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JP6818396B2 - Photoelectric conversion element - Google Patents
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Description

本発明は、光電変換素子に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element.

光電変換素子として、安価で、高い光電変換効率が得られることから色素を用いた光電変換素子が注目されており、色素を用いた光電変換素子に関して種々の開発が行われている。 As a photoelectric conversion element, a photoelectric conversion element using a dye has attracted attention because it is inexpensive and high photoelectric conversion efficiency can be obtained, and various developments have been made on the photoelectric conversion element using a dye.

色素を用いた光電変換素子としては、例えば下記特許文献1記載の光電変換素子が知られている。下記特許文献1には、光電変換素子が少なくとも1つの光電変換セルを備えており、光電変換セルが、電極基板と、電極基板に対向する対向基板と、電極基板及び対向基板を接合させる環状の封止部とを有することが開示されている。また特許文献1には、封止部が、変性ポリオレフィン樹脂又はビニルアルコール重合体などで構成されることも開示されている。 As a photoelectric conversion element using a dye, for example, the photoelectric conversion element described in Patent Document 1 below is known. In Patent Document 1 below, the photoelectric conversion element includes at least one photoelectric conversion cell, and the photoelectric conversion cell is an annular shape that joins the electrode substrate, the opposing substrate facing the electrode substrate, and the electrode substrate and the opposing substrate. It is disclosed to have a sealing portion. Patent Document 1 also discloses that the sealing portion is composed of a modified polyolefin resin, a vinyl alcohol polymer, or the like.

特開2016−207949号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-207949

しかし、上述した特許文献1に記載の光電変換素子は、ヒートサイクル環境下及び高湿環境下のいずれかにおける耐久性の点で未だ改善の余地を有していた。 However, the photoelectric conversion element described in Patent Document 1 described above still has room for improvement in terms of durability in either a heat cycle environment or a high humidity environment.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ヒートサイクル環境下及び高湿環境下のいずれにおいても優れた耐久性を有する光電変換素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element having excellent durability in both a heat cycle environment and a high humidity environment.

本発明者らは、上記課題が生じる原因について検討した。その結果、特許文献1に記載の光電変換素子においては、封止部の厚さを50μm以下にすることで、封止部において水分の通過断面積を小さくすることができ、高湿環境下での耐久性を向上させることができるのではないかと考えた。しかし、封止部の厚さを小さくしすぎると、電極基板又は対向基板に対する封止部の接着性が低下し、封止部が電極基板又は対向基板から剥離しやすくなる結果、ヒートサイクル環境下での耐久性が低下する。そこで、本発明者らは、ヒートサイクル環境下及び高湿環境下のいずれにおいても優れた耐久性を有する光電変換素子を実現するためにさらに検討を重ねた。その結果、封止部に含まれる樹脂として酸変性ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール又はこれらの2種以上の樹脂(封止樹脂)を用い、これらの封止樹脂の分子鎖の配向度を十分に大きくすることで封止部の厚さを小さくした場合でも電極基板又は対向基板に対する封止部の接着性が十分に優れた光電変換素子を実現し得ることを見出した。ここで、封止樹脂の分子鎖の配向度は、X線回折や顕微ラマン散乱測定などに基づいて評価できるが、配向度の誤差を小さくでき、封止樹脂が十分に結晶化していなくても配向度を十分に評価できることから、本発明者らは、顕微ラマン散乱測定に基づいて封止樹脂の分子鎖の配向度を評価することが有効であると考えた。ここで、顕微ラマン散乱測定に基づく封止樹脂の分子鎖の配向度は次のようにして評価できる。まず、封止樹脂について、顕微ラマン散乱測定によって得られるラマンスペクトルにおいては、ラマンシフトが2845〜2851cm−1の領域と、ラマンシフトが2879〜2885cm−1の領域のそれぞれにピークが観測される。これらのうち、ラマンシフトが2845〜2851cm−1の領域におけるピークはいわゆるゴーシュ型の分子鎖に対応するものであり、そのピーク強度Iはゴーシュ型の分子鎖の数に影響される。一方、ラマンシフトが2879〜2885cm−1の領域におけるピークはトランス型の分子鎖に対応するものであり、そのピーク強度Iは、トランス型の分子鎖の数に影響される。そのため、封止部に含まれる封止樹脂の分子鎖の配向度は、Iに対するIの比R(=I/I)によって評価できる。そして、本発明者らは、封止部の厚さが小さくても電極基板又は対向基板に対する封止部の接着性が十分に優れた光電変換素子を実現するためには、上記ピーク強度の比Rが特定の値以上であることが必要であることを見出した。こうして本発明者らは本発明を完成するに至ったものである。 The present inventors have investigated the causes of the above problems. As a result, in the photoelectric conversion element described in Patent Document 1, by reducing the thickness of the sealing portion to 50 μm or less, the cross-sectional area through which moisture passes in the sealing portion can be reduced, and in a high humidity environment. I thought that it might be possible to improve the durability of the. However, if the thickness of the sealing portion is made too small, the adhesiveness of the sealing portion to the electrode substrate or the facing substrate is lowered, and the sealing portion is easily peeled off from the electrode substrate or the facing substrate, resulting in a heat cycle environment. Durability is reduced. Therefore, the present inventors have further studied in order to realize a photoelectric conversion element having excellent durability in both a heat cycle environment and a high humidity environment. As a result, acid-modified polyethylene, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl alcohol, or two or more kinds of these resins (sealing resin) are used as the resin contained in the sealing portion, and the molecular chains of these sealing resins are used. It has been found that a photoelectric conversion element having sufficiently excellent adhesiveness of the sealing portion to the electrode substrate or the opposing substrate can be realized even when the thickness of the sealing portion is reduced by sufficiently increasing the degree of orientation. Here, the degree of orientation of the molecular chain of the sealing resin can be evaluated based on X-ray diffraction, micro-Raman scattering measurement, etc., but the error in the degree of orientation can be reduced, and even if the sealing resin is not sufficiently crystallized. Since the degree of orientation can be sufficiently evaluated, the present inventors considered that it is effective to evaluate the degree of orientation of the molecular chain of the sealing resin based on the microscopic Raman scattering measurement. Here, the degree of orientation of the molecular chains of the sealing resin based on the micro-Raman scattering measurement can be evaluated as follows. First, the sealing resin, in the Raman spectrum obtained by Raman scattering measurement, the Raman shift and the area of 2845~2851Cm -1 Raman shift peaks are observed in the respective areas of 2879~2885cm -1. Of these, the peak in the region where the Raman shift is 2845 to 2851 cm -1 corresponds to the so-called gauche type molecular chain, and its peak intensity I 1 is influenced by the number of gauche type molecular chains. On the other hand, the peak in the region where the Raman shift is 2879 to 2885 cm -1 corresponds to the trans-type molecular chain, and the peak intensity I 2 is influenced by the number of trans-type molecular chains. Therefore, the degree of orientation of the molecular chains of the sealing resin contained in the sealing portion can be evaluated by the ratio R (= I 2 / I 1 ) of I 2 for the I 1. Then, in order to realize a photoelectric conversion element having sufficiently excellent adhesiveness of the sealing portion to the electrode substrate or the opposing substrate even if the thickness of the sealing portion is small, the present inventors have a ratio of the peak intensities. We have found that R needs to be greater than or equal to a certain value. In this way, the present inventors have completed the present invention.

