−ＯＨを表す。なお、ｍおよびｎは、それぞれ１≦ｍ≦１０、１≦ｎ≦１０の範囲内の値である。）
【００５８】
式（化１）で示される構造を有する分散剤は、ｍが１０を超えると固体化傾向がある。また、ｎが１０を超えると固体化傾向がある。そのため、ｍおよびｎは、それぞれ１≦ｍ≦１０、１≦ｎ≦１０の範囲内の値であることが好ましい。
【００５９】
すなわち、分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格として、少なくともアセチレンアルコール構造またはアセチレンジオール構造を有することが好ましい。アセチレンアルコール構造を有するとは、例えば、炭素間三重結合を１つ有し、かつ該炭素間三重結合に隣接する炭素のうちの一方にヒドロキシ基を有する構造が好ましい。アセチレンジオール構造を有するとは、例えば、炭素間三重結合を１つ有し、かつ該炭素間三重結合に隣接する２つの炭素にヒドロキシ基を有する構造が好ましい。
【００６０】
また、分散剤は、金属酸化物半導体粒子に吸着する官能基を少なくとも１つ以上有していることが好ましい。金属酸化物半導体粒子に吸着する官能基としては、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、チオール基、ホスホノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホニル基およびスルフィニル基からなる群から少なくとも１種以上が選ばれることが好ましい。カルボキシル基含有物質としては、例えば、３，５−ジメチル−３−カルボキシル−１−ヘキシンなどを挙げることができる。チオール基含有物質としては、例えば、３，５−ジメチル−３−チオニル−１−ヘキシンなどを挙げることができる。
【００６１】
分散剤がアセチレン系炭化水素骨格を有し、金属酸化物半導体粒子に吸着する官能基を少なくとも１つ以上有していることから、金属酸化物微粒子表面に官能基が吸着した際には、分散剤の分子が直線状の分子形態をとる。そのため、アセチレン系炭化水素骨格が、理想的な立体反発効果を発現し、良好な分散性が得られる。
【００６２】
さらに、このような分散液を用いた場合には、溶媒中の金属酸化物半導体粒子の分散および分散安定性を確保することが可能であることに加え、分散液を加熱することにより、分散剤および溶媒を除去することが可能である。したがって、多孔質半導体層５における、発電特性を劣化させる不純物の含有を低減することができる。また、このような分散剤の添加により、後述する焼成工程において、分散剤が存在していた領域が空隙になることから、色素の吸着や電解液の浸透の促進が達成される。本技術では、エチルセルロースなどの高分子材料を含有する分散液を用い、高温で焼成して得られる多孔質半導体層と比較して、緻密な多孔質半導体層を得ることができる。
【００６３】
多孔質半導体層の緻密性は、分散液中の固形分の割合に依存する。このことから、分散液中の固形分の割合を調整することにより、多孔質半導体層の緻密性を制御することも可能である。良好な光電変換効率が得られるという観点からは、分散液中の固形分の割合が、８％以上１２％以下の範囲内であることが好ましい。なお、多孔質半導体層の緻密性は、例えば、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡：Scanning Electron Microscope）による断面観察などにより、確認することが可能である。
【００６４】
溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノールなどの炭素数が４以下の低級アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール（１，３−プロパンジオール）、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオールなどの脂肪族グリコール、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジメチルエチルアミンなどのアミン類などが単独または２種以上混合して用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。分散方法としては、例えば、公知の方法を用いることができ、具体的には例えば、攪拌処理、超音波分散処理、ビーズ分散処理、混錬処理、ホモジナイザー処理などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。
【００６５】
次に、調製された分散液を導電層３ａ上に塗布または印刷した後、乾燥させることにより、溶媒を揮発させる。これにより、多孔質半導体層５が導電層３ａ上に形成される。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥であっても、乾燥温度や乾燥時間などを調整する人工的乾燥であってもよい。人工的に乾燥させる場合には、乾燥温度や乾燥時間は、基材３ｂの耐熱性を配慮し、基材３ｂを変質させない範囲で設定することが好ましい。塗布または印刷の方法としては、簡便で量産性に適した方法を用いることが好ましい。塗布方法としては、例えば、スプレーコート法、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、ダイコート法、ディップ法、リバースロールコート法、カーテンコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スピンコート法などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。また、印刷方法としては、例えば、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凹版印刷法、ゴム版印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。
【００６６】
（焼成）
次に、上述のようにして作製した多孔質半導体層５を焼成し、多孔質半導体層５における金属酸化物半導体微粒子間の電子的な接続を向上させる。
【００６７】
焼成温度は、基材が変質しない範囲であることが好ましい。焼成温度は、具体的には、好ましくは４０〜１７５℃、より好ましくは４０〜１５０℃程度である。アセチレン系炭化水素骨格を有する分散剤として、上述の式（化１）示される構造を有するものを用いると、上記温度範囲で分散剤を揮発させることができ、好ましい。樹脂基材を用いて金属酸化物半導体層を製造する際、例えば、ＰＥＴを基材に使用した場合は１００℃程度まで、ＰＥＮを基材に使用した場合は、１５０℃程度までの加温であることが好ましい。上記温度範囲内であれば、基材の変形など引き起こさず、製造に支障をきたすことがないため好ましい。
【００６８】
焼成時間は、好ましくは３０秒間〜２時間程度であるが、特にこの時間範囲に制限されるものではない。
【００６９】
（色素担持）
次に、増感色素を溶媒に溶解させて、溶液を調製する。増感色素を溶解させるために必要に応じて、加熱、溶解助剤の添加および不溶分のろ過を行ってもよい。溶媒としては、増感色素を溶解可能であり、かつ、多孔質半導体層５に色素吸着の仲立ちを行えるものであることが好ましく、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、ベンジルアルコールなどのアルコール系溶剤、アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル系溶剤、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロベンゼンなどのハロゲン系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤、炭酸ジエチル、炭酸プロピレンなどの炭酸エステル系溶剤、ヘキサン、オクタン、トルエン、キシレンなどの炭水化物系溶剤、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、１，３−ジメチルイミダゾリノン、Ｎメチルピロリドン、水などを単独または２種以上混合して用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００７０】
次に、例えば、多孔質半導体層５を、増感色素を含む溶液中に浸すことにより、金属酸化物微粒子に増感色素を担持させる。多孔質半導体層５を、増感色素を含む溶液中に導電性基材３ごと浸すことにより、増感色素の連結置換基の親和性を利用して、多孔質半導体の多孔質表面に増感色素を接触させて結合させることができる。もちろん、増感色素を担持させる方法は、この方法に限定されない。
