染料增感型光电转换器件及其制造方法以及电子设备技术

本发明专利技术涉及一种染料增感型光电转换器件及其制造方法，这种方法提供了一种能够解决光电转换效率随时间下降的问题并且能够显著改善耐久性的染料增感型光电转换器件，本发明专利技术还涉及染料增感型光电转换器件的制造方法以及电子设备。染料增感型光电转换器件具有电解质层（７）填充在半导体层（３）和对电极（６）之间的结构。Ｚ９０７和染料Ａ以不同构型结合到所述半导体层上作为光敏染料。所述电解质层（７）包含３－甲氧基丙腈作为溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及染料增感型光电转换器件及其制造方法以及电子设备。更具体地，本 专利技术涉及适用于染料增感型太阳能电池等被要求具有耐久性的染料增感型光电转换器件 及其制造方法、以及使用该染料增感型光电转换器件的电子设备。
技术介绍
作为一种用于将太阳光转换成电能的光电转换装置，太阳能电池利用太阳光作为 能源，因此它对全球环境产生极小的影响，并且预期将得到进一步普及。作为太阳能电池，主要使用单晶硅或多晶硅的晶体硅型太阳能电池以及非晶硅型 太阳能电池。另外，由Gratzel等人在1991年提出的染料增感型太阳能电池因为可以实现高效 光电转换、不像现有的硅系太阳能电池一样需要大型制造装置、并且可以低成本制造所以 引起了关注(例如参见非专利文献1)。这种染料增感型太阳能电池的一般结构通过如下形成使包含氧化钛多孔半 导体层的染料增感型多孔半导体层与通过在基板上形成钼层而提供的对电极(counter electrode)相对，所述多孔半导体层形成在透明的导电基板上并担载光敏染料(也称为 “光增感染料”)；采用密封材料密封边缘；然后用含有氧化还原物质(诸如碘和碘离子)的 电解质填充两个电极之间的空间。近年来，已经提出了这样的染料增感型光电转换器件，该器件中，通过在半导体层 上承载多种类型的光敏染料来改善光电转换效率(例如参见专利文献1)。要担载在半导体 层上的多种类型的光敏染料的实例包括N719和染料A的组合、黑色染料(N749)和染料A 的组合、以及染料B和染料A的组合。N719是一种联吡啶络合物，顺式-双(异硫氰酸酯) 双0，2’_联吡啶基-4，4’_ 二羧酸)钌(II) 二四丁基铵络合物。黑色染料是一种四联吡 啶络合物，三(异硫氰酸酯)(2，2，:6，，2”-四联吡啶基-4，4，，4”-三羧酸)钌(II)三四 丁基铵络合物。染料B是5-吲哚-7-基]亚甲基]-2- (3-乙基-4-氧代-2-硫氧代-5-噻唑烷亚基)_4_氧 代-3-噻唑烷乙酸。染料A是2-氰基-3--1，2，3，3a，4， 8b-六氢环戊吲哚-7-基]-2-丙烯酸。根据专利文献1，当N719和染料A都担载在半 导体层上时，与仅N719担载在半导体层上的情况相比实现了高效率的光电转换。此外，当 黑色染料和染料A都担载在半导体层上时，与仅黑色染料担载在半导体层上的情况相比实 现了高效率的光电转换。进一步地，当染料B和染料A都担载在半导体层上时，与仅染料B 担载在半导体层上的情况相比实现了高效率的光电转换。引用文献非专利文献非专利文献1 =Nature, 353，P737-740，1991专利文献专利文献1 日本未审专利申请特开2007-234580
技术实现思路
所要解决的技术问题然而，根据本专利技术的专利技术人所进行的研究，采用组合的W79和染料A、组合的黑色 染料和染料A、或组合的染料B和染料A作为担载在半导体层上的多种类型的光敏染料制成 的染料增感光电转换器件具有不足的耐久性。更具体地，在染料增感光电转换器件中，初期 的光电转换效率与仅N719、黑色染料或染料B担载在半导体层上的情况相比较高，但是光 电转换的效率随时间下降。因此，本专利技术所要解决的问题是提供一种能够解决光电转换的效率随时间下降 并且能够显著改善耐久性的染料增感型光电转换器件及其制造方法。本专利技术所要解决的另一个问题是提供一种利用上述染料增感的光电转换器件制 造的优异电子设备。解决上述技术问题的技术方案本专利技术人为了利用担载多种类型的染料的半导体层来改善染料增感型光电转换 器件而进行了认真研究。