JPH0282656A - Manufacture of optoelectric transducer - Google Patents
Manufacture of optoelectric transducerInfo
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- JPH0282656A JPH0282656A JP23379688A JP23379688A JPH0282656A JP H0282656 A JPH0282656 A JP H0282656A JP 23379688 A JP23379688 A JP 23379688A JP 23379688 A JP23379688 A JP 23379688A JP H0282656 A JPH0282656 A JP H0282656A
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- porphyrin compound
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
本発明は光電変換素子の製造方法に関し、詳しくはポル
フィリン化合物またはその金属錯体の薄膜からなる光活
性層を存する光電変換効率のすぐれた光′FL変換素子
を製造する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion element, and more specifically, a method for manufacturing a photoelectric conversion element, and more specifically, a method for manufacturing a photoelectric conversion element, which has a photoactive layer made of a thin film of a porphyrin compound or a metal complex thereof, and has a high photoelectric conversion efficiency. The present invention relates to a method of manufacturing an FL conversion element.
(従来の技術および発明が解決しようとする課題]従来
、キャスト法、CVD法、PVD法(真空蒸若法)、ス
パッタリング法などにより、ポルフィリン化合物または
その金属錯体をillll型ることは知られている。し
かしこのようにして形成された薄膜を利用する光電変換
素子は、光!変換効率、閉回路光電流、フィル・ファク
ター等のいずれにおいても低く、実用上満足しろるもの
ではなかった。(Prior Art and Problems to be Solved by the Invention) It has not been known that porphyrin compounds or metal complexes thereof can be formed into illll-types by casting methods, CVD methods, PVD methods (vacuum evaporation methods), sputtering methods, etc. However, photoelectric conversion elements using thin films formed in this manner have low light conversion efficiency, closed-circuit photocurrent, fill factor, etc., and have not been practically satisfactory.
そこで、本発明者らは、従来のポルフィリン系の光を変
換素子の欠点を解消して、光電変換効率等の高いポルフ
ィリン系充電変換素子を製造すべく鋭意げ究を重ねた。Therefore, the present inventors have made extensive research in order to eliminate the drawbacks of conventional porphyrin-based light conversion elements and to manufacture a porphyrin-based charge conversion element with high photoelectric conversion efficiency.
その結果、フェロセン誘導体よりなるミセル化剤を用い
て、ポルフィリン化合物またはその金属錯体を可溶化し
、そのミセル溶液を電解することによって形成されるm
Hが、すぐれた光電変換素子として利用できることを見
出した0本発明はかかる知見に基いて完成したものであ
る。As a result, m
It was discovered that H can be used as an excellent photoelectric conversion element. The present invention was completed based on this knowledge.
すなわち、本発明は電極材料にポルフィリン化合物また
はその金属錯体のFJDQからなる光活性層を形成した
光電変換素子を製造するにあたり、ボルフィリン化合物
またはその金属錯体を水性媒体中でフェロセン誘導体よ
りなるミセル化剤にて可溶化し、得られるミセル溶液を
電解することを特徴とする光電変換素子の製造方法を提
供するものである。That is, in producing a photoelectric conversion element in which a photoactive layer made of a porphyrin compound or its metal complex FJDQ is formed as an electrode material, the present invention provides a micelle-forming agent made of a ferrocene derivative of a porphyrin compound or its metal complex in an aqueous medium. The present invention provides a method for producing a photoelectric conversion element, which comprises solubilizing the micelle solution in a step and electrolyzing the obtained micellar solution.
本発明において薄膜の原料となるポルフィリン化合物や
その金属錯体としては、様々なものがあげられる。具体
的にはテトラフェニルポルフィリン(H,−T P P
)、その金属錯体(M−TPP;Mは鉄、コバルト、ニ
ッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、マンガンなどの金属
を示す。)、テトラベンゾポルフィリン(R2−TBP
)、その金属錯体(M−TBP;Mは前記と同様の金属
を示す、)テトラピリジルポルフィリン(Hz T
P y P ) 、その金属錯体(M−TPyP;Mは
前記と同様の金属を示す、)などをあげることができる
。In the present invention, various porphyrin compounds and metal complexes thereof can be used as raw materials for the thin film. Specifically, tetraphenylporphyrin (H, -TP P
), its metal complex (M-TPP; M represents a metal such as iron, cobalt, nickel, copper, zinc, magnesium, manganese, etc.), tetrabenzoporphyrin (R2-TBP)
), its metal complex (M-TBP; M represents the same metal as above), tetrapyridylporphyrin (Hz T
P y P ), its metal complex (M-TPyP; M represents the same metal as above), and the like.