【００７１】
（対極側の透明導電性基材の形成）
次に、多孔質半導体層側の透明導電性基材と同様にして、対極側の透明導電性基材を形成する。
【００７２】
図３Ａに示すように、板状やフィルム状の基材１３ｂを成形する。成形方法としては、基材３ｂと同様の成形方法を用いることができる。次に、図３Ｂに示すように、スパッタリング法などの薄膜作製技術により、導電層１３ａを基材１３ｂ上に形成する。これにより、導電性基材１３が得られる。
【００７３】
（対極の形成）
次に、図３Ｃに示すように、スパッタリング法などの薄膜作製技術により、導電性基材１３の導電層１３ａ上に対極１５ａを形成する。
【００７４】
（電解質の充填）
次に、導電性基材１３の導電層１３ａの周縁部に、封止剤としての紫外線硬化型接着剤をスクリーン印刷により形成した後、この紫外線硬化型接着剤を介して、導電性基材３を貼り合わせる。この際、多孔質半導体層５および対極１５ａが、所定間隔、例えば１〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍの間隔をおいて対向するように配置する。これにより、導電性基材３と導電性基材１３と封止剤とにより、電解質層７が充填される空間が形成される。次に、この空間に例えば導電性基材３に予め形成された注入口から電解質を注入し、空間内に電解質を充填して電解質層７とする。その後、この注入口を塞ぐ。これにより、図３Ｄに示す、目的とする色素増感太陽電池が製造される。
【００７５】
従来の金属酸化物半導体層の形成方法では、金属酸化物半導体微粒子に分散剤や増粘剤などを添加し、スクリーン印刷などに適した粘度挙動を有するインクを調整して用いていた。そうすると、高分子フィルムを基材として用いた場合などには、焼成温度がフィルムの耐熱性から制限されることとなるが、例えば、１５０℃以下程度の比較的低い温度では、添加した分散剤や増粘剤が燃焼や揮発をせずに、金属酸化物半導体層中に残留してしまう。添加した分散剤や増粘剤が金属酸化物半導体層中に残留していると、金属酸化物半導体微粒子相互の焼結反応が抑制される。また、酸化チタン表面への増感色素の吸着が阻害される。したがって、増感色素が太陽光を吸収・励起する過程で発生した電子の移動が妨げられ、金属酸化物半導体層の抵抗値が高くなり、発電効率の低下を招いてしまう。
【００７６】
本技術では、高分子フィルムなどの高分子樹脂基材の変形などが起こりにくい温度領域で揮発する特徴を有する分散剤と水または有機溶媒を分散液に用いる。そのため、比較的低い温度で、分散液中の金属酸化物半導体微粒子以外の物質を効果的に除去し、金属酸化物半導体微粒子相互を固着させることができる。また、上述したように、焼成工程において、分散剤が存在していた領域が空隙になることから、色素の吸着や電解液の浸透が促進される。そのため、増感色素が太陽光を吸収・励起する過程で発生した電子の移動は妨げられず、金属酸化物半導体層の抵抗値が高くなることを防止できる。
【００７７】
［色素増感太陽電池の動作］
次に、本技術の第１の実施形態に係る色素増感型光電変換素子１の動作について説明する。
【００７８】
色素増感型光電変換素子１は、導電性基材３の受光面に光の照射Ｌがされると、対向電極１５を正極、導電層３ａを負極とする電池として動作する。その原理は次の通りである。
【００７９】
基材３ｂおよび導電層３ａを透過してきた光子を増感色素が吸収すると、増感色素中の電子が基底状態（ＨＯＭＯ）から励起状態（ＬＵＭＯ）へ励起される。励起状態の電子は、増感色素と多孔質半導体層５との間の電気的結合を介して、多孔質半導体層５の伝導帯に引き出され、多孔質半導体層５を通って導電層３ａに到達する。
【００８０】
一方、電子を失った増感色素は、電解質層４中の還元剤、例えばＩ-から下記の反応によって電子を受け取り、電解質層７中に酸化剤、例えばＩ3-（Ｉ2とＩ-との結合体）を生成させる。
２Ｉ-→Ｉ2＋２ｅ-
Ｉ2＋Ｉ-→Ｉ3-
【００８１】
生成した酸化剤、例えばＩ3-は拡散によって対極１５ａに到達し、例えば下記の反応（上記の反応の逆反応）によって対極１５ａから電子を受け取り、もとの還元剤、例えばＩ-に還元される。
Ｉ3-→Ｉ2＋Ｉ-
Ｉ2＋２ｅ-→２Ｉ-
【００８２】
導電層３ａから外部回路へ送り出された電子は、外部回路で電気的仕事をした後、対極１５ａに戻る。このようにして、増感色素にも電解質層７にも何の変化も残さず、光エネルギーが電気エネルギーに変換される。なお、上記説明では、導電層３ａの材料としてＦＴＯを用い、光増感色素としてＮ７１９を用い、多孔質半導体層５の材料として酸化チタンＴｉＯ2を用い、レドックス対としてＩ-／Ｉ3-の酸化還元種を用いることを想定した。
【００８３】
［色素増感型光電変換素子の構成例］
図４Ａは、色素増感型光電変換素子をロール状に巻き取り可能に構成した例を示す斜視
図である。
【００８４】
本技術によれば、基材として、フィルム状の樹脂基材を使用することができる。したがって、色素増感型光電変換素子を、可撓性を有するフレキシブル色素増感型光電変換素子として構成することができる。図４Ａに示す色素増感型光電変換素子２１は、例えば、使用しないときには、小さく丸められ、色素増感型光電変換素子２１の可搬性を向上させることができる。また、色素増感型光電変換素子２１を広げることにより、使用時には大きな受光面を得ることができ、大きな起電力を得ることができる。
【００８５】
図４Ｂは、図４Ａに示す色素増感型光電変換素子と衣服とを組み合わせた例を示す図である。
【００８６】
図４Ｂに示すように、例えば、上着３１の肩部や袖部などに色素増感型光電変換素子２１を配置することができる。屋外では太陽光の照射により、屋内では蛍光灯などからの光の照射により、色素増感型光電変換素子２１から電力を得ることができる。色素増感型光電変換素子２１は、例えば、携帯用オーディオプレイヤーなどの電源として使用することが可能である。
【００８７】
本技術によれば、基材として、フィルム状の樹脂基材を使用することができるため、図４Ｂに示すように、色素増感型光電変換素子２１を上着３１に組み込み、色素増感型光電変換素子２１を携帯用電源として使用することができる。上着３１には、色素増感型光電変換素子２１のほかに、電気回路または電子回路が形成されたフレキシブル基板や電池、通信機器などを組み込むようにしてもよい。
【００８８】
＜２．第２の実施形態＞
色素増感型光電変換素子は、折りたたみ可能に構成されてもよい。例えば、一枚の板状やフィルム状の基材上を複数の区画に区分して電解質などを封止し、色素増感太陽電池セルを複数備えるようにして色素増感型光電変換素子を構成してもよい。複数の色素増感太陽電池セルは、電気的に直列接続または並列接続される。
【００８９】
このとき、隣接する色素増感太陽電池セルの間に薄肉部を設け、該薄肉部で色素増感型光電変換素子が屈曲しやすいようにしておくと便宜である。該薄肉部は、色素増感型光電変換素子において、折り線に対応する部分となる。このようにすることで、色素増感型光電変換素子を折りたたみやすくすることができる。色素増感型光電変換素子は、使用しないときには、小さく折りたたまれ、使用時には、例えば、縦方向、横方向と順に広げられる。
【００９０】
色素増感型光電変換素子を折りたたみ可能に構成することにより、色素増感型光電変換素子の可搬性を向上させるとともに、使用時には大きな受光面を得ることができ、大きな起電力を得ることができる。したがって、第２の実施形態に係る色素増感型光電変換素子は、アウトドアの用途に特に適した電源として利用することができる。
【００９１】
このように、本技術によれば、基材として、フィルム状の樹脂基材を使用することができ、フレキシブル基板などと組み合わせた場合にも、色素増感型光電変換素子が可撓性を有し、建築物の屋根や壁面、窓部など、立体的な構造物への設置が可能である。さらに、色素増感型光電変換素子が丸めたり、折りたためたりできるようにすることで、色素増感型光電変換素子を、アウトドアや災害時の携帯用発電機とすることもできる。
【００９２】
なお、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
（１）
導電層、多孔質半導体層、電解質層、および対極を備え、
上記多孔質半導体層は、金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を上記導電層上に塗布または印刷して焼成することにより得られ、