すなわち、本発明は、少なくとも1つの光電変換セルを備え、前記光電変換セルが、電極基板と、前記電極基板に対向する対向基板と、前記電極基板及び前記対向基板を接合させ、前記電極基板及び前記対向基板の間に設けられる環状の封止部とを有し、前記封止部が、酸変性ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体及びポリビニルアルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、前記封止部の厚さが50μm以下であり、前記封止部についての顕微ラマン散乱測定を行って得られるラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが2845〜2851cm−1の領域におけるピーク強度をIとし、ラマンシフトが2879〜2885cm−1の領域におけるピーク強度をIとした場合、下記式(1)で表されるRの値が1.15以上である、光電変換素子である。

R=I/I・・・(1)
That is, the present invention includes at least one photoelectric conversion cell, and the photoelectric conversion cell joins the electrode substrate, the opposing substrate facing the electrode substrate, the electrode substrate, and the opposing substrate, and the electrode substrate and the opposed substrate. It has an annular sealing portion provided between the opposing substrates, and the sealing portion contains at least one selected from the group consisting of acid-modified polyethylene, ethylene-vinyl alcohol copolymer and polyvinyl alcohol. In the Raman spectrum obtained by microscopic Raman scattering measurement of the sealing portion when the thickness of the sealing portion is 50 μm or less, the peak intensity in the region where the Raman shift is 2845 to 2851 cm -1 is defined as I 1 . When the peak intensity in the region where the Raman shift is 2879 to 2885 cm -1 is I 2 , the value of R represented by the following formula (1) is 1.15 or more, which is a photoelectric conversion element.

R = I 2 / I 1 ... (1)

この光電変換素子によれば、封止部の厚さを50μm以下とすることで、封止部における水分の透過断面積を十分に小さくすることができる。このため、本発明の光電変換素子によれば、セル空間への水分の侵入を十分に抑制することが可能となり、高湿環境下でも優れた耐久性を有することが可能となる。 According to this photoelectric conversion element, by setting the thickness of the sealing portion to 50 μm or less, the permeation cross-sectional area of water in the sealing portion can be sufficiently reduced. Therefore, according to the photoelectric conversion element of the present invention, it is possible to sufficiently suppress the invasion of water into the cell space, and it is possible to have excellent durability even in a high humidity environment.

また、本発明の光電変換素子によれば、封止部が、酸変性ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体及びポリビニルアルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む場合に、上記式(1)で表されるRの値を1.15以上とすることで、封止部が、電極基板及び対向基板に対して優れた接着性を有することが可能となる。このため、光電変換素子がヒートサイクル環境下におかれ、光電変換セルにおいて電極基板と封止部との間の界面、及び、対向基板と封止部との間の界面に過大な応力が加わる場合でも、本発明の光電変換素子によれば、電極基板又は対向基板からの封止部の剥離を十分に抑制することが可能となる。従って、本発明の光電変換素子は、ヒートサイクル環境下においても優れた耐久性を有することが可能となる。 Further, according to the photoelectric conversion element of the present invention, when the sealing portion contains at least one selected from the group consisting of acid-modified polyethylene, ethylene-vinyl alcohol copolymer and polyvinyl alcohol, the above formula (1) By setting the value of R represented by (1) to 1.15 or more, the sealing portion can have excellent adhesiveness to the electrode substrate and the opposing substrate. Therefore, the photoelectric conversion element is placed in a heat cycle environment, and excessive stress is applied to the interface between the electrode substrate and the sealing portion and the interface between the opposing substrate and the sealing portion in the photoelectric conversion cell. Even in this case, according to the photoelectric conversion element of the present invention, it is possible to sufficiently suppress the peeling of the sealing portion from the electrode substrate or the facing substrate. Therefore, the photoelectric conversion element of the present invention can have excellent durability even in a heat cycle environment.

以上より、本発明の光電変換素子は、ヒートサイクル環境下及び高湿環境下のいずれにおいても優れた耐久性を有することが可能となる。 From the above, the photoelectric conversion element of the present invention can have excellent durability in both a heat cycle environment and a high humidity environment.

なお、封止部が、酸変性ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体及びポリビニルアルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む場合に上記式(1)で表されるRの値を1.15以上とした場合、封止部が、電極基板及び対向基板に対して優れた接着性を有することが可能となる理由については定かではないが、本発明者らは以下の通りではないかと推察している。 When the sealing portion contains at least one selected from the group consisting of acid-modified polyethylene, ethylene-vinyl alcohol copolymer and polyvinyl alcohol, the value of R represented by the above formula (1) is 1.15. In the above case, the reason why the sealing portion can have excellent adhesiveness to the electrode substrate and the opposing substrate is not clear, but the present inventors presume that it is as follows. ing.

すなわち、封止部が、酸変性ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体及びポリビニルアルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む場合に上記式(1)で表されるRの値が1.15以上である場合には、Iの値よりもIの値が十分に大きくなっている。すなわち、Rの値が1.15以上である場合にはトランス型の分子鎖の数がゴーシュ型の分子鎖の数より多くなっている。ここで、トランス型の分子鎖はゴーシュ型の分子鎖に比べて伸びた状態にある。このため、トランス型の分子鎖は、ゴーシュ型の分子鎖に比べて、電極基板の表面や対向基板の表面に接近しやすく、電極基板の表面や対向基板の表面に対してより大きな分子間力を有するものと考えられる。そのため、封止部が、電極基板や対向基板に対して優れた接着性を有することが可能になるのではないかと本発明者らは推察している。 That is, when the sealing portion contains at least one selected from the group consisting of acid-modified polyethylene, ethylene-vinyl alcohol copolymer and polyvinyl alcohol, the value of R represented by the above formula (1) is 1.15. In the above case, the value of I 2 is sufficiently larger than the value of I 1 . That is, when the value of R is 1.15 or more, the number of trans-type molecular chains is larger than the number of gauche-type molecular chains. Here, the trans-type molecular chain is in a stretched state as compared with the gauche-type molecular chain. Therefore, the trans-type molecular chain is easier to approach the surface of the electrode substrate and the surface of the opposing substrate than the gauche-type molecular chain, and has a larger intermolecular force with respect to the surface of the electrode substrate and the surface of the opposing substrate. Is considered to have. Therefore, the present inventors speculate that the sealing portion may have excellent adhesiveness to the electrode substrate and the opposing substrate.

上記光電変換素子においては、前記封止部の厚さが10μm以上であることが好ましい。 In the photoelectric conversion element, the thickness of the sealing portion is preferably 10 μm or more.

この場合、封止部の厚さが10μm未満である場合に比べて、電極基板又は対向基板に対する封止部の接着性がより向上する。このため、光電変換素子がヒートサイクル環境下及び高湿環境下のいずれにおいても、より優れた耐久性を有することが可能となる。 In this case, the adhesiveness of the sealing portion to the electrode substrate or the opposing substrate is further improved as compared with the case where the thickness of the sealing portion is less than 10 μm. Therefore, the photoelectric conversion element can have more excellent durability in both a heat cycle environment and a high humidity environment.

なお、本発明において、封止部についての顕微ラマン散乱測定を行って得られるラマンスペクトルは、顕微ラマン分光光度計(製品名「HoloLab SERIES 5000」、カイザーオプティカルシステムズ社製)を用い、以下の測定条件で顕微ラマン散乱測定を行って得られるラマンスペクトルをいうものとする。
(測定条件)
露光時間:20秒
励起波長:532nm
対物レンズの倍率:100倍
対物レンズの開口数:0.95
露光回数(積算回数):3回
測定温度:25℃
In the present invention, the Raman spectrum obtained by performing the microscopic Raman scattering measurement on the sealed portion is measured by using a microscopic Raman spectrophotometer (product name "HoloLab SERIES 5000", manufactured by Kaiser Optical Systems Co., Ltd.) as follows. It refers to a Raman spectrum obtained by performing microscopic Raman scattering measurement under conditions.
(Measurement condition)
Exposure time: 20 seconds Excitation wavelength: 532 nm
Objective lens magnification: 100x Objective lens numerical aperture: 0.95
Number of exposures (number of integrations): 3 times Measurement temperature: 25 ° C

本発明によれば、ヒートサイクル環境下及び高湿環境下のいずれにおいても優れた耐久性を有する光電変換素子が提供される。 According to the present invention, there is provided a photoelectric conversion element having excellent durability in both a heat cycle environment and a high humidity environment.