このポルフィリン化合物またはその金属錯体の薄膜を製
造するには、前述したようにフェロセン誘導体からなる
ミセル化剤を用いて、原料となるポルフィリン化合物や
その金属錯体を水性媒体中で可溶化し、そのミセル溶液
を電解して薄膜を形成することとなる。この薄膜形成の
際に用いるミセル化剤は、フェロセン誘導体からなるも
のであり、その種類は各種のものがあり、原料のポルフ
ィリン化合物やその金属錯体を水性媒体中で可溶化でき
るものであればよい。具体的には、下記の(1)、 (
2)および(3)の三種をあげることができる。To produce a thin film of this porphyrin compound or its metal complex, as described above, the porphyrin compound or its metal complex as a raw material is solubilized in an aqueous medium using a micellizing agent made of a ferrocene derivative. The solution is electrolyzed to form a thin film. The micellizing agent used in forming this thin film is made of a ferrocene derivative, and there are various types of micellar agent, as long as it can solubilize the raw material porphyrin compound and its metal complex in an aqueous medium. . Specifically, the following (1), (
There are three types: 2) and (3).
まず(1)炭素数4〜16(好ましくは8〜14)の主
鎖を有するアンモニウム型(好ましくは第四級アンモニ
ウム型)のカチオン性界面活性剤にフェロセン化合物(
フェロセンあるいはフェロセンに適当な置換基(アルキ
ル基、アセチル基など)が結合したもの)が結合したも
のがあげられる。First, (1) a ferrocene compound (
Examples include ferrocene or ferrocene to which an appropriate substituent (alkyl group, acetyl group, etc.) is bonded.
ここで主鎖の炭素数が少ないものでは、ミセルを形成せ
ずまた多すぎるものでは、水に溶解しなくなるという不
都合がある。If the number of carbon atoms in the main chain is too small, it will not form micelles, and if the number of carbon atoms is too large, it will not dissolve in water.
この界面活性剤にフェロセン化合物が結合する態様は様
々であり、大別して界面活性剤の主鎖の末端に結合した
もの、主鎖の途中に直接あるいはアルキル基を介して結
合したもの、主鎖中に組み込まれたものなどの態様があ
げられる。There are various ways in which the ferrocene compound is bonded to this surfactant, and can be roughly divided into those bonded to the end of the main chain of the surfactant, those bonded directly or through an alkyl group in the middle of the main chain, and those bonded within the main chain. Examples include those incorporated into.
このようなアンモニウム型のフェロセン誘導体としては
、一般式
一般式
e
(式中、R1,R2はそれぞれ水素または炭素数1〜4
(但し、後述の整数mを超えない)のアルキル基を示し
、z、 z’はそれぞれ水素または置換基(メチル基
、エチル基、メトキシ基あるいはカルボメトキシ基など
)を示し、Xはハロゲンを示す。また、m、nはm≧O
,n≧0でありがっ4≦m+n≦16を満たす整数を示
す。)。Such ammonium-type ferrocene derivatives include the general formula e (wherein R1 and R2 are each hydrogen or a carbon number of 1 to 4
represents an alkyl group (not exceeding the integer m described below), z and z' each represent hydrogen or a substituent (such as a methyl group, ethyl group, methoxy group, or carbomethoxy group), and X represents a halogen. . Also, m and n are m≧O
, n≧0 and represents an integer satisfying 4≦m+n≦16. ).
(式中、R宜、R2,X、Z、Z’は前記と同じ(但し
、R+、R2の炭素数は後述の整数りを超えない。)で
ある。また、h、j、にはh≧0.j≧Ok≧1であり
かつ3≦h+j+に≦15を満たず整数を示し、pは0
≦p≦に−1を満たす整数を示す。)5
一般式
(式中、R’、R”、X、Y、Z、Z’は前記と同じ(
但し、R+、Rzの炭素数は後述の整数rを超えない。(In the formula, R, R2, ≧0.j≧Ok≧1 and 3≦h+j+ does not satisfy ≦15 and indicates an integer, and p is 0
Indicates an integer that satisfies -1 where ≦p≦. )5 General formula (wherein R', R'', X, Y, Z, Z' are the same as above (
However, the number of carbon atoms in R+ and Rz does not exceed the integer r described below.
)である。また、r、s、tはr≧0.s≧0゜L≧1
でありかつ4≦r+s+t≦16を満たす整数を示す。). Furthermore, r, s, and t are r≧0. s≧0゜L≧1
and represents an integer satisfying 4≦r+s+t≦16.
)
あるいは
一般式
(式中、R’、R”、X、Y、Z、Z’、r、s、tは
前記と同じである。)
で表わされるものがあげられる。) or the general formula (wherein R', R'', X, Y, Z, Z', r, s, and t are the same as above).