上記分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、上記金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する色素増感型光電変換素子。
（２）
上記分散剤は、上記アセチレン系炭化水素骨格として、少なくともアセチレンアルコール構造またはアセチレンジオール構造を有する（１）記載の色素増感型光電変換素子。
（３）
上記分散剤は、金属酸化物に吸着する官能基として、少なくとも、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、チオール基、ホスホノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホニル基およびスルフィニル基からなる群から選ばれた少なくとも１種以上を有する（１）または（２）記載の色素増感型光電変換素子。
（４）
上記金属酸化物半導体微粒子の平均一次粒子径は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である（１）〜（３）のいずれかに記載の色素増感型光電変換素子。
（５）
上記金属酸化物半導体微粒子は、チタン、亜鉛、スズおよびニオブの少なくとも１種を含む金属酸化物を含む（１）〜（４）のいずれかに記載の色素増感型光電変換素子。
（６）
上記金属酸化物半導体微粒子は、アナターゼ型またはブリュッカイト型の結晶構造を有する酸化チタンを含む（１）〜（５）のいずれかに記載の色素増感型光電変換素子。
（７）
可撓性を有する樹脂基材をさらに備え、
上記導電層は、上記樹脂基材上に形成される（１）〜（６）のいずれかに記載の色素増感型光電変換素子。
（８）
（１）〜（７）のいずれかに記載の色素増感型光電変換素子を１以上備える衣服。
（９）
金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を導電層上に塗布または印刷し、焼成することにより得られ、
上記分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、上記金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する色素増感型光電変換素子用光電極。
（１０）
金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を導電層上に塗布または印刷する工程と、
上記塗布された多孔質半導体形成用組成物を焼成し、上記導電層上に多孔質半導体層を形成する工程と、
上記多孔質半導体層に増感色素を担持させる工程と、
上記増感色素が担持された上記多孔質半導体層に対向して対極を設ける工程と、
上記多孔質半導体層と、上記対極との間に電解質層を設ける工程と
を備え、
上記分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、上記金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する色素増感型光電変換素子の製造方法。
（１１）
上記塗布または印刷された多孔質半導体形成用組成物の焼成は、４０℃以上１７５℃以下の温度範囲で行われる（１０）記載の色素増感型光電変換素子の製造方法。
（１２）
金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を導電層上に塗布または印刷し、焼成する工程を備え、
上記分散剤は、アセチレン系炭化水素骨格からなり、上記金属酸化物半導体微粒子に吸着する官能基を１つ以上有する金属酸化物半導体層の形成方法。
【実施例】
【００９３】
以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００９４】
＜サンプル１−１＞
以下、サンプル１−１の金属酸化物半導体層の製造工程について説明する。サンプル１−１は、アセチレンアルコール構造を有する分散剤を分散液に用いた実施例である。
【００９５】
まず、可視領域に吸収のない基板として、ソーダライムガラス基板を準備し、ソーダライムガラス基板上に、電流−電圧を印加する可視領域に吸収のない導電層として透明導電層を形成した。透明導電層として、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成し、透明導電性基材を得た。なお、透明導電層は、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを用いて、必要に応じて塩化水素などに代表される無機酸によりパターン加工することが可能であるが、本実施例では、パターン化は行わないこととした。
【００９６】
次に、透明導電性基材上に、増感色素を保持した多孔質半導体層を以下のようにして形成した。
【００９７】
まず、以下の材料を、ビーズ分散機を用いて１６時間分散処理を行うことで、酸化チタン分散溶液を調製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ５ｇ
溶媒：エタノール  ４５ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール  ０．５ｇ
【００９８】
次に、調製した酸化チタン分散溶液を透明導電層上にスプレー塗布し、塗膜を形成した後、オーブン中、１５０℃の温度環境下、１時間焼成することにより、多孔質半導体層を形成し、目的とする金属酸化物半導体層が得られた。
【００９９】
＜サンプル２−１＞
以下、サンプル２−１の色素増感型光電変換素子の製造工程について説明する。サンプル２−１は、アセチレンジオール構造を有する分散剤を分散液に用いた実施例である。
【０１００】
まず、可視領域に吸収のない基板として、ソーダライムガラス基板を準備し、ソーダライムガラス基板上に、電流−電圧を印加する可視領域に吸収のない導電層として透明導電層を形成した。透明導電層として、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成し、透明導電性基材を得た。なお、透明導電層は、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを用いて、必要に応じて塩化水素などに代表される無機酸によりパターン加工することが可能であるが、本実施例では、パターン化は行わないこととした。
【０１０１】
次に、透明導電性基材上に、増感色素を保持した多孔質半導体層を以下のようにして形成した。
【０１０２】
まず、以下の材料を、ビーズ分散機を用いて１６時間分散処理を行うことで、酸化チタン分散溶液を調製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ５ｇ
溶媒：エタノール  ４５ｇ
分散剤：３，６−ジメチル−４−オクチル−３，６−ジオール  ０．５ｇ
【０１０３】
次に、調製した酸化チタン分散溶液を透明導電層上にスプレー塗布し、塗膜を形成した後、オーブン中、１５０℃の温度環境下、１時間焼成することにより、多孔質半導体層を形成した。
【０１０４】
次に、多孔質半導体層を以下の組成の色素溶液に浸漬して増感色素を吸着させた。その後、余剰の増感色素をエタノールにて洗浄して乾燥させ、光増感色素を保持した多孔質半導体層を形成した。
増感色素：シス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）  ルテニウム（II）二テトラブチルアンモニウム錯体（通称Ｎ７１９）  ２５ｍｇ
溶媒：エタノール  ５０ｍｌ
【０１０５】
次に、多孔質半導体層を形成した透明導電性基材と、対極を形成した透明導電性基材とを対向配置させて樹脂フィルム製スペーサーおよびアクリル系紫外線硬化樹脂を用いて封止した。樹脂フィルム製スペーサーとしては、厚さ２５μｍのフィルム（三井・デュポンポリケミカル社製、商品名：ハイミラン（登録商標））を用いた。
【０１０６】
次に、注液口から送液ポンプを用いて以下の組成の電解液を注入し、電解質層を形成した。以上により、目的とする色素増感型光電変換素子を得た。
メトキシプロピオニトリル  １．５ｇ
ヨウ化ナトリウム  ０．０２ｇ
１−プロピル−２，３−ジメチルイミダソリウムヨーダイド  ０．８ｇ
ヨウ素  ０．１ｇ
４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（ＴＢＰ）  ０．０５ｇ
【０１０７】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率５％の良好な変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１０８】