本発明の光電変換素子の一実施形態を示す切断面端面図である。It is a cut surface end view which shows one Embodiment of the photoelectric conversion element of this invention. 製造例1の配向樹脂フィルムについて顕微ラマン散乱測定を行って得られるラマンスペクトルの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the Raman spectrum obtained by performing the micro Raman scattering measurement about the alignment resin film of Production Example 1.

以下、本発明の光電変換素子の実施形態について図1を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の光電変換素子の一実施形態を示す切断面端面図である。 Hereinafter, embodiments of the photoelectric conversion element of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a cut surface end view showing an embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention.

図1に示すように、光電変換素子100は1つの光電変換セル60を備えている。光電変換セル60は、電極基板10と、電極基板10に対向する対向基板20と、電極基板10及び対向基板20を接合させ、電極基板10及び対向基板20の間に設けられる環状の封止部30と、電極基板10、対向基板20及び封止部30によって形成されるセル空間に配置される電解質40と、電極基板10のうち対向基板20側の表面上に設けられる酸化物半導体層50と、酸化物半導体層50に担持される色素(図示せず)とを備えている。 As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element 100 includes one photoelectric conversion cell 60. The photoelectric conversion cell 60 is an annular sealing portion provided between the electrode substrate 10 and the opposing substrate 20 facing the electrode substrate 10 by joining the electrode substrate 10 and the opposing substrate 20 to each other. 30, the electrolyte 40 arranged in the cell space formed by the electrode substrate 10, the opposing substrate 20, and the sealing portion 30, and the oxide semiconductor layer 50 provided on the surface of the electrode substrate 10 on the facing substrate 20 side. , A dye (not shown) supported on the oxide semiconductor layer 50 is provided.

電極基板10は、透明基板11と、透明基板11上に設けられる透明導電層12とを有している。 The electrode substrate 10 has a transparent substrate 11 and a transparent conductive layer 12 provided on the transparent substrate 11.

対向基板20は本実施形態では対極で構成され、基板と電極を兼ねる導電性基板21と、導電性基板21上に設けられる触媒層22とを有している。触媒層22は、導電性基板21のうち電極基板10側に設けられる。 In the present embodiment, the opposing substrate 20 is composed of counter electrodes, and has a conductive substrate 21 that also serves as a substrate and an electrode, and a catalyst layer 22 provided on the conductive substrate 21. The catalyst layer 22 is provided on the electrode substrate 10 side of the conductive substrate 21.

封止部30は、酸変性ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体及びポリビニルアルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。また封止部30の厚さは50μm以下となっている。 The sealing portion 30 contains at least one selected from the group consisting of acid-modified polyethylene, ethylene-vinyl alcohol copolymer and polyvinyl alcohol. The thickness of the sealing portion 30 is 50 μm or less.

また、封止部30においては、封止部30について顕微ラマン散乱測定を行って得られるラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが2845〜2851cm−1の領域におけるピーク強度をIとし、ラマンシフトが2879〜2885cm−1の領域におけるピーク強度をIとした場合、下記式(1)で表されるRの値が1.15以上となっている。

R=I/I・・・(1)
Further, in the sealing portion 30, in the Raman spectrum obtained by performing a microscopic Raman scattering measurement on the sealing portion 30, the peak intensity in the region where the Raman shift is 2845 to 2851 cm -1 is I 1 , and the Raman shift is 2879 to 2. When the peak intensity in the region of 2885 cm -1 is I 2 , the value of R represented by the following formula (1) is 1.15 or more.

R = I 2 / I 1 ... (1)

光電変換素子100によれば、封止部30の厚さを50μm以下とすることで、封止部30における水分の透過断面積を十分に小さくすることができる。このため、光電変換素子100によれば、セル空間への水分の侵入を十分に抑制することが可能となり、高湿環境下でも優れた耐久性を有することが可能となる。 According to the photoelectric conversion element 100, by setting the thickness of the sealing portion 30 to 50 μm or less, the permeation cross-sectional area of water in the sealing portion 30 can be sufficiently reduced. Therefore, according to the photoelectric conversion element 100, it is possible to sufficiently suppress the invasion of water into the cell space, and it is possible to have excellent durability even in a high humidity environment.

また、光電変換素子100によれば、封止部30が、酸変性ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体及びポリビニルアルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む場合に上記式(1)で表されるRの値を1.15以上とすることで、封止部30が、電極基板10及び対向基板20に対して優れた接着性を有することが可能となる。このため、光電変換素子100がヒートサイクル環境下におかれ、光電変換セル60において電極基板10と封止部30との間の界面、及び、対向基板20と封止部30との間の界面に過大な応力が加わる場合でも、光電変換素子100によれば、電極基板10又は対向基板20からの封止部30の剥離を十分に抑制することが可能となる。従って、光電変換素子100は、ヒートサイクル環境下においても優れた耐久性を有することが可能となる。 Further, according to the photoelectric conversion element 100, when the sealing portion 30 contains at least one selected from the group consisting of acid-modified polyethylene, ethylene-vinyl alcohol copolymer and polyvinyl alcohol, it is represented by the above formula (1). By setting the value of R to be 1.15 or more, the sealing portion 30 can have excellent adhesiveness to the electrode substrate 10 and the opposing substrate 20. Therefore, the photoelectric conversion element 100 is placed in a heat cycle environment, and in the photoelectric conversion cell 60, the interface between the electrode substrate 10 and the sealing portion 30 and the interface between the opposing substrate 20 and the sealing portion 30. According to the photoelectric conversion element 100, it is possible to sufficiently suppress the peeling of the sealing portion 30 from the electrode substrate 10 or the opposing substrate 20 even when an excessive stress is applied to the electrode substrate 10. Therefore, the photoelectric conversion element 100 can have excellent durability even in a heat cycle environment.

以上より、光電変換素子100は、ヒートサイクル環境下及び高湿環境下のいずれにおいても優れた耐久性を有することが可能となる。 From the above, the photoelectric conversion element 100 can have excellent durability in both a heat cycle environment and a high humidity environment.

次に、電極基板10、対向基板20、封止部30、電解質40、酸化物半導体層50および色素について詳細に説明する。 Next, the electrode substrate 10, the counter substrate 20, the sealing portion 30, the electrolyte 40, the oxide semiconductor layer 50, and the dye will be described in detail.

≪電極基板≫
電極基板10は、上述したように、透明基板11と、透明基板11上に設けられる透明導電層12とを有している。
≪Electrode substrate≫
As described above, the electrode substrate 10 has a transparent substrate 11 and a transparent conductive layer 12 provided on the transparent substrate 11.

<透明基板>
透明基板11を構成する材料は、例えば透明な材料であればよく、このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、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)、ポリカーボネート(PC)、及び、ポリエーテルスルフォン(PES)などが挙げられる。透明基板11の厚さは、光電変換素子100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば0.05〜40mmの範囲にすればよい。
<Transparent substrate>
The material constituting the transparent substrate 11 may be, for example, a transparent material, and such transparent materials include, for example, borosilicate glass, soda lime glass, white plate glass, glass such as quartz glass, and polyethylene terephthalate (PET). , Polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyether sulfone (PES) and the like. The thickness of the transparent substrate 11 is appropriately determined according to the size of the photoelectric conversion element 100, and is not particularly limited, but may be, for example, in the range of 0.05 to 40 mm.

<透明導電層>
透明導電層12を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム(ITO)、酸化スズ(SnO)、及び、フッ素添加酸化スズ(FTO)などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電層12は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電層12が単層で構成される場合、透明導電層12は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、FTOで構成されることが好ましい。透明導電層12の厚さは例えば0.01〜2μmの範囲にすればよい。
<Transparent conductive layer>
Examples of the material constituting the transparent conductive layer 12 include conductive metal oxides such as tin-added indium oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), and fluorine-added tin oxide (FTO). The transparent conductive layer 12 may be a single layer or may be composed of a laminate of a plurality of layers composed of different conductive metal oxides. When the transparent conductive layer 12 is composed of a single layer, the transparent conductive layer 12 is preferably composed of FTO because it has high heat resistance and chemical resistance. The thickness of the transparent conductive layer 12 may be, for example, in the range of 0.01 to 2 μm.