このミセル化剤としてのフェロセン誘導体の具体例を示
せば、
などがあげられる。Specific examples of ferrocene derivatives as micellization agents include:
次に、(2)他のタイプのフェロセン誘導体としては、
一般式
で表わされるエーテル型のフェロセン誘R体があげられ
る。ここで、aは2〜18の整数を示し、またbは2.
0〜50.0の実数である。aは上述の如く2〜18の
整数であるから、環員炭素原子とYとの間にエチレン基
、プロピレン基等の炭素数2〜18のアルキレン基が介
在したものとなる。Next, (2) other types of ferrocene derivatives include the ether type ferrocene derivative R represented by the general formula. Here, a represents an integer from 2 to 18, and b represents 2.
It is a real number between 0 and 50.0. Since a is an integer of 2 to 18 as described above, an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms such as an ethylene group or a propylene group is interposed between the ring member carbon atom and Y.
また、bは2.0〜50.0の間の整数のみならず、こ
れらを含む実数を意味するが、これはフェロセン誘導体
を構成するオキシエチレン基
(−CH2CH20−)の繰返し数の平均値を示すもの
である。さらに、上記一般式中のYは、酸素(−0−)
あるいはオキシカルボニル基(−〇C−)
を示し、z、 z’はそれぞれ前述の如く水素あるい
は置換基を示す。In addition, b means not only an integer between 2.0 and 50.0 but also a real number including these, and this represents the average number of repeating oxyethylene groups (-CH2CH20-) constituting the ferrocene derivative. It shows. Furthermore, Y in the above general formula is oxygen (-0-)
Alternatively, it represents an oxycarbonyl group (-○C-), and z and z' each represent hydrogen or a substituent as described above.
これらのエーテル型のフェロセン誘導体は、特願昭62
−212718号明細書に記載された方法等によって製
造することができる。These ether type ferrocene derivatives are
It can be produced by the method described in Japanese Patent No. 212718.
さらに、(3)他のタイプのフェロセン誘導体としては
、一般式
で表わされるピリジニウム型フェロセン誘導体をあげる
ことができる。この式中、Z、Z”、Xは前記と同じで
あり、R3は炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4
のアルコキシ基、炭素数1〜5のカルボアルコキシ基、
水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基などを示し、ま
たC、R2,は炭素数1〜16の直鎖または分岐鎖アル
キレン基を示す。このC−Hz−は具体的には、テトラ
メチレン基、ペンタメチレン基、オクタメチレン基、ウ
ンデカメチレン基、ドデカメチレン基、ヘキサデカメチ
レン基等のポリメチレン基(CH,)、をはじめとする
直鎖アルキレン基、あるいは2−メチルウンデカメチレ
ン基、4−エチルウンデカメチレン基などの分岐鎖アル
キレン基をあげることができる。Furthermore, (3) other types of ferrocene derivatives include pyridinium-type ferrocene derivatives represented by the general formula. In this formula, Z, Z", and X are the same as above, and R3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and
an alkoxy group, a carbalkoxy group having 1 to 5 carbon atoms,
It represents a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, etc., and C and R2 represent a straight chain or branched alkylene group having 1 to 16 carbon atoms. Specifically, this C-Hz- is a direct group including polymethylene groups (CH,) such as a tetramethylene group, a pentamethylene group, an octamethylene group, an undecamethylene group, a dodecamethylene group, and a hexadecamethylene group. Examples include chain alkylene groups and branched alkylene groups such as 2-methylundecamethylene groups and 4-ethylundecamethylene groups.
これらのピリジニウム型フェロセン誘導体は、特願昭6
3−52696号明細書に記載された方法等によって製
造することができる。These pyridinium type ferrocene derivatives are
It can be produced by the method described in No. 3-52696.
本発明の方法で用いるミセル化剤としては、上述した(
1)、 (2)あるいは(3)のフェロセン誘導体が好
適に用いられる。As the micellizing agent used in the method of the present invention, the above-mentioned (
The ferrocene derivatives 1), (2), or (3) are preferably used.