＜サンプル２−２＞
以下、サンプル２−２の色素増感型光電変換素子の製造工程について説明する。サンプル２−２は、アセチレンアルコール構造を有するとともに、金属酸化物微粒子に吸着する官能基としてアミノ基を含有する分散剤を分散液に用いた実施例である。
【０１０９】
まず、可視領域に吸収のない基板として、ソーダライムガラス基板を準備し、ソーダライムガラス基板上に、電流−電圧を印加する可視領域に吸収のない導電層として透明導電層を形成した。透明導電層として、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成し、透明導電性基材を得た。なお、透明導電層は、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを用いて、必要に応じて塩化水素などに代表される無機酸によりパターン加工することが可能であるが、本実施例では、パターン化は行わないこととした。
【０１１０】
次に、透明導電性基材上に、増感色素を保持した多孔質半導体層を以下のようにして形成した。
【０１１１】
まず、以下の材料を、ビーズ分散機を用いて１６時間分散処理を行うことで、酸化チタン分散溶液を調製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ５ｇ
溶媒：エタノール  ４５ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．５ｇ
【０１１２】
次に、調製した酸化チタン分散溶液を透明導電層上にスプレー塗布し、塗膜を形成した後、３．０×１０-7ｔｏｒｒの超高真空中、１５０℃の温度環境下、１時間焼成することにより、多孔質半導体層を形成した。
【０１１３】
次に、多孔質半導体層を以下の組成の色素溶液に浸漬して増感色素を吸着させた。その後、余剰の増感色素をエタノールにて洗浄して乾燥させ、光増感色素を保持した多孔質半導体層を形成した。
増感色素：シス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）  ルテニウム（II）二テトラブチルアンモニウム錯体（通称Ｎ７１９）  ２５ｍｇ
溶媒：エタノール  ５０ｍｌ
【０１１４】
次に、多孔質半導体層を形成した透明導電性基材と、対極を形成した透明導電性基材とを対向配置させて樹脂フィルム製スペーサーおよびアクリル系紫外線硬化樹脂を用いて封止した。樹脂フィルム製スペーサーとしては、厚さ２５μｍのフィルム（三井・デュポンポリケミカル社製、商品名：ハイミラン（登録商標））を用いた。
【０１１５】
次に、注液口から送液ポンプを用いて以下の組成の電解液を注入し、電解質層を形成した。以上により、目的とする色素増感型光電変換素子を得た。
メトキシプロピオニトリル  １．５ｇ
ヨウ化ナトリウム  ０．０２ｇ
１−プロピル−２，３−ジメチルイミダソリウムヨーダイド  ０．８ｇ
ヨウ素  ０．１ｇ
４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（ＴＢＰ）  ０．０５ｇ
【０１１６】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率５．７％の良好な変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１１７】
＜サンプル３−１＞
サンプル３−１〜サンプル３−６の色素増感型光電変換素子を作製し、光散乱法を用いて、金属酸化物半導体微粒子の粒度分布と光電変換効率との相関を評価した。
【０１１８】
まず、可視領域に吸収のない基板として、ソーダライムガラス基板を準備し、ソーダライムガラス基板上に、電流−電圧を印加する可視領域に吸収のない導電層として透明導電層を形成した。透明導電層として、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成し、透明導電性基材を得た。なお、透明導電層は、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを用いて、必要に応じて塩化水素などに代表される無機酸によりパターン加工することが可能であるが、本実施例では、パターン化は行わないこととした。
【０１１９】
次に、透明導電性基材上に、増感色素を保持した多孔質半導体層を以下のようにして形成した。
【０１２０】
まず、以下の材料を、ビーズ分散機を用いて１６時間分散処理を行うことで、酸化チタン分散溶液を調製した。なお、酸化チタンに対する分散剤の添加量は酸化チタン重量比で５％であった。また、酸化チタン分散溶液の固形分は８％であった。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ４ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：９０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１２１】
次に、調製した酸化チタン分散溶液を透明導電層上にスプレー塗布し、塗膜を形成した後、オーブン中、１５０℃の温度環境下、３０分間焼成することにより、多孔質半導体層を形成した。
【０１２２】
次に、多孔質半導体層を以下の組成の色素溶液に浸漬して増感色素を吸着させた。その後、余剰の増感色素をエタノールにて洗浄して乾燥させ、光増感色素を保持した多孔質半導体層を形成した。
増感色素：シス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）  ルテニウム（II）二テトラブチルアンモニウム錯体（通称Ｎ７１９）  ２５ｍｇ
溶媒：エタノール  ５０ｍｌ
【０１２３】
次に、多孔質半導体層を形成した透明導電性基材と、対極を形成した透明導電性基材とを対向配置させて樹脂フィルム製スペーサーおよびアクリル系紫外線硬化樹脂を用いて封止した。樹脂フィルム製スペーサーとしては、厚さ２５μｍのフィルム（三井・デュポンポリケミカル社製、商品名：ハイミラン（登録商標））を用いた。
【０１２４】
次に、注液口から送液ポンプを用いて以下の組成の電解液を注入し、電解質層を形成した。以上により、目的とする色素増感型光電変換素子を得た。
メトキシプロピオニトリル  １．５ｇ
ヨウ化ナトリウム  ０．０２ｇ
１−プロピル−２，３−ジメチルイミダソリウムヨーダイド  ０．８ｇ
ヨウ素  ０．１ｇ
４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（ＴＢＰ）  ０．０５ｇ
【０１２５】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率３．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１２６】
＜サンプル３−２＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとしたこと以外は、サンプル３−１の場合と同様にして、サンプル３−２の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ４ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：６０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１２７】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率４．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１２８】
＜サンプル３−３＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとしたこと以外は、サンプル３−１の場合と同様にして、サンプル３−３の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ４ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：５０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１２９】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率５．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１３０】