≪対向基板≫
対向基板20は、上述したように、基板と電極を兼ねる導電性基板21と、導電性基板21の電極基板10側に設けられて触媒反応を促進する触媒層22とを備えている。
≪Opposite board≫
As described above, the opposing substrate 20 includes a conductive substrate 21 that also serves as a substrate and an electrode, and a catalyst layer 22 that is provided on the electrode substrate 10 side of the conductive substrate 21 and promotes a catalytic reaction.

<導電性基板>
導電性基板21は、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ステンレス等の耐食性の金属材料で構成される。また、導電性基板21は、基板と電極を分けて、樹脂フィルム上にITO、FTO等の導電性酸化物からなる導電層を電極として形成した積層体で構成されてもよく、ガラス上にITO、FTO等の導電性酸化物からなる導電層を形成した積層体でもよい。導電性基板21の厚さは、光電変換素子100のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば0.01〜0.1mmとすればよい。
<Conductive substrate>
The conductive substrate 21 is made of a corrosion-resistant metal material such as titanium, nickel, platinum, molybdenum, tungsten, aluminum, and stainless steel. Further, the conductive substrate 21 may be composed of a laminate in which the substrate and the electrode are separated and a conductive layer made of a conductive oxide such as ITO or FTO is formed as an electrode on a resin film, and the conductive substrate 21 may be formed of an ITO on glass. , FTO or the like may be a laminate in which a conductive layer made of a conductive oxide is formed. The thickness of the conductive substrate 21 is appropriately determined according to the size of the photoelectric conversion element 100, and is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 to 0.1 mm.

<触媒層>
触媒層22は、白金などの金属、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。
<Catalyst layer>
The catalyst layer 22 is made of a metal such as platinum, a carbon-based material, a conductive polymer, or the like.

≪封止部≫
封止部30は、酸変性ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体及びポリビニルアルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。
≪Sealing part≫
The sealing portion 30 contains at least one selected from the group consisting of acid-modified polyethylene, ethylene-vinyl alcohol copolymer and polyvinyl alcohol.

中でも酸変性ポリエチレンが好ましい。この場合、封止部30の密閉性が高くなり、封止した電解質40をより劣化させにくくなる。 Of these, acid-modified polyethylene is preferable. In this case, the sealing portion 30 becomes more airtight, and the sealed electrolyte 40 is less likely to be deteriorated.

酸変性ポリエチレンとしては、例えば無水マレイン酸変性ポリエチレン及びアクリル酸変性ポリエチレンなどが挙げられる。 Examples of the acid-modified polyethylene include maleic anhydride-modified polyethylene and acrylic acid-modified polyethylene.

封止部30において、上記式(1)で表されるRの値は、1.15以上であれば特に限定されるものではないが、Rの値は1.17以上であることがより好ましい。この場合、電極基板10及び対向基板20に対する封止部30の密着性がより向上する。但し、Rの値は1.30以下であることが好ましい。Rの値が1.30を超える場合に比べて、封止材の融点が上がりにくく、密閉性が低下にくくなる。Rの値は1.25以下であることがより好ましい。 In the sealing portion 30, the value of R represented by the above formula (1) is not particularly limited as long as it is 1.15 or more, but the value of R is more preferably 1.17 or more. .. In this case, the adhesion of the sealing portion 30 to the electrode substrate 10 and the opposing substrate 20 is further improved. However, the value of R is preferably 1.30 or less. Compared with the case where the value of R exceeds 1.30, the melting point of the encapsulant is less likely to rise and the airtightness is less likely to decrease. The value of R is more preferably 1.25 or less.

なお、ゴーシュ型に対応するピークのラマンシフトは、2845〜2851cm−1の領域で観測されるが、通常は2848cm−1で観測される。一方、トランス型に対応するピークのラマンシフトは、2879〜2885cm−1の領域で観測されるが、通常は2882cm−1で観測される。 The Raman shift of the peak corresponding to the gauche type is observed in the region of 2845 to 2851 cm -1 , but is usually observed in the region of 2848 cm -1 . On the other hand, the Raman shift of the peak corresponding to the trans type is observed in the region of 2879 to 2885 cm -1 , but is usually observed in the region of 2882 cm -1 .

封止部30における分子の配向方向は特に限定されるものではないが、透明基板11のうちの透明導電層12側の面に平行な方向であることが好ましい。この場合、封止部30中のトランス型の分子鎖が電極基板10及び対向基板20の表面に接近しやすくなり、電極基板10及び対向基板20に対する封止部30の接着性がより向上する。 The orientation direction of the molecules in the sealing portion 30 is not particularly limited, but is preferably a direction parallel to the surface of the transparent substrate 11 on the transparent conductive layer 12 side. In this case, the transformer-type molecular chain in the sealing portion 30 can easily approach the surfaces of the electrode substrate 10 and the opposing substrate 20, and the adhesiveness of the sealing portion 30 to the electrode substrate 10 and the opposing substrate 20 is further improved.

封止部30の厚さは50μm以下であれば特に限定されるものではないが、封止部30の厚さは、45μm以下であることが好ましい。この場合、光電変換セル60におけるセル空間内への水分の侵入をより十分に抑制できる。封止部30の厚さは、40μm以下であることがより好ましい。 The thickness of the sealing portion 30 is not particularly limited as long as it is 50 μm or less, but the thickness of the sealing portion 30 is preferably 45 μm or less. In this case, the invasion of water into the cell space of the photoelectric conversion cell 60 can be more sufficiently suppressed. The thickness of the sealing portion 30 is more preferably 40 μm or less.

但し、封止部30の厚さは、10μm以上であることが好ましい。この場合、封止部30の厚さが10μm未満である場合に比べて、電極基板10又は対向基板20に対する封止部30の接着性がより向上する。このため、光電変換素子100がヒートサイクル環境下及び高湿環境下のいずれにおいても、より優れた耐久性を有することが可能となる。封止部30の厚さは、15μm以上であることがより好ましい。 However, the thickness of the sealing portion 30 is preferably 10 μm or more. In this case, the adhesiveness of the sealing portion 30 to the electrode substrate 10 or the opposing substrate 20 is further improved as compared with the case where the thickness of the sealing portion 30 is less than 10 μm. Therefore, the photoelectric conversion element 100 can have more excellent durability in both a heat cycle environment and a high humidity environment. The thickness of the sealing portion 30 is more preferably 15 μm or more.

≪電解質≫
電解質40は、酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、バレロニトリル、ピバロニトリル、などを用いることができる。酸化還元対としては、例えばヨウ化物イオン/ポリヨウ化物イオン(例えばI/I )、臭化物イオン/ポリ臭化物イオンなどのハロゲン原子を含む酸化還元対のほか、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対が挙げられる。なお、ヨウ化物イオン/ポリヨウ化物イオンは、ヨウ素(I)と、アニオンとしてのアイオダイド(I)を含む塩(イオン性液体や固体塩)とによって形成することができる。アニオンとしてアイオダイドを有するイオン性液体を用いる場合には、ヨウ素のみ添加すればよく、有機溶媒や、アニオンとしてアイオダイド以外のイオン性液体を用いる場合には、LiIやテトラブチルアンモニウムアイオダイドなどのアニオンとしてアイオダイド(I)を含む塩を添加すればよい。また電解質40は、有機溶媒に代えて、イオン液体を用いてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩などが用いられる。このようなヨウ素塩としては、例えば、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1−エチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイドが好適に用いられる。
≪Electrolyte≫
The electrolyte 40 contains a redox pair and an organic solvent. As the organic solvent, acetonitrile, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, propionitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, valeronitrile, pivalonitrile, and the like can be used. Examples of the redox pair include redox pairs containing halogen atoms such as iodide ion / polyiodide ion (for example, I / I 3 ) and bromide ion / poly bromide ion, as well as zinc complex, iron complex, and cobalt complex. Redox pairs such as. The iodide ion / polyiodide ion can be formed by iodine (I 2 ) and a salt (ionic liquid or solid salt) containing iodide (I ) as an anion. When using an ionic liquid having iodide as an anion, only iodine needs to be added, and when using an organic solvent or an ionic liquid other than iodide as an anion, it is used as an anion such as LiI or tetrabutylammonium iodide. A salt containing iodide (I ) may be added. Further, as the electrolyte 40, an ionic liquid may be used instead of the organic solvent. As the ionic liquid, for example, known iodine salts such as pyridinium salt, imidazolium salt, and triazolium salt are used. Examples of such iodine salts include 1-hexyl-3-methylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-propylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1,2-. Dimethyl-3-propyl imidazolium iodide, 1-butyl-3-methyl imidazolium iodide, or 1-methyl-3-propyl imidazolium iodide is preferably used.