本発明の方法では、まず水性媒体中に上記のフェロセン
誘導体よりなるミセル化剤、支持塩ならびに薄膜原料で
あるポルフィリン化合物またはその金属錯体を入れて、
超音波、ホモジナイザーあるいは撹拌機等により充分に
分散させてミセルを形成せしめ、その後必要に応じて過
剰のポルフィリン化合物やその金属錯体を除去し、得ら
れたミセル溶液を静置したままあるいは若干の撹拌を加
えながら電極を用いて電解処理する。また、電解処理中
にポルフィリン化合物やその金属錯体をミセル溶液に補
充添加してもよく、あるいは陽極近傍のミセル溶液を系
外へ抜き出し、抜き出したミセル溶液にポルフィリン化
合物やその金属錯体を加えて充分に混合撹拌し、しかる
後にこの液を陰極近傍へ戻す循環回路を併設してもよい
。この際のミセル化剤の濃度は、限界ミセル濃度以上、
具体的には約0.1mM以上であればよい。また電解条
件は、各種状況に応じて適宜選定すればよいが、通常は
液温0〜70°C2好ましくは20〜30°C1電圧0
.03〜t、oov、好ましくは0.1〜0.5Vとし
、電流密度10mA/cI11以下、好ましくは1〜3
00μA / c+11とする。In the method of the present invention, first, a micellar agent made of the above-mentioned ferrocene derivative, a supporting salt, and a porphyrin compound or a metal complex thereof as a thin film raw material are placed in an aqueous medium.
Disperse thoroughly using ultrasonic waves, a homogenizer, a stirrer, etc. to form micelles, then remove excess porphyrin compounds and their metal complexes as necessary, and leave the resulting micelle solution standing still or stir it slightly. Electrolytic treatment is performed using an electrode while adding . Additionally, the porphyrin compound or its metal complex may be supplemented and added to the micelle solution during the electrolytic treatment, or the micelle solution near the anode may be extracted from the system and the porphyrin compound or its metal complex may be added to the extracted micelle solution. A circulation circuit may also be installed in which the liquid is mixed and stirred and then returned to the vicinity of the cathode. The concentration of the micelle agent at this time is higher than the limit micelle concentration,
Specifically, it may be about 0.1 mM or more. The electrolytic conditions may be selected appropriately depending on various situations, but usually the liquid temperature is 0 to 70°C, preferably 20 to 30°C, and the voltage is 0.
.. 03-t, oov, preferably 0.1-0.5V, current density 10mA/cI11 or less, preferably 1-3
00μA/c+11.
この電解処理を行うと、ミセル電解法の原理にしたがっ
た反応が進行する。これをフェロセン誘導体中のFeイ
オンの挙動に着目すると、陽極ではフェロセンのFe”
+がFe3+となって、ミセルが崩壊し、ポルフィリン
化合物やその金属錯体の粒子が陽極上に析出する。一方
、陰極では陽極で酸化されたFe”がF e”に還元さ
れてもとのミセルに戻るので、繰返し同じ溶液で製膜操
作を行うことができる。When this electrolytic treatment is performed, a reaction proceeds according to the principle of micellar electrolysis. Focusing on the behavior of Fe ions in ferrocene derivatives, we can see that at the anode, Fe'' of ferrocene
+ becomes Fe3+, the micelles collapse, and particles of the porphyrin compound and its metal complex are deposited on the anode. On the other hand, at the cathode, the Fe'' oxidized at the anode is reduced to Fe'' and returns to the original micelles, so the film forming operation can be repeated using the same solution.
このような電解処理により、電極(陽極)上には所望す
るポルフィリン化合物やその金属錯体の薄膜が形成され
る。Through such electrolytic treatment, a thin film of a desired porphyrin compound or its metal complex is formed on the electrode (anode).
上記本発明の方法で用いる支持塩(支持電解質)は、水
性媒体の電気伝導度を調節するために必要に応じて加え
るものである。この支持塩の添加量は、可溶化している
ポルフィリン化合物やその金属錯体の析出を妨げない範
囲であればよく、通常は上記ミセル化剤の10〜300
倍程度の濃度、好ましくは50〜200倍程度の濃度を
目安とする。この支持塩を加えずに電解を行うこともで
きるが、この場合支持塩を含まない純度の高い薄膜が得
られる。また、支持塩を用いる場合、その支持塩の種類
は、ミセルの形成や電極への前記ポルフィリン化合物や
その金属錯体の析出を妨げることなく、水性媒体の電気
伝導度を調節しうるちのであれば特に制限はない。The supporting salt (supporting electrolyte) used in the method of the present invention is added as necessary to adjust the electrical conductivity of the aqueous medium. The amount of this supporting salt to be added may be within a range that does not interfere with the precipitation of the solubilized porphyrin compound or its metal complex, and is usually 10 to 300% of the micellar agent.
The target concentration is about twice as high, preferably about 50 to 200 times. Although electrolysis can be carried out without adding this supporting salt, in this case a highly pure thin film containing no supporting salt can be obtained. In addition, when using a supporting salt, the type of supporting salt should be one that can adjust the electrical conductivity of the aqueous medium without interfering with the formation of micelles or the precipitation of the porphyrin compound or its metal complex onto the electrode. There are no particular restrictions.