＜サンプル３−４＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとしたこと以外は、サンプル３−１の場合と同様にして、サンプル３−４の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ４ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：３０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１３１】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率３．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１３２】
＜サンプル３−５＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとしたこと以外は、サンプル３−１の場合と同様にして、サンプル３−５の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ４ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：２０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１３３】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率２．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１３４】
＜サンプル３−６＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとしたこと以外は、サンプル３−１の場合と同様にして、サンプル３−６の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ４ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：１５ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１３５】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率１．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１３６】
下記の表１に、サンプル３−１〜サンプル３−６に関する、金属酸化物半導体微粒子の粒度分布と光電変換効率の測定結果とを示す。
【０１３７】
【表１】
2012204169.tif 000003
【０１３８】
表１より以下のことがわかった。金属酸化物半導体微粒子の平均粒径を２０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内とすることで、色素増感型光電変換素子の光電変換効率を良好なものとする効果が得られることがわかった。特に、金属酸化物半導体微粒子の平均粒径を４０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内とすると、効果が高いことがわかった。
【０１３９】
＜サンプル４−１＞
サンプル４−１〜サンプル４−５の色素増感型光電変換素子を作製し、酸化チタン分散溶液の固形分の割合と光電変換効率との相関を評価した。
【０１４０】
まず、可視領域に吸収のない基板として、ソーダライムガラス基板を準備し、ソーダライムガラス基板上に、電流−電圧を印加する可視領域に吸収のない導電層として透明導電層を形成した。透明導電層として、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成し、透明導電性基材を得た。なお、透明導電層は、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを用いて、必要に応じて塩化水素などに代表される無機酸によりパターン加工することが可能であるが、本実施例では、パターン化は行わないこととした。
【０１４１】
次に、透明導電性基材上に、増感色素を保持した多孔質半導体層を以下のようにして形成した。
【０１４２】
まず、以下の材料を、ビーズ分散機を用いて１６時間分散処理を行うことで、酸化チタン分散溶液を調製した。なお、酸化チタンに対する分散剤の添加量は酸化チタン重量比で５％であった。また、酸化チタン分散溶液の固形分は４％であった。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ２ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：６０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４８ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．１ｇ
【０１４３】
次に、調製した酸化チタン分散溶液を透明導電層上にスプレー塗布し、塗膜を形成した後、オーブン中、１５０℃の温度環境下、３０分間焼成することにより、多孔質半導体層を形成した。
【０１４４】
次に、多孔質半導体層を以下の組成の色素溶液に浸漬して増感色素を吸着させた。その後、余剰の増感色素をエタノールにて洗浄して乾燥させ、光増感色素を保持した多孔質半導体層を形成した。
増感色素：シス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）  ルテニウム（II）二テトラブチルアンモニウム錯体（通称Ｎ７１９）  ２５ｍｇ
溶媒：エタノール  ５０ｍｌ
【０１４５】
次に、多孔質半導体層を形成した透明導電性基材と、対極を形成した透明導電性基材とを対向配置させて樹脂フィルム製スペーサーおよびアクリル系紫外線硬化樹脂を用いて封止した。樹脂フィルム製スペーサーとしては、厚さ２５μｍのフィルム（三井・デュポンポリケミカル社製、商品名：ハイミラン（登録商標））を用いた。
【０１４６】
次に、注液口から送液ポンプを用いて以下の組成の電解液を注入し、電解質層を形成した。以上により、目的とする色素増感型光電変換素子を得た。
メトキシプロピオニトリル  １．５ｇ
ヨウ化ナトリウム  ０．０２ｇ
１−プロピル−２，３−ジメチルイミダソリウムヨーダイド  ０．８ｇ
ヨウ素  ０．１ｇ
４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（ＴＢＰ）  ０．０５ｇ
【０１４７】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率３．０％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１４８】
＜サンプル４−２＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとし、酸化チタン分散溶液の固形分が８％となるようにしたこと以外は、サンプル４−１の場合と同様にして、サンプル４−２の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ４ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：６０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１４９】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率４．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１５０】
＜サンプル４−３＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとし、酸化チタン分散溶液の固形分が１０％となるようにしたこと以外は、サンプル４−１の場合と同様にして、サンプル４−３の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ５ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：６０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４５ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２５ｇ