结果，专利技术人相当偶然地发现了一种组合的光敏染料，这种组合的 光敏染料能够形成具有优异耐久性并且基本上不会导致光电转换效率随时间下降的染料 增感型光电转换器件，以及用于这种组合光敏染料的最合适的电解质层用溶剂。也就是说，为了解决上述问题，本专利技术涉及一种染料增感型光电转换器件，其具有 如下结构，所述结构中，电解质层填充在半导体层和对电极之间，其中Z907和染料A被结合到所述半导体 层上作为光敏染料；并且所述电解质层包含3-甲氧基丙腈作为溶剂。本专利技术还涉及用于制造染料增感型光电转换器件的方法，所述方法包括将Z907和染料A结合到半导体层上作为光敏染料的步骤；和形成电解质层被填充在所述半导体层和对电极之间的结构的步骤，在该步骤中， 所述电解质层包含3-甲氧基丙腈作为溶剂。此外，本专利技术涉及电子设备，所述电子设备包含至少一个染料增感型光电转换器件，其中所述染料增感型光电转换器件是具有电解质层被填充在半导体层和对电极之间 的结构的染料增感型光电转换器件；Z907和染料A被结合到半导体层上作为光敏染料；并且所述电解质层包含3-甲氧基丙腈作为溶剂。作为光敏染料的Z907和染料A通常以不同构型(configuration)通过吸附结合 到半导体层上。通常，Z907具有要结合到半导体层上作为官能团的羧基(-C00H)，染料A具 有要结合到半导体层上作为官能团的羧基(-C00H)和氰基(-CN)，这两个基团结合到同一 碳上。填充在半导体层和对电极之间的电解质层通常是电解质溶液，或者是凝胶状或固体状电解质。优选地，电解质层包括含有电解质溶液和纳米粒子的纳米复合凝胶，所述纳米 粒子通常由TiA或SiA组成，但并不局限于此。最典型地，染料增感型光电转换器件被构造成染料增感型太阳能电池。然而，染料 增感型光电转换器件并不限于光增感型太阳能电池，还可以是染料增感型光传感器等。基本上，电子设备可以是包括便携式和固定式的任何设备，其示例包括移动电话、 移动设备、自动机械、个人计算机、车载仪器和各种家用电器等。此时，染料增感型光电转换 器件例如是用作这种电子设备的电源的染料增感型太阳能电池。在如上述构造的本专利技术中，Z907和染料A被用作结合到半导体层上的光敏染料， 3-甲氧基丙腈被用作包含在半导体层中的溶剂，即用于制备电解质层的溶剂，结果可以抑 制染料增感型光电转换器件的光电转换效率随时间下降。本专利技术的有益效果根据本专利技术，由于可以抑制光电转换效率随时间下降，因而可以提供具有高耐久 性的染料增感型光电转换器件。此外，可以利用这种优异的染料增感型光电转换器件实现 高性能的电子设备。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式的染料增感型光电转换器件的截面图。图2是表示结合到本专利技术第一实施方式的染料增感型光电转换器件中的半导体 层上作为光敏染料的Z907结构式的示意图。图3是染料增感型光电转换器件(仅包含结合到半导体层上的Z907)的IPCE光 谱的测量结果的示意图。图4是表示结合到本专利技术第一实施方式的染料增感型光电转换器件中的半导体 层上作为光敏染料的染料A结构式的示意图。图5是染料增感型光电转换器件(仅包含结合到半导体层上的染料A)的IPCE光 谱的测量结果的示意图。图6是用于解释本专利技术第一实施方式的染料增感型光电转换器件的操作原理的 示意图。图7是根据本专利技术第一实施方式的染料增感型光电转换器件的IPCE光谱的测量 结果以及对比例的测量结果的示意图。图8是根据本专利技术第一实施方式的染料增感型光电转换器件的光电转换效率随 时间变化的测量结果以及对比例的测量结果的示意图。具体实施例方式此后，描述了用于实施本专利技术的方式(此后称为“实施方式”)。另外，本说本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种染料增感型光电转换器件，其包含如下结构，在所述结构中，电解质层填充在半导体层和对电极之间，其中Ｚ９０７和染料Ａ被结合到所述半导体层上作为光敏染料；并且所述电解质层包含３－甲氧基丙腈作为溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：折桥正树，米屋丽子，诸冈正浩，一色裕介，铃木祐辅，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]