具体的には、一般に広く支持塩として用いられている硫
酸塩(リチウム、カリウム、すトリウム。Specifically, sulfates (lithium, potassium, strium, etc.) are commonly used as supporting salts.
ルビジウム、アルミニウムなどの塩)、酢酸塩(リチウ
ム、カリウム、ナトリウム、ルビジウム。salts of rubidium, aluminum, etc.), acetate salts (lithium, potassium, sodium, rubidium, etc.).
ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウム、アルミニウムなどの塩)ハロゲン化物塩
(リチウム、カリウム、ナトリウム、ルビジウム、カル
シウム1マグネシウム、アルミニウムなどの塩)、水溶
性酸化物塩(リチウム、カリウム、ナトリウム、ルビジ
ウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムなどの
塩)が好適である。salts of beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, etc.) halide salts (salts of lithium, potassium, sodium, rubidium, calcium 1 magnesium, aluminum, etc.), water-soluble oxide salts (lithium, potassium, sodium, rubidium, etc.) , calcium, magnesium, aluminum, etc.) are preferred.
また、本発明の方法で用いる電極材料は、フェロセンの
酸化電位(+0.15 V対飽和甘コウ電極)より責な
金属もしくは導電体であればよい。具体的にはfTo(
酸化インジウムと酸化スズとの混合酸化物)、白金、金
、銀、グラジ−カーボン3導電性金属酸化物、有機ポリ
マー導電体などがあげられる。Further, the electrode material used in the method of the present invention may be any metal or conductor that has a higher oxidation potential than ferrocene (+0.15 V vs. saturated electrode). Specifically, fTo(
Examples include mixed oxides of indium oxide and tin oxide), platinum, gold, silver, grady carbon 3 conductive metal oxides, and organic polymer conductors.
本発明の方法では、このようにして得られるポルフィリ
ン化合物やその金属錯体の薄膜を光活性層として利用し
て光電変換素子を形成する。この光電変換素子としては
、上記ポルフィリン化合物やその金属錯体の薄膜を光活
性層として利用したものであれば、様々な形式のものが
あり、具体的には湿式および乾式の二種類に大別するこ
とができる。そのうち湿式のものは、通常は第1図に示
されるようなシステムにて構成される。つまり、レドッ
クス溶液5にポルフィリン化合物やその金属錯体薄膜1
を形成した電極2(これは通常透明あるいは半透明の基
板3(ガラスなど)に設置されている。)とその対極電
極4を浸漬し、これを電気的に接続する構成、即ち電極
/ポルフィリン化合物やその金属錯体薄膜/レドックス
系/電極(対極)なるシステムにより、光電変換素子が
構成される。In the method of the present invention, the thus obtained thin film of the porphyrin compound or its metal complex is used as a photoactive layer to form a photoelectric conversion element. There are various types of photoelectric conversion elements that use a thin film of the above-mentioned porphyrin compound or its metal complex as a photoactive layer.Specifically, they are roughly divided into two types: wet type and dry type. be able to. Among these, the wet type is usually configured as a system as shown in FIG. In other words, a porphyrin compound or its metal complex thin film 1 is added to the redox solution 5.
A configuration in which the electrode 2 (which is usually installed on a transparent or translucent substrate 3 (glass, etc.)) and its counter electrode 4 are immersed and electrically connected, that is, the electrode/porphyrin compound A photoelectric conversion element is constructed by a system consisting of a metal complex thin film/redox system/electrode (counter electrode).
ここでレドックス系としては、従来から知られているも
のであり、具体的には
13−−←2e−←→ 3■
(Fe(CN)&) 3− + e−← (Fe(C
N)6)’などをあげることができる。Here, the redox system is one that has been known for a long time, specifically 13−−←2e−←→ 3■ (Fe(CN)&) 3− + e−← (Fe(C
N) 6)' etc. can be mentioned.