【０１５１】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率５．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１５２】
＜サンプル４−４＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとし、酸化チタン分散溶液の固形分が１２％となるようにしたこと以外は、サンプル４−１の場合と同様にして、サンプル４−４の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ６ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：６０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４４ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．３ｇ
【０１５３】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率６．０％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１５４】
＜サンプル４−５＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとし、酸化チタン分散溶液の固形分が１５％となるようにしたこと以外は、サンプル４−１の場合と同様にして、サンプル４−５の色素増感型光電変換素子の作製を試みた。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ７．５ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：６０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４２．５ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．３７５ｇ
【０１５５】
酸化チタン分散溶液の固形分が１５％としたところ、良好な分散性が得られず、透明導電層上に多孔質半導体層を形成できなかった。
【０１５６】
下記の表２に、サンプル４−１〜サンプル４−５に関する、酸化チタン分散溶液の固形分の割合と光電変換効率の測定結果とを示す。
【０１５７】
【表２】
2012204169.tif 000004
【０１５８】
表２より以下のことがわかった。酸化チタン分散溶液の固形分の割合が１２％のときにもっとも良好な光電変換効率が得られ、酸化チタン分散溶液の固形分の割合を１５％とすると、多孔質半導体層の形成が困難であることがわかった。
【０１５９】
＜サンプル５−１＞
サンプル５−１〜サンプル５−５の色素増感型光電変換素子を作製し、焼成温度と光電変換効率との相関を評価した。
【０１６０】
まず、可視領域に吸収のない基板として、ソーダライムガラス基板を準備し、ソーダライムガラス基板上に、電流−電圧を印加する可視領域に吸収のない導電層として透明導電層を形成した。透明導電層として、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成し、透明導電性基材を得た。なお、透明導電層は、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを用いて、必要に応じて塩化水素などに代表される無機酸によりパターン加工することが可能であるが、本実施例では、パターン化は行わないこととした。
【０１６１】
次に、透明導電性基材上に、増感色素を保持した多孔質半導体層を以下のようにして形成した。
【０１６２】
まず、以下の材料を、ビーズ分散機を用いて１６時間分散処理を行うことで、酸化チタン分散溶液を調製した。なお、酸化チタンに対する分散剤の添加量は酸化チタン重量比で５％であった。また、酸化チタン分散溶液の固形分は８％であった。
酸化チタン微粒子：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ４ｇ
酸化チタン微粒子平均粒径：６０ｎｍ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１６３】
次に、調製した酸化チタン分散溶液を透明導電層上にスプレー塗布し、塗膜を形成した後、オーブン中、１００℃の温度環境下、３０分間焼成することにより、多孔質半導体層を形成した。
【０１６４】
次に、多孔質半導体層を以下の組成の色素溶液に浸漬して増感色素を吸着させた。その後、余剰の増感色素をエタノールにて洗浄して乾燥させ、光増感色素を保持した多孔質半導体層を形成した。
増感色素：シス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）  ルテニウム（II）二テトラブチルアンモニウム錯体（通称Ｎ７１９）  ２５ｍｇ
溶媒：エタノール  ５０ｍｌ
【０１６５】
次に、多孔質半導体層を形成した透明導電性基材と、対極を形成した透明導電性基材とを対向配置させて樹脂フィルム製スペーサーおよびアクリル系紫外線硬化樹脂を用いて封止した。樹脂フィルム製スペーサーとしては、厚さ２５μｍのフィルム（三井・デュポンポリケミカル社製、商品名：ハイミラン（登録商標））を用いた。
【０１６６】
次に、注液口から送液ポンプを用いて以下の組成の電解液を注入し、電解質層を形成した。以上により、目的とする色素増感型光電変換素子を得た。
メトキシプロピオニトリル  １．５ｇ
ヨウ化ナトリウム  ０．０２ｇ
１−プロピル−２，３−ジメチルイミダソリウムヨーダイド  ０．８ｇ
ヨウ素  ０．１ｇ
４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（ＴＢＰ）  ０．０５ｇ
【０１６７】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率１．０％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１６８】
＜サンプル５−２＞
焼成温度を１２５℃にしたこと以外は、サンプル５−１の場合と同様にして、サンプル５−２の色素増感型光電変換素子を作製した。
【０１６９】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率２．０％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１７０】
＜サンプル５−３＞
焼成温度を１５０℃にしたこと以外は、サンプル５−１の場合と同様にして、サンプル５−３の色素増感型光電変換素子を作製した。
【０１７１】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率４．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１７２】
＜サンプル５−４＞
焼成温度を１７５℃にしたこと以外は、サンプル５−１の場合と同様にして、サンプル５−４の色素増感型光電変換素子を作製した。
【０１７３】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率５．０％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１７４】
＜サンプル５−５＞
焼成温度を２００℃にしたこと以外は、サンプル５−１の場合と同様にして、サンプル５−５の色素増感型光電変換素子を作製した。
【０１７５】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率５．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１７６】
下記の表３に、サンプル５−１〜サンプル５−５に関する、焼成温度と光電変換効率の測定結果とを示す。
【０１７７】
【表３】
2012204169.tif 000005
【０１７８】
表３より、焼成温度が高くなるにつれ、光電変換効率が向上する傾向があることがわかった。焼成温度が高くなるにつれ、光電変換効率が向上する傾向はあるが、基材に例えばＰＥＮを使用する場合には、基材の変形を防止する観点から、１５０℃程度３０分間までの加温であることが好ましい。
【０１７９】
＜サンプル６−１＞
多孔質半導体層の形成に際しては、多孔質半導体層の緻密性を向上させる目的から、酸化チタン分散溶液の調製時に、粒度分布の異なる金属酸化物半導体微粒子を混合することがある。そこで、サンプル６−１〜サンプル６−４の色素増感型光電変換素子を作製し、粒度分布の異なる金属酸化物半導体微粒子の混合の割合と光電変換効率との相関を評価した。