また、電解質40は、上記有機溶媒に代えて、上記イオン液体と上記有機溶媒との混合物を用いてもよい。 Further, as the electrolyte 40, a mixture of the ionic liquid and the organic solvent may be used instead of the organic solvent.

また電解質40には添加剤を加えることができる。添加剤としては、1−メチルベンゾイミダゾール(NMB)、1−ブチルベンゾイミダゾール(NBB)などのベンゾイミダゾール、LiI、テトラブチルアンモニウムアイオダイド、4−t−ブチルピリジン、グアニジウムチオシアネートなどが挙げられる。中でも、ベンゾイミダゾールが添加剤として好ましい。 Further, an additive can be added to the electrolyte 40. Examples of the additive include benzimidazole such as 1-methylbenzimidazole (NMB) and 1-butylbenzoimidazole (NBB), LiI, tetrabutylammonium iodide, 4-t-butylpyridine, guanidium thiocyanate and the like. .. Of these, benzimidazole is preferable as an additive.

さらに電解質40としては、上記電解質にSiO、TiO、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル様となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などの有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。 Further, as the electrolyte 40, a nanocomposite gel electrolyte, which is a pseudo-solid electrolyte obtained by kneading nanoparticles such as SiO 2 , TiO 2 and carbon nanotubes with the electrolyte to form a gel, may be used, or polyvinylidene fluoride. , An electrolyte gelled with an organic gelling agent such as a polyethylene oxide derivative or an amino acid derivative may be used.

≪酸化物半導体層≫
酸化物半導体層50は酸化物半導体粒子で構成されている。酸化物半導体粒子は、例えば酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO)、酸化ニオブ(Nb)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(In)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化タリウム(Ta)、酸化ランタン(La)、酸化イットリウム(Y)、酸化ホルミウム(Ho)、酸化ビスマス(Bi)、酸化セリウム(CeO)、酸化アルミニウム(Al)又はこれらの2種以上で構成される。酸化物半導体層50の厚さは、例えば0.1〜100μmとすればよい。
≪Oxide semiconductor layer≫
The oxide semiconductor layer 50 is composed of oxide semiconductor particles. Oxide semiconductor particles include, for example, titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), strontium titanate (SrTIO 3 ), tin oxide (SnO 2 ). , Indium oxide (In 3 O 3 ), Zirconium oxide (ZrO 2 ), Tallium oxide (Ta 2 O 5 ), Lanthanum oxide (La 2 O 3 ), Yttrium oxide (Y 2 O 3 ), Formium oxide (Ho 2 O) 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or two or more of these. The thickness of the oxide semiconductor layer 50 may be, for example, 0.1 to 100 μm.

酸化物半導体層50は通常、光を吸収するための吸収層で構成されるが、吸収層と吸収層を透過した光を反射して吸収層に戻す反射層とで構成されてもよい。 The oxide semiconductor layer 50 is usually composed of an absorption layer for absorbing light, but may be composed of an absorption layer and a reflection layer that reflects light transmitted through the absorption layer and returns it to the absorption layer.

≪色素≫
色素としては、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素などの光増感色素や、ハロゲン化鉛系ペロブスカイト結晶などの有機−無機複合色素などが挙げられる。ハロゲン化鉛系ペロブスカイトとしては、例えばCHNHPbX(X=Cl、Br、I)が用いられる。上記色素の中でも、ビピリジン構造又はターピリジン構造を含む配位子を有するルテニウム錯体が好ましい。この場合、光電変換素子100の光電変換特性をより向上させることができる。なお、色素として、光増感色素を用いる場合には、光電変換素子100は色素増感光電変換素子となる。
≪Dye≫
Examples of the dye include a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure and a terpyridine structure, a photosensitizing dye such as an organic dye such as porphyrin, eosin, rhodamine, and merocyanin, and an organic dye such as a lead halide perovskite crystal. -Inorganic composite dyes and the like. As the lead-halogenated perovskite, for example, CH 3 NH 3 PbX 3 (X = Cl, Br, I) is used. Among the above dyes, a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure or a terpyridine structure is preferable. In this case, the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element 100 can be further improved. When a photosensitizing dye is used as the dye, the photoelectric conversion element 100 becomes a dye-sensitized electrosensitizing conversion element.

次に、光電変換素子100の製造方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the photoelectric conversion element 100 will be described.

まず、1つの透明基板11の上に透明導電層12を形成してなる電極基板10を用意する。 First, an electrode substrate 10 having a transparent conductive layer 12 formed on one transparent substrate 11 is prepared.

透明導電層12の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解法(SPD)又は化学気相成長(CVD)法などが用いられる。 As a method for forming the transparent conductive layer 12, a sputtering method, a thin film deposition method, a spray pyrolysis method (SPD), a chemical vapor deposition (CVD) method, or the like is used.

次に、透明導電層12の上に酸化物半導体層50の前駆体を形成する。 Next, a precursor of the oxide semiconductor layer 50 is formed on the transparent conductive layer 12.

酸化物半導体層50の前駆体は、酸化物半導体粒子を含む酸化物半導体層形成用ペーストを印刷した後、乾燥させることで形成することができる。 The precursor of the oxide semiconductor layer 50 can be formed by printing a paste for forming an oxide semiconductor layer containing oxide semiconductor particles and then drying the paste.

酸化物半導体層形成用ペーストは、酸化物半導体粒子のほか、ポリエチレングリコールなどの樹脂及び、テレピネオールなどの溶媒を含む。 The paste for forming an oxide semiconductor layer contains, in addition to oxide semiconductor particles, a resin such as polyethylene glycol and a solvent such as telepineol.

酸化物半導体層形成用ペーストの印刷方法としては、例えばスクリーン印刷法、ドクターブレード法、又はバーコート法などを用いることができる。 As a printing method of the oxide semiconductor layer forming paste, for example, a screen printing method, a doctor blade method, a bar coating method, or the like can be used.

そして、酸化物半導体層50の前駆体を焼成し、酸化物半導体層50を形成する。 Then, the precursor of the oxide semiconductor layer 50 is fired to form the oxide semiconductor layer 50.

焼成温度は酸化物半導体粒子の種類により異なるが、通常は350〜600℃であり、焼成時間も、酸化物半導体粒子の種類により異なるが、通常は1〜5時間である。 The firing temperature varies depending on the type of oxide semiconductor particles, but is usually 350 to 600 ° C., and the firing time also varies depending on the type of oxide semiconductor particles, but is usually 1 to 5 hours.

こうして、酸化物半導体層50が形成された電極基板10が得られる。 In this way, the electrode substrate 10 on which the oxide semiconductor layer 50 is formed is obtained.

次に、電極基板10上に、封止部30を形成するための環状の封止部形成体を形成する。 Next, an annular sealing portion forming body for forming the sealing portion 30 is formed on the electrode substrate 10.

ここで、封止部形成体は、例えば以下のようにして電極基板10上に形成することができる。 Here, the sealing portion forming body can be formed on the electrode substrate 10 as follows, for example.