ところで、上記システムよりなる光電変換素子により、
光エネルギーが電気エネルギーに変換される原理は次の
とおりである。まず光エネルギー(光源:キセノンラン
プ、アルゴンランプ、ヘリウムランプ、アルゴンレーザ
ー、半導体レーザー等)がポルフィリン化合物やその金
属錯体の薄膜1に照射されると、光活性層である該薄膜
1から電子が飛び出し、これをレドックス系が受は止め
る。この際、電子が飛び出した後の薄膜1には正孔が生
ずる。一方、電子を受は止めたレドックス系は自らは還
元されて、例えば
I:l−+ 2 e−−→31−に変化し、さらニコの
31−が対極電極4(例えば、白金、金、グラシーカ−
ホンなど)に電子を与えて自らは酸化されて■□−に戻
る。この対極4の電子は、リード線等を通って前記薄膜
1の形成されている電極2に移行し、この電子が薄膜1
中の正孔と結合して消滅する。この過程で光エネルギー
が電気エネルギーに変換されることとなるのである。By the way, the photoelectric conversion element consisting of the above system allows
The principle by which light energy is converted into electrical energy is as follows. First, when a thin film 1 of a porphyrin compound or its metal complex is irradiated with light energy (light source: xenon lamp, argon lamp, helium lamp, argon laser, semiconductor laser, etc.), electrons jump out from the thin film 1, which is a photoactive layer. , the redox system stops this from happening. At this time, holes are generated in the thin film 1 after the electrons have jumped out. On the other hand, the redox system that has stopped receiving electrons is itself reduced and changes to, for example, I:l-+ 2 e--→31-, and further Nico's 31- is connected to the counter electrode 4 (e.g., platinum, gold, Graseeker
(such as phon), it is oxidized and returns to ■□−. The electrons from the counter electrode 4 pass through a lead wire or the like to the electrode 2 on which the thin film 1 is formed, and the electrons pass through the lead wire or the like to the electrode 2 where the thin film 1 is formed.
It combines with the hole inside and disappears. In this process, light energy is converted into electrical energy.
なお、上記システムにおいて光エネルギーの照射方向は
、薄膜1側からでも、また基板3側からでもよい。Note that in the above system, the direction of irradiation of light energy may be from the thin film 1 side or from the substrate 3 side.
また、乾式のものは、通常は第2図に示されるようなシ
ステムにて構成される。つまり、基板3上の電極2に形
成したポルフィリン化合物やその金属錯体薄膜1の上に
、アルミニウム、銅、全白金等の対極電極4を蒸着等に
より形成する。ポルフィリン化合物の種類によって電極
2あるいは対極電極4とポルフィリン化合物やその金属
錯体薄膜1との接合が、ブロッキング接触になるように
配慮することが望ましい。乾式の光電変換素子は、上記
の如(、二つの電極2.4の間にポルフィリン化合物や
その金属錯体薄膜を挟持するとともに、各電極間をリー
ド線等にて電気的に接続することによって構成される。Furthermore, the dry type is usually configured as a system as shown in FIG. That is, on the porphyrin compound or its metal complex thin film 1 formed on the electrode 2 on the substrate 3, a counter electrode 4 made of aluminum, copper, all-platinum, etc. is formed by vapor deposition or the like. Depending on the type of porphyrin compound, it is desirable to ensure that the electrode 2 or counter electrode 4 and the porphyrin compound or its metal complex thin film 1 are in blocking contact. A dry photoelectric conversion element is constructed by sandwiching a thin film of a porphyrin compound or its metal complex between two electrodes 2.4 and electrically connecting each electrode with a lead wire or the like. be done.
なお、本発明の光電変換素子は、本発明の方法により形
成されたポルフィリン化合物やその金属錯体の薄膜から
なる光活性層を有するものであればよく、上記のシステ
ム例に限られず、様々なシステムを構成することができ
る。The photoelectric conversion device of the present invention may be any device having a photoactive layer made of a thin film of a porphyrin compound or its metal complex formed by the method of the present invention, and is not limited to the above-mentioned system examples, but can be used in various systems. can be configured.
(実施例) 次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。(Example) Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
実施例1
100 mllの水に非イオン系ミセル化剤としてFe
を0.198 g加え、これにテトラフェニルポルフィ
リン亜鉛錯体(ZnTPP)を0.15 g添加し、超
音波で10分間撹拌した後、得られたミセル溶液を20
0Orpmで10分間遠心分離を行った。この上澄液を
20cc採取し、これに0.208 gのLiBrを加
えて電解液とした。Example 1 0.198 g of Fe as a nonionic micellizing agent was added to 100 ml of water, 0.15 g of tetraphenylporphyrin zinc complex (ZnTPP) was added, and the mixture was stirred with ultrasonic waves for 10 minutes. The obtained micelle solution was
Centrifugation was performed at 0 rpm for 10 minutes. 20 cc of this supernatant was collected, and 0.208 g of LiBr was added thereto to prepare an electrolyte.
続いて、上記電解液を用いるとともに、陽橿にITO/
ガラスを、陰極に白金を、また参照電極(SCE)とし
て飽和せコウ電極をそれぞれ用いて、25°Cで印加電
圧+0.5■にて定電位電解処理(ポテンショスタット
:北斗電工製、HA211)を行った。この際の通電量
は、13ミリクーロン/ c+flであった。Next, while using the above electrolyte solution, ITO/
Using glass as the cathode, platinum as the cathode, and a saturated electrode as the reference electrode (SCE), constant potential electrolysis treatment was performed at 25°C with an applied voltage of +0.5μ (potentiostat: manufactured by Hokuto Denko, HA211). I did it. The amount of current applied at this time was 13 millicoulombs/c+fl.