【０１８０】
まず、可視領域に吸収のない基板として、ソーダライムガラス基板を準備し、ソーダライムガラス基板上に、電流−電圧を印加する可視領域に吸収のない導電層として透明導電層を形成した。透明導電層として、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成し、透明導電性基材を得た。なお、透明導電層は、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを用いて、必要に応じて塩化水素などに代表される無機酸によりパターン加工することが可能であるが、本実施例では、パターン化は行わないこととした。
【０１８１】
次に、透明導電性基材上に、増感色素を保持した多孔質半導体層を以下のようにして形成した。
【０１８２】
まず、以下の材料を、ビーズ分散機を用いて１６時間分散処理を行うことで、酸化チタン分散溶液を調製した。酸化チタン分散溶液中、平均粒径が５０ｎｍの酸化チタン微粒子を基本とし、平均粒径が２０ｎｍの酸化チタン微粒子を混合した。
酸化チタン微粒子（平均粒径：５０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ４ｇ
酸化チタン微粒子（平均粒径：２０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ０ｇ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１８３】
次に、調製した酸化チタン分散溶液を透明導電層上にスプレー塗布し、塗膜を形成した後、オーブン中、１５０℃の温度環境下、３０分間焼成することにより、多孔質半導体層を形成した。
【０１８４】
次に、多孔質半導体層を以下の組成の色素溶液に浸漬して増感色素を吸着させた。その後、余剰の増感色素をエタノールにて洗浄して乾燥させ、光増感色素を保持した多孔質半導体層を形成した。
増感色素：シス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）  ルテニウム（II）二テトラブチルアンモニウム錯体（通称Ｎ７１９）  ２５ｍｇ
溶媒：エタノール  ５０ｍｌ
【０１８５】
次に、多孔質半導体層を形成した透明導電性基材と、対極を形成した透明導電性基材とを対向配置させて樹脂フィルム製スペーサーおよびアクリル系紫外線硬化樹脂を用いて封止した。樹脂フィルム製スペーサーとしては、厚さ２５μｍのフィルム（三井・デュポンポリケミカル社製、商品名：ハイミラン（登録商標））を用いた。
【０１８６】
次に、注液口から送液ポンプを用いて以下の組成の電解液を注入し、電解質層を形成した。以上により、目的とする色素増感型光電変換素子を得た。
メトキシプロピオニトリル  １．５ｇ
ヨウ化ナトリウム  ０．０２ｇ
１−プロピル−２，３−ジメチルイミダソリウムヨーダイド  ０．８ｇ
ヨウ素  ０．１ｇ
４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（ＴＢＰ）  ０．０５ｇ
【０１８７】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率５．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１８８】
＜サンプル６−２＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとし、酸化チタン分散溶液中、平均粒径が２０ｎｍの酸化チタン微粒子の割合を酸化チタン重量比で５％としたこと以外は、サンプル６−１の場合と同様にして、サンプル６−２の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子（平均粒径：５０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ３．８ｇ
酸化チタン微粒子（平均粒径：２０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ０．２ｇ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１８９】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率５．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１９０】
＜サンプル６−３＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとし、酸化チタン分散溶液中、平均粒径が２０ｎｍの酸化チタン微粒子の割合を酸化チタン重量比で１０％としたこと以外は、サンプル６−１の場合と同様にして、サンプル６−３の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子（平均粒径：５０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ３．６ｇ
酸化チタン微粒子（平均粒径：２０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ０．４ｇ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１９１】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率６．０％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１９２】
＜サンプル６−４＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとし、酸化チタン分散溶液中、平均粒径が２０ｎｍの酸化チタン微粒子の割合を酸化チタン重量比で２０％としたこと以外は、サンプル６−１の場合と同様にして、サンプル６−４の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子（平均粒径：５０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ３．２ｇ
酸化チタン微粒子（平均粒径：２０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ０．８ｇ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０１９３】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率４．０％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０１９４】
下記の表４に、サンプル６−１〜サンプル６−４に関する、粒度分布の異なる金属酸化物半導体微粒子の混合の割合と光電変換効率の測定結果とを示す。
【０１９５】
【表４】
2012204169.tif 000006
【０１９６】
表４より以下のことがわかった。平均粒径２０ｎｍの酸化チタン微粒子の割合が１０％程度のときに光電変換効率が最も良好となることがわかった。また、平均粒径２０ｎｍの酸化チタン微粒子を、１０％を超えて混合すると、平均粒径２０ｎｍの酸化チタン微粒子の特性が支配的になり、かえって光電変換効率が低下することがわかった。
【０１９７】
＜サンプル７−１＞
多孔質半導体層の形成に際しては、酸化チタン分散溶液の調製時に、散乱粒子として、大粒径の金属酸化物半導体微粒子を混合することがある。そこで、サンプル７−１〜サンプル７−４の色素増感型光電変換素子を作製し、粒度分布の異なる金属酸化物半導体微粒子の混合の割合と光電変換効率との相関を評価した。
【０１９８】
まず、可視領域に吸収のない基板として、ソーダライムガラス基板を準備し、ソーダライムガラス基板上に、電流−電圧を印加する可視領域に吸収のない導電層として透明導電層を形成した。透明導電層として、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成し、透明導電性基材を得た。なお、透明導電層は、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを用いて、必要に応じて塩化水素などに代表される無機酸によりパターン加工することが可能であるが、本実施例では、パターン化は行わないこととした。
【０１９９】