すなわち、まず、キャリアフィルムと封止部形成体の材料となる封止樹脂を含む配向樹脂フィルムとの積層体で構成される封止部形成用フィルムを用意し、封止部形成用フィルムのうち配向樹脂フィルムに開口を形成し、配向樹脂フィルムを電極基板10に加熱溶融によって接着させた後、キャリアフィルムを剥離することで得ることができる。 That is, first, a sealing portion forming film composed of a laminate of a carrier film and an alignment resin film containing a sealing resin as a material for the sealing portion forming body is prepared, and among the sealing portion forming films. It can be obtained by forming an opening in the alignment resin film, adhering the alignment resin film to the electrode substrate 10 by heating and melting, and then peeling off the carrier film.

このとき、キャリアフィルムとしては、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムなどの、樹脂フィルムよりも高い融点を有するフィルムを用いる。 At this time, as the carrier film, a film having a melting point higher than that of the resin film, such as a PET (polyethylene terephthalate) film, is used.

また配向樹脂フィルムとしては、上記式(1)で表されるRの値が1.15以上である樹脂フィルムを用いる。Rの値が1.15以上の配向樹脂フィルムは、例えばインフレーション法を用いて得ることができる。具体的には、Rの値が1.15以上の樹脂フィルムは、インフレーション法において押出機の円形ダイの内径に対する、押出機から押し出される袋状フィルムの最大径の比(ブローアップレイト)を、例えば1.4〜2.9とすることによって得ることができる。 As the alignment resin film, a resin film having an R value of 1.15 or more represented by the above formula (1) is used. An oriented resin film having an R value of 1.15 or more can be obtained, for example, by using an inflation method. Specifically, for a resin film having an R value of 1.15 or more, the ratio of the maximum diameter of the bag-shaped film extruded from the extruder (blow-up rate) to the inner diameter of the circular die of the extruder in the inflation method is determined. For example, it can be obtained by setting 1.4 to 2.9.

次に、電極基板10の酸化物半導体層50に色素を担持させる。このためには、例えば電極基板10を、色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その色素を酸化物半導体層50に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な色素を洗い流し、乾燥させればよい。 Next, the dye is supported on the oxide semiconductor layer 50 of the electrode substrate 10. For this purpose, for example, the electrode substrate 10 is immersed in a solution containing a dye, the dye is adsorbed on the oxide semiconductor layer 50, and then the excess dye is washed away with the solvent component of the solution and dried. Just do it.

次に、電解質40を用意する。そして、電解質40を電極基板10上に固定した環状の封止部形成体の内側に配置する。こうして構造体Aが得られる。 Next, the electrolyte 40 is prepared. Then, the electrolyte 40 is arranged inside the annular sealing portion forming body fixed on the electrode substrate 10. In this way, the structure A is obtained.

一方、対向基板20を用意する。 On the other hand, the opposed substrate 20 is prepared.

対向基板20は、上述したように、導電性基板21上に導電性の触媒層22を形成することにより得ることができる。 The opposed substrate 20 can be obtained by forming the conductive catalyst layer 22 on the conductive substrate 21 as described above.

そして、上記構造体Aと上記対向基板20とを、封止部形成体を電極基板10及び対向基板20で挟んだ状態で重ね合わせ、電極基板10及び対向基板20を介して封止部形成体を加圧しながら加熱溶融させる。こうして、電極基板10及び対向基板20の間に、電極基板10及び対向基板20を接合させる環状の封止部30が形成される。 Then, the structure A and the facing substrate 20 are overlapped with the sealing portion forming body sandwiched between the electrode substrate 10 and the facing substrate 20, and the sealing portion forming body is interposed via the electrode substrate 10 and the facing substrate 20. Is heated and melted while pressurizing. In this way, an annular sealing portion 30 for joining the electrode substrate 10 and the opposing substrate 20 is formed between the electrode substrate 10 and the opposing substrate 20.

以上のようにして光電変換素子100が得られる。 As described above, the photoelectric conversion element 100 can be obtained.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、光電変換素子100が1つの光電変換セル60で構成されているが、光電変換素子100は、光電変換セル60を複数備えていてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the photoelectric conversion element 100 is composed of one photoelectric conversion cell 60, but the photoelectric conversion element 100 may include a plurality of photoelectric conversion cells 60.

さらに、上記実施形態では、対極が対向基板20を構成しているが、対向基板20として、対極に代えて絶縁性基板を用いてもよい。この場合、対極は、電極基板10と対向基板20との間に設けられ、対極と電極基板10との間に酸化物半導体層50が設けられる。 Further, in the above embodiment, the counter electrode constitutes the counter electrode 20, but as the counter electrode 20, an insulating substrate may be used instead of the counter electrode. In this case, the counter electrode is provided between the electrode substrate 10 and the counter substrate 20, and the oxide semiconductor layer 50 is provided between the counter electrode and the electrode substrate 10.

以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(製造例1)
以下のようにして、封止部形成用フィルムを用意した。
(Manufacturing Example 1)
A film for forming a sealing portion was prepared as follows.

まず、酸変性ポリエチレン(商品名「バイネル」、デュポン社製)からなるペレットを用意した。 First, pellets made of acid-modified polyethylene (trade name "Binel", manufactured by DuPont) were prepared.

次に、上記ペレットを押出機に投入し、袋状フィルムとして連続的に押し出した。このとき、押出は、加圧空気で袋状フィルムを膨らませながら行った。また、このとき、押出機のブローアップレイト(押出機の円形ダイの内径に対する、円形ダイから押し出される袋状フィルムの最大径の比)が2.4となるようにした。 Next, the pellets were put into an extruder and continuously extruded as a bag-shaped film. At this time, extrusion was performed while inflating the bag-shaped film with pressurized air. At this time, the blow-up rate of the extruder (the ratio of the maximum diameter of the bag-shaped film extruded from the circular die to the inner diameter of the circular die of the extruder) was set to 2.4.

袋状フィルムは一対のニップロールによって挟んでシート状にした後、2枚にカットしながらロールに巻き取った。こうして、厚さ35μmの配向樹脂フィルムを得た。 The bag-shaped film was sandwiched between a pair of nip rolls to form a sheet, and then cut into two pieces and wound on a roll. In this way, an oriented resin film having a thickness of 35 μm was obtained.

このとき、得られた配向樹脂フィルムについて顕微ラマン分光光度計(製品名「HoloLab SERIES 5000」、カイザーオプティカルシステムズ社製)を用いて顕微ラマン散乱測定を行い、ラマンスペクトルを得た。結果を図2に示す。図2に示すラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが2845〜2851cm−1の領域におけるピーク強度(I)及びラマンシフトが2879〜2885cm−1の領域におけるピーク強度(I)を用い、下記式(1)に基づいてピーク強度比Rを算出した。結果を表1に示す。

R=I/I・・・(1)

なお、顕微ラマン散乱測定の測定条件は以下の通りとした。
<顕微ラマン散乱測定の測定条件>
露光時間:20秒
励起波長:532nm
対物レンズの倍率:100倍
対物レンズの開口数:0.95
露光回数(積算回数):3回
測定温度:25℃
At this time, the obtained oriented resin film was subjected to micro Raman scattering measurement using a micro Raman spectrophotometer (product name "HoloLab SERIES 5000", manufactured by Kaiser Optical Systems Co., Ltd.) to obtain a Raman spectrum. The results are shown in FIG. In the Raman spectrum shown in FIG. 2, the peak intensity Raman shift in the region of 2845~2851cm -1 (I 1) and Raman shift using a peak intensity (I 2) in the region of 2879~2885Cm -1, the following equation (1 ), The peak intensity ratio R was calculated. The results are shown in Table 1.