上記操作により、ITO電極上にZnTPPの薄膜が得
られた。この薄膜の可視吸収スペクトルを第3図に示し
、また薄膜表面の電子顕微鏡写真(倍率30000倍1
日立製作所製、S−800)を第4図に示す。By the above operation, a thin film of ZnTPP was obtained on the ITO electrode. The visible absorption spectrum of this thin film is shown in Figure 3, and an electron micrograph of the thin film surface (magnification: 30,000 times 1
S-800, manufactured by Hitachi, Ltd.) is shown in Fig. 4.
このようにして得たZnTPP薄膜/ITO/ガラスを
光電変換電極としミ次の操作を行った。The ZnTPP thin film/ITO/glass thus obtained was used as a photoelectric conversion electrode, and the following operations were performed.
すなわら、沃化カリウム(Kl)0.1M、沃素(I
z) 0.5 m M、硫酸ナトリウム(Na2So4
)0、1 Mの溶液(レドックス溶液;酢酸緩衝液。That is, potassium iodide (Kl) 0.1M, iodine (I
z) 0.5 mM, sodium sulfate (Na2So4
) 0, 1 M solution (redox solution; acetate buffer).
pH=4.8)を50cc調製し、この溶液に上記光電
変換電極を入れ、対極として白金を用いて光電変換素子
を構成した。50 cc of a solution (pH=4.8) was prepared, the photoelectric conversion electrode was placed in this solution, and a photoelectric conversion element was constructed using platinum as a counter electrode.
この素子に、500ワツトのキセノンランプ(ウシオ電
気■製)からの光をIQR−80フイルター(800n
m以上をカット)にかけた透過光をTTO側から照射し
た。このとき、光の強さは6 m W / culであ
った。また、この際の光電変換効率は0.01%、フィ
ル・ファクターは0.42゜閉回路光電流は17.05
μAであった。これらをまとめて第1表に示す。Light from a 500 watt xenon lamp (manufactured by Ushio Electric) was passed through an IQR-80 filter (800 nm) to this element.
The transmitted light was applied from the TTO side by cutting off the area larger than m. At this time, the light intensity was 6 mW/cul. In addition, the photoelectric conversion efficiency at this time is 0.01%, the fill factor is 0.42°, and the closed circuit photocurrent is 17.05.
It was μA. These are summarized in Table 1.
また、この際の電圧−電流特性を第5図(a)に示す。Further, the voltage-current characteristics at this time are shown in FIG. 5(a).
なお、この電圧−電流特性の測定は、電位のスキャンニ
ング速度10mV/秒で行った。The voltage-current characteristics were measured at a potential scanning rate of 10 mV/sec.
さらに、この光電変換素子のアクションスペクトル(光
電流と照射光波長の関係)を、第6図に示す。Furthermore, the action spectrum (relationship between photocurrent and irradiation light wavelength) of this photoelectric conversion element is shown in FIG.
比較例1
ガラス基板に設置されたITO上に、真空蒸着(PVD
)法にてZnTPP薄膜(膜厚1000人)を形成し、
これを光電変換電極として、以下実施例1と同様の操作
を行った。Comparative Example 1 Vacuum evaporation (PVD) was applied on ITO installed on a glass substrate.
) method to form a ZnTPP thin film (thickness: 1000),
Using this as a photoelectric conversion electrode, the same operations as in Example 1 were performed.
形成されたZnTPP薄膜の可視吸収スペクトルを第3
図に示す。また、上記光電変換素子の電圧−電流特性を
第5図(b)に示し、アクションスペクトルを第6図に
示す。The visible absorption spectrum of the formed ZnTPP thin film is shown in the third
As shown in the figure. Further, the voltage-current characteristics of the photoelectric conversion element are shown in FIG. 5(b), and the action spectrum is shown in FIG. 6.
さらに、光電変換効率、フィル・ファクター閉回路光電
流を第1表に示す。Furthermore, the photoelectric conversion efficiency, fill factor, and closed circuit photocurrent are shown in Table 1.
実施例2
レドックスを容ン夜のpHを1.2としたこと以外は、
実施例1と同様の操作を行った。結果を第1表に示す。Example 2 Except that the pH of the redox was 1.2,
The same operation as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 1.
実施例3
光電変換素子に、キセノンランプの光をZnT P薄膜
側から照射したこと以外は、実施例1と同様の操作を行
った。結果を第1表に示す。Example 3 The same operation as in Example 1 was performed except that the photoelectric conversion element was irradiated with light from a xenon lamp from the ZnT P thin film side. The results are shown in Table 1.