次に、透明導電性基材上に、増感色素を保持した多孔質半導体層を以下のようにして形成した。
【０２００】
まず、以下の材料を、ビーズ分散機を用いて１６時間分散処理を行うことで、酸化チタン分散溶液を調製した。酸化チタン分散溶液中、平均粒径が５０ｎｍの酸化チタン微粒子を基本とし、散乱粒子として、平均粒径が２００ｎｍの酸化チタン微粒子を混合した。
酸化チタン微粒子（平均粒径：５０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ４．０ｇ
酸化チタン微粒子（平均粒径：２００ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ０ｇ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０２０１】
次に、調製した酸化チタン分散溶液を透明導電層上にスプレー塗布し、塗膜を形成した後、オーブン中、１５０℃の温度環境下、３０分間焼成することにより、多孔質半導体層を形成した。
【０２０２】
次に、多孔質半導体層を以下の組成の色素溶液に浸漬して増感色素を吸着させた。その後、余剰の増感色素をエタノールにて洗浄して乾燥させ、光増感色素を保持した多孔質半導体層を形成した。
増感色素：シス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）  ルテニウム（II）二テトラブチルアンモニウム錯体（通称Ｎ７１９）  ２５ｍｇ
溶媒：エタノール  ５０ｍｌ
【０２０３】
次に、多孔質半導体層を形成した透明導電性基材と、対極を形成した透明導電性基材とを対向配置させて樹脂フィルム製スペーサーおよびアクリル系紫外線硬化樹脂を用いて封止した。樹脂フィルム製スペーサーとしては、厚さ２５μｍのフィルム（三井・デュポンポリケミカル社製、商品名：ハイミラン（登録商標））を用いた。
【０２０４】
次に、注液口から送液ポンプを用いて以下の組成の電解液を注入し、電解質層を形成した。以上により、目的とする色素増感型光電変換素子を得た。
メトキシプロピオニトリル  １．５ｇ
ヨウ化ナトリウム  ０．０２ｇ
１−プロピル−２，３−ジメチルイミダソリウムヨーダイド  ０．８ｇ
ヨウ素  ０．１ｇ
４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（ＴＢＰ）  ０．０５ｇ
【０２０５】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率５．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０２０６】
＜サンプル７−２＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとし、酸化チタン分散溶液中、平均粒径が２００ｎｍの酸化チタン微粒子の割合を酸化チタン重量比で５％としたこと以外は、サンプル７−１の場合と同様にして、サンプル７−２の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子（平均粒径：５０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ３．８ｇ
酸化チタン微粒子（平均粒径：２００ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ０．２ｇ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０２０７】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率５．５％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０２０８】
＜サンプル７−３＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとし、酸化チタン分散溶液中、平均粒径が２００ｎｍの酸化チタン微粒子の割合を酸化チタン重量比で１０％としたこと以外は、サンプル７−１の場合と同様にして、サンプル７−３の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子（平均粒径：５０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ３．５ｇ
酸化チタン微粒子（平均粒径：２００ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ０．５ｇ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０２０９】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率６．０％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０２１０】
＜サンプル７−４＞
酸化チタン分散溶液を構成する材料を以下に示すものとし、酸化チタン分散溶液中、平均粒径が２００ｎｍの酸化チタン微粒子の割合を酸化チタン重量比で２０％としたこと以外は、サンプル７−１の場合と同様にして、サンプル７−４の色素増感型光電変換素子を作製した。
酸化チタン微粒子（平均粒径：５０ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ３．２ｇ
酸化チタン微粒子（平均粒径：２００ｎｍ）：昭和タイタニウム株式会社製  酸化チタン  ０．８ｇ
溶媒：２プロパノール  ４６ｇ
分散剤：３，５−ジメチル−３−アミノ−１−ヘキシン  ０．２ｇ
【０２１１】
次に、上述のようにして得られた色素増感型光電変換素子について、疑似太陽光（ＡＭ１．５、１００ｍｗ／ｃｍ2）照射時における電流−電圧曲線における短絡電流、開放電圧、フィルファクタ、および光電変換効率を測定した。その結果、光電変換効率６．０％の変換効率を有する色素増感型光電変換素子が得られた。
【０２１２】
下記の表５に、サンプル７−１〜サンプル７−４に関する、粒度分布の異なる金属酸化物半導体微粒子の混合の割合と光電変換効率の測定結果とを示す。
【０２１３】
【表５】
2012204169.tif 000007
【０２１４】
表５より以下のことがわかった。平均粒径２００ｎｍの酸化チタン微粒子の割合が１０％程度のときに光電変換効率が最も良好となり、それ以上では散乱の効果が飽和することがわかった。
【０２１５】
以上説明したように、本技術によれば、色素増感型光電変換素子に備えられる多孔質半導体層が、金属酸化物半導体微粒子、分散剤および溶媒を含有する多孔質半導体形成用組成物を、透明導電層上に塗布または印刷して焼成することにより得られる。また、分散剤が、アセチレン系炭化水素骨格からなり、金属酸化物に吸着する官能基を１つ以上有する。
【０２１６】
分散剤が、基材の変形などを引き起こしにくい、比較的低い温度で揮発する特徴を有するため、分散液中の金属酸化物半導体微粒子以外の物質が効果的に除去されるとともに、基材の選択の幅が広がり、樹脂材料を基材として好適に使用することができる。本技術によれば、樹脂材料が使用可能な低温度領域において、簡便な方法により、金属酸化物半導体層を形成することができ、発電効率に優れた色素増感型光電変換素子を製造することができる。
【０２１７】
本技術は、上述した本技術の実施形態に限定されるものでは無く、本技術の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【０２１８】
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
【０２１９】
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【０２２０】
また、上述の実施形態に係る色素増感太陽電池（セル）を複数組み合わせてモジュールを形成するようにしてもよい。複数の色素増感太陽電池は、電気的に直列および／または並列に接続され、例えば直列に組み合わせた場合には高い起電圧を得ることができる。
【符号の説明】
【０２２１】
１、２１    色素増感型光電変換素子
３、１３    導電性基材
３ａ、１３ａ    導電層
３ｂ、１３ｂ    基材
５    多孔質半導体層
７    電解質層
１５    対向電極
１５ａ    対極
３１    上着
【図１】
2012204169.tif 000008
【図２】
2012204169.tif 000009
【図３】
2012204169.tif 000010
【図４】
2012204169.tif 000011