R = I 2 / I 1 ... (1)

The measurement conditions for the microscopic Raman scattering measurement were as follows.
<Measurement conditions for microscopic Raman scattering measurement>
Exposure time: 20 seconds Excitation wavelength: 532 nm
Objective lens magnification: 100x Objective lens numerical aperture: 0.95
Number of exposures (number of integrations): 3 times Measurement temperature: 25 ° C

最後に、ロールに巻き取られた配向樹脂フィルムと、ロールに巻き取られているPETフィルムとを、ゴムロール及び金属ロールで挟みながら加熱して熱ラミネート(ロールラミネート)してからロールに巻き取った。熱ラミネートは、75℃、0.4MPaの条件で行った。こうして、封止部形成用フィルムを得た。 Finally, the oriented resin film wound on the roll and the PET film wound on the roll were heated while being sandwiched between a rubber roll and a metal roll to be heat-laminated (roll-laminated), and then wound on the roll. .. Thermal laminating was performed under the conditions of 75 ° C. and 0.4 MPa. In this way, a film for forming a sealing portion was obtained.

(製造例2〜9)
押出機を用いて袋状フィルムを形成する際のブローアップレイトを表1に示す値としたこと以外は製造例1と同様にして封止部形成用フィルムを作製した。このとき、封止部形成用フィルムを作製する途中で得られる配向樹脂フィルムについて、製造例1と同様にしてピーク強度比Rを算出した。結果を表1に示す。
(Manufacturing Examples 2-9)
A film for forming a sealing portion was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the blow-up rate when forming the bag-shaped film using an extruder was set to the value shown in Table 1. At this time, the peak intensity ratio R was calculated in the same manner as in Production Example 1 for the oriented resin film obtained during the production of the film for forming the sealing portion. The results are shown in Table 1.

(実施例1)
まずガラスからなる112mm×56mm×2.2mmの透明基板の上に、厚さ0.7μmのFTOからなる透明導電層を形成してなる電極基板を準備した。
(Example 1)
First, an electrode substrate having a transparent conductive layer made of FTO having a thickness of 0.7 μm formed on a transparent substrate having a thickness of 112 mm × 56 mm × 2.2 mm made of glass was prepared.

次に、電極基板の透明導電層の上に酸化物半導体層の前駆体を形成した。具体的には、まず透明導電層の上に、酸化物半導体層形成用ペースト(商品名「PST−21NR」、日揮触媒化成社製)をスクリーン印刷法によって102.1mm×47.2mm×12μmの長方形状に印刷し、乾燥させて酸化物半導体層の前駆体を形成した。 Next, a precursor of an oxide semiconductor layer was formed on the transparent conductive layer of the electrode substrate. Specifically, first, a paste for forming an oxide semiconductor layer (trade name "PST-21NR", manufactured by Nikki Catalyst Kasei Co., Ltd.) is applied on a transparent conductive layer by a screen printing method to a size of 102.1 mm × 47.2 mm × 12 μm. It was printed in a rectangular shape and dried to form a precursor of an oxide semiconductor layer.

次に、酸化物半導体層の前駆体を500℃で30分間焼成し、透明導電層の上に酸化物半導体層を形成した。こうして酸化物半導体層が形成された電極基板を得た。 Next, the precursor of the oxide semiconductor layer was calcined at 500 ° C. for 30 minutes to form an oxide semiconductor layer on the transparent conductive layer. In this way, an electrode substrate on which the oxide semiconductor layer was formed was obtained.

次に、製造例1で得た封止部形成用フィルムを用意し、封止部形成用フィルムの配向樹脂フィルムのみに102.1mm×47.2mmの1つの開口を形成した。 Next, the sealing portion forming film obtained in Production Example 1 was prepared, and one opening of 102.1 mm × 47.2 mm was formed only in the alignment resin film of the sealing portion forming film.

次に、開口が形成された配向樹脂フィルムを、PETフィルムを剥がさずに電極基板の上に載せた後、205℃で熱プレスすることにより配向樹脂フィルムを溶融させて電極基板に接着させた。その後、PETフィルムを剥がした。こうして電極基板上に封止部形成体を形成した。 Next, the oriented resin film having the openings formed was placed on the electrode substrate without peeling off the PET film, and then the oriented resin film was melted and adhered to the electrode substrate by hot pressing at 205 ° C. Then, the PET film was peeled off. In this way, a sealing portion forming body was formed on the electrode substrate.

次に、封止部形成体を形成した電極基板を色素溶液中に一昼夜浸漬することにより、酸化物半導体層に色素を吸着させた。このとき、色素溶液としては、アセトニトリルとtertブタノールとを1:1の体積比で混合してなる混合溶媒中に0.2mMのZ907からなる色素を溶解させた色素溶液を用いた。 Next, the electrode substrate on which the sealing portion forming body was formed was immersed in the dye solution for a whole day and night to adsorb the dye on the oxide semiconductor layer. At this time, as the dye solution, a dye solution in which a dye composed of 0.2 mM Z907 was dissolved in a mixed solvent prepared by mixing acetonitrile and tert-butanol in a volume ratio of 1: 1 was used.

次に、封止部形成体の内側に電解質を配置した。電解質としては、3−メトキシプロピオニトリルからなる溶媒中に、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド 2M、I 0.002M、n−メチルベンゾイミダゾール 0.3M、グアニジンチオシアネート 0.1Mを溶解させたものを用いた。こうして構造体Aを得た。 Next, an electrolyte was placed inside the sealing portion forming body. As the electrolyte, 1-hexyl-3-methylimidazolium iodide 2M, I 2 0.002M, n-methylbenzimidazole 0.3M, and guanidine thiocyanate 0.1M were added to a solvent composed of 3-methoxypropionitrile. The dissolved one was used. In this way, the structure A was obtained.

次に、106.1mm×51.2mm×40μmのチタン箔の上にスパッタリング法によって、厚さ5nmの白金からなる触媒層を形成することによって対向基板を用意した。 Next, a counter substrate was prepared by forming a catalyst layer made of platinum having a thickness of 5 nm on a titanium foil having a thickness of 106.1 mm × 51.2 mm × 40 μm by a sputtering method.

次に、開口が形成された配向樹脂フィルムをPETフィルムを剥がさずにチタン箔の上に載せた後、減圧状態で150℃に加熱することにより、配向樹脂フィルムを溶融させてチタン箔に接着させた。その後、PETフィルムを剥がした。こうして対向基板上に封止部形成体を形成した。 Next, the oriented resin film having the openings formed is placed on the titanium foil without peeling off the PET film, and then heated to 150 ° C. under reduced pressure to melt the oriented resin film and adhere it to the titanium foil. It was. Then, the PET film was peeled off. In this way, the sealing portion forming body was formed on the facing substrate.

そして、真空度600Paの真空チャンバ内で上記構造体Aと上記対向基板とを重ね合わせ、電極基板及び対向基板を介して封止部形成体を加圧しながら加熱溶融させた。こうして、電極基板及び対向基板を接合させ、50μmの厚さを有する環状の封止部を得た。このとき、封止部形成体の加圧は0.1MPaのプレス圧で行い、加熱は150℃で行った。 Then, the structure A and the facing substrate were superposed in a vacuum chamber having a vacuum degree of 600 Pa, and the sealing portion forming body was heated and melted while being pressurized via the electrode substrate and the facing substrate. In this way, the electrode substrate and the opposing substrate were joined to obtain an annular sealing portion having a thickness of 50 μm. At this time, the pressure of the sealing portion forming body was performed with a press pressure of 0.1 MPa, and heating was performed at 150 ° C.

以上のようにして、1つの光電変換セルからなる光電変換素子を作製した。 As described above, a photoelectric conversion element composed of one photoelectric conversion cell was manufactured.

(実施例2〜5及び比較例1〜8)
表2に示す封止部形成用フィルムを用いて封止部形成体を電極基板上に形成し、封止部の厚さ及びピーク強度比Rを表2に示す通りとしたこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
(Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 8)
Examples except that the sealing portion forming body was formed on the electrode substrate using the sealing portion forming film shown in Table 2 and the thickness of the sealing portion and the peak intensity ratio R were as shown in Table 2. A photoelectric conversion element was manufactured in the same manner as in 1.