実施例4
ZnTPP薄膜形成時の通電量を、13ミリクーロン/
crlから5ミリクーロン/cfflに変えたこと及
びレドックス溶液としてベンゾキノン/ヒドロキノン1
0 mM、 NazS Oa O,I M、硫酸5゜
μf/loomAからなる溶液(pH=2.1)を用い
たこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を
第1表に示す。Example 4 The amount of current applied during the formation of the ZnTPP thin film was set to 13 millicoulombs/
Changed from crl to 5 millicoulombs/cffl and added benzoquinone/hydroquinone 1 as a redox solution.
The same operation as in Example 1 was carried out, except that a solution (pH=2.1) consisting of 0 mM NazS Oa O, IM and sulfuric acid at 5 μf/roomA was used. The results are shown in Table 1.
比較例2
レドックス溶液として実施例4の溶液を用いたこと以外
は、比較例1と同様の操作を行った。結果を第1表に示
す。Comparative Example 2 The same operation as in Comparative Example 1 was performed except that the solution of Example 4 was used as the redox solution. The results are shown in Table 1.
〔発明の効果]
以上の如く、本発明の方法によれば光電変換効率5閉回
路光電流、フィル・ファクターの良好な光電変換素子を
得ることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the method of the present invention, a photoelectric conversion element having a good photoelectric conversion efficiency of 5, a closed circuit photocurrent, and a fill factor can be obtained.
したがって、本発明の方法で得られる光電変換素子は、
太陽電池、感光材料のCGL素子、ガスセンサーをはじ
め各種の用途に供することができる。Therefore, the photoelectric conversion element obtained by the method of the present invention is
It can be used for various purposes including solar cells, CGL elements of photosensitive materials, and gas sensors.
第1図は本発明の光電変換素子の一例を示す模式図、第
2図は本発明の光電変換素子の他の例を示す模式図であ
る。第3図は実施例1及び比較例1で得られたZnTP
P%l膜の可視吸収スペクトルを示し、第4図は実施例
1で得られたZnTPP)W膜表面の電子顕m鏡写真を
示す。第5図(a)は実施例1で形成された光電変換素
子の電圧−電流特性を示し、第5図(b)は比較例1で
形成された光電変換素子の電圧−電流特性を示し、第6
図は該光電変換素子のアクションスペクトルを示す。
第1,2図中、1はポルフィリン化合物やその金属錯体
薄膜、2は電極53は基板、4は対PiA電極、5はレ
ドックス溶液、6はエレクトロメーターをそれぞれ示す
。
第1図
第3図
波 長(nm)
第2図
ノ)FIG. 1 is a schematic diagram showing one example of the photoelectric conversion element of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the photoelectric conversion element of the present invention. Figure 3 shows ZnTP obtained in Example 1 and Comparative Example 1.
The visible absorption spectrum of the P%l film is shown, and FIG. 4 shows an electron micrograph of the surface of the ZnTPP)W film obtained in Example 1. FIG. 5(a) shows the voltage-current characteristics of the photoelectric conversion element formed in Example 1, and FIG. 5(b) shows the voltage-current characteristics of the photoelectric conversion element formed in Comparative Example 1. 6th
The figure shows the action spectrum of the photoelectric conversion element. In FIGS. 1 and 2, 1 is a porphyrin compound or its metal complex thin film, 2 is an electrode 53, a substrate, 4 is a counter-PiA electrode, 5 is a redox solution, and 6 is an electrometer, respectively. Figure 1 Figure 3 Wavelength (nm) Figure 2)
Claims (1)
体の薄膜からなる光活性層を形成した光電変換素子を製
造するにあたり、ポルフィリン化合物またはその金属錯
体を水性媒体中でフェロセン誘導体よりなるミセル化剤
にて可溶化し、得られるミセル溶液を電解することを特
徴とする光電変換素子の製造方法。(1) When producing a photoelectric conversion element in which a photoactive layer made of a thin film of a porphyrin compound or its metal complex is formed as an electrode material, the porphyrin compound or its metal complex is mixed with a micellizing agent made of a ferrocene derivative in an aqueous medium. A method for producing a photoelectric conversion element, which comprises solubilizing and electrolyzing the obtained micelle solution.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23379688A JPH0282656A (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Manufacture of optoelectric transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23379688A JPH0282656A (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Manufacture of optoelectric transducer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0282656A true JPH0282656A (en) | 1990-03-23 |
Family
ID=16960707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23379688A Pending JPH0282656A (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Manufacture of optoelectric transducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0282656A (en) |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP23379688A patent/JPH0282656A/en active Pending
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