≪特性評価≫
(1)高湿環境下における耐久性の評価
上記のようにして得られた実施例1〜5及び比較例1〜8の光電変換素子について、高温高湿試験を行い、高温高湿試験による最大出力残率に基づいて高湿環境下における耐久性の評価を行った。具体的には、実施例1〜5及び比較例1〜8の光電変換素子について、作製直後に200ルクスの白色光を照射した状態でIV曲線を測定し、このIV曲線から算出される最大出力動作電力Pm(μW)を算出した。なお、IV曲線の測定に用いた光源、照度計および電源は以下の通りである。

光源:白色LED(製品名「LEL−SL5N−F」、東芝ライテック社製)
照度計:製品名「デジタル照度計51013」、横河メータ&インスツルメンツ社製
電源:電圧/電流 発生器(製品名「R6246I」、ADVANTEST製)

そして、500ルクスの蛍光灯照射下で上記光電変換素子を85℃で相対湿度85%の恒温槽(製品名「Humilab」、GE社製)中に1000時間置いた後、取り出した上記光電変換素子を再度200ルクスの上記の白色光を照射した状態でIV曲線を測定し、このIV曲線から算出される最大出力動作電力PW(μW)を算出した。そして、下記式に基づいて最大出力残率を算出した。結果を表2に示す。

最大出力残率(%)=100×PW/Pm

なお、高湿環境下における耐久性の合格基準は以下の通りとした。

(合格基準) 高温高湿試験による最大出力残率が80%以上であること
≪Characteristic evaluation≫
(1) Evaluation of Durability in High Humidity Environment The photoelectric conversion elements of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 8 obtained as described above are subjected to a high temperature and high humidity test, and the maximum by the high temperature and high humidity test. Durability in a high humidity environment was evaluated based on the output residual ratio. Specifically, for the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 8, the IV curve was measured in a state of irradiating 200 lux of white light immediately after fabrication, and the maximum output calculated from this IV curve was measured. The operating power Pm 0 (μW) was calculated. The light source, illuminometer, and power supply used to measure the IV curve are as follows.

Light source: White LED (product name "LEL-SL5N-F", manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corporation)
Illuminance meter: Product name "Digital illuminance meter 51013", Yokogawa Meter & Instruments Power supply: Voltage / current generator (Product name "R6246I", ADVANTEST)

Then, the photoelectric conversion element was placed in a constant temperature bath (product name "Humilab", manufactured by GE) at 85 ° C. and a relative humidity of 85% under irradiation with a fluorescent lamp of 500 lux for 1000 hours, and then taken out. The IV curve was measured again in the state of irradiating the above white light of 200 lux again, and the maximum output operating power PW (μW) calculated from this IV curve was calculated. Then, the maximum output residual ratio was calculated based on the following formula. The results are shown in Table 2.

Maximum output residual rate (%) = 100 x PW / Pm 0

The acceptance criteria for durability in a high humidity environment are as follows.

(Passing criteria) The maximum output residual rate by the high temperature and high humidity test is 80% or more.

(2)ヒートサイクル環境下における耐久性の評価
上記のようにして得られた実施例1〜5及び比較例1〜8の光電変換素子について、ヒートサイクル試験を行い、ヒートサイクル試験による出力残率に基づいて、ヒートサイクル環境下における耐久性の評価を行った。具体的には、実施例1〜5及び比較例1〜8の光電変換素子について、ヒートサイクル試験の前後において、上記白色LEDを光源とし、上記照度計を用いて200ルクスの照度下でIV曲線の測定を行い、IV曲線から出力(μW)を算出した。そして、下記式に基づいて出力残率を算出した。結果を表2に示す。

出力残率(%)=100×ヒートサイクル試験後の出力/ヒートサイクル試験前の出力

このとき、ヒートサイクル試験は、JIS C8917に従って、温度を−40℃まで低下させた後90℃まで上昇させる熱サイクルを1サイクルとして200サイクル行った。

また、ヒートサイクル環境下における耐久性の合格基準は以下の通りとした。

(合格基準) ヒートサイクル試験による出力残率が80%以上であること

Figure 0006818396

Figure 0006818396
(2) Evaluation of Durability in Heat Cycle Environment The photoelectric conversion elements of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 8 obtained as described above were subjected to a heat cycle test, and the output residual ratio by the heat cycle test was performed. Based on the above, the durability in a heat cycle environment was evaluated. Specifically, for the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 8, before and after the heat cycle test, the white LED was used as a light source, and the IV curve was used under an illuminance of 200 lux using the illuminometer. The output (μW) was calculated from the IV curve. Then, the output residual ratio was calculated based on the following formula. The results are shown in Table 2.

Output residual ratio (%) = 100 x output after heat cycle test / output before heat cycle test

At this time, the heat cycle test was carried out in accordance with JIS C8917, with 200 cycles including one heat cycle in which the temperature was lowered to −40 ° C. and then raised to 90 ° C.

In addition, the acceptance criteria for durability in a heat cycle environment are as follows.

(Passing criteria) The output residual rate by the heat cycle test is 80% or more.

Figure 0006818396

Figure 0006818396

表2に示す結果より、実施例1〜5の光電変換素子は、高湿環境下における耐久性及びヒートサイクル環境下における耐久性のいずれについても合格基準を満たしていた。一方、比較例1〜8の光電変換素子は、高湿環境下における耐久性又はヒートサイクル環境下における耐久性のいずれかについて合格基準を満たしていなかった。 From the results shown in Table 2, the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 5 satisfied the acceptance criteria for both the durability in a high humidity environment and the durability in a heat cycle environment. On the other hand, the photoelectric conversion elements of Comparative Examples 1 to 8 did not meet the acceptance criteria for either the durability in a high humidity environment or the durability in a heat cycle environment.

以上のことから、本発明の光電変換素子は、ヒートサイクル環境下及び高湿環境下のいずれにおいても優れた耐久性を有することができることが確認された。 From the above, it was confirmed that the photoelectric conversion element of the present invention can have excellent durability in both a heat cycle environment and a high humidity environment.

10…電極基板
20…対向基板
30…封止部
60…光電変換セル
100…光電変換素子
10 ... Electrode substrate 20 ... Opposing substrate 30 ... Sealing part 60 ... Photoelectric conversion cell 100 ... Photoelectric conversion element

Claims (2)

少なくとも1つの光電変換セルを備え、
前記光電変換セルが、
電極基板と、
前記電極基板に対向する対向基板と、
前記電極基板及び前記対向基板を接合させ、前記電極基板及び前記対向基板の間に設けられる環状の封止部とを有し、
前記封止部が、酸変性ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体及びポリビニルアルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、
前記封止部の厚さが50μm以下であり、
前記封止部についての顕微ラマン散乱測定を行って得られるラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが2845〜2851cm−1の領域におけるピーク強度をIとし、ラマンシフトが2879〜2885cm−1の領域におけるピーク強度をIとした場合、下記式(1)で表されるRの値が1.15以上である、光電変換素子。

R=I/I・・・(1)
With at least one photoelectric conversion cell
The photoelectric conversion cell
With the electrode substrate
Opposing substrate facing the electrode substrate and
It has an annular sealing portion provided between the electrode substrate and the opposing substrate by joining the electrode substrate and the opposing substrate.
The sealing portion contains at least one selected from the group consisting of acid-modified polyethylene, ethylene-vinyl alcohol copolymer and polyvinyl alcohol.
The thickness of the sealing portion is 50 μm or less.
In the Raman spectrum obtained by performing a microscopic Raman scattering measurement on the sealing portion, the peak intensity in the region where the Raman shift is 2845 to 2851 cm -1 is I 1, and the peak intensity in the region where the Raman shift is 2879 to 2885 cm -1. Is I 2, and the value of R represented by the following formula (1) is 1.15 or more, which is a photoelectric conversion element.

R = I 2 / I 1 ... (1)
前記封止部の厚さが10μm以上である、請求項1に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the sealing portion has a thickness of 10 μm or more.
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