JP2000228233A - Pigment adsorbing semiconductor fine grain, pigment adsorbing method to semiconductor fine grain, optoelectronic transducer element and optoelectronic chemical cell - Google Patents

Pigment adsorbing semiconductor fine grain, pigment adsorbing method to semiconductor fine grain, optoelectronic transducer element and optoelectronic chemical cell

Info

Publication number
JP2000228233A
JP2000228233A JP11027621A JP2762199A JP2000228233A JP 2000228233 A JP2000228233 A JP 2000228233A JP 11027621 A JP11027621 A JP 11027621A JP 2762199 A JP2762199 A JP 2762199A JP 2000228233 A JP2000228233 A JP 2000228233A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor fine
dye
ring
fine particles
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11027621A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Watanabe
哲也 渡辺
Masaki Okazaki
正樹 岡崎
Akiyuki Inoue
礼之 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP11027621A priority Critical patent/JP2000228233A/en
Publication of JP2000228233A publication Critical patent/JP2000228233A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve optoelectronic transducing efficiency and to prevent cohesion of a pigment by adsorbing a pigment and a compound having a hetero ring to a semiconductor fine grain. SOLUTION: A pigment and a compound expressed by formula I such as a compound of formula II are used. To adsorb a pigment in a semiconductor fine grain, a well dried semiconductor fine grain is dipped in a pigment solution for several hours. The compound by formula I is coexistent in a pigment adsorbing liquid or a pigment is adsorbed to the semiconductor fine grain and then washed with a solution of the compound expressed by formula I. As a color sensitizing pigment, a ruthenium complex pigment, a phthalocyanine pigment, and a polymethyne are preferable. In formula I, Q is a hetero ring, L is a single bond or a bivalent coupling group, Z is an acid group, and W is paired ions for neutralizing charges of a molecule. Preferably, Q is a pyrrole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, a cerenazo cerenazole ring, an imidazole ring, a 2-quinoline ring, a 4-quinoline ring, and Z is carboxylic acid or solufonic acid.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は色素を吸着した半導
体微粒子およびその吸着法に関する。特に、色素増感型
の光電変換素子または光電気化学電池に用いられる色素
吸着半導体微粒子およびその色素の吸着法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor fine particle having a dye adsorbed thereon and a method of adsorbing the same. In particular, the present invention relates to a dye-adsorbed semiconductor fine particle used for a dye-sensitized photoelectric conversion element or a photoelectrochemical cell and a method for adsorbing the dye.

【0002】[0002]

【従来の技術】Nature(第353巻、第737〜740頁、1991
年)および米国特許4927721号等に、色素によって増感
された半導体微粒子を用いた光電変換素子および太陽電
池、ならびにこれを作成するための材料および製造技術
が開示された。提案された電池は、ルテニウム錯体によ
って分光増感された二酸化チタン多孔質薄膜を作用電極
とする湿式太陽電池である。この方式の利点は二酸化チ
タン等の安価な酸化物半導体を高純度に精製することな
く用いることができるため、安価な光電変換素子を提供
できる点である。
2. Description of the Related Art Nature (Vol. 353, pp. 737-740, 1991)
And U.S. Pat. No. 4,492,721 disclose a photoelectric conversion element and a solar cell using semiconductor fine particles sensitized with a dye, and materials and manufacturing techniques for producing the same. The proposed battery is a wet solar battery using a titanium dioxide porous thin film spectrally sensitized by a ruthenium complex as a working electrode. An advantage of this method is that an inexpensive oxide semiconductor such as titanium dioxide can be used without purification to a high degree of purity, so that an inexpensive photoelectric conversion element can be provided.

【0003】このような色素増感光電変換素子用の増感
色素としてはルテニウム錯体色素以外にも種々の錯体色
素や有機色素を用いることができるが、これらを適用す
るときの問題点として、半導体微粒子に色素を吸着させ
るに際して色素が好ましくない凝集を起こし、得られる
光電変換素子の性能(特に光電変換効率)が低下するこ
とが挙げられる。この色素間の凝集を防止するためにス
テロイド系化合物を色素吸着液に混合する方法がChemic
alCommunication(第719〜720頁、1998年)に記
載されているが、効果は充分でなく、またステロイド化
合物は高価であるという難点があった。
As a sensitizing dye for such a dye-sensitized photoelectric conversion element, various complex dyes and organic dyes can be used in addition to the ruthenium complex dye. When the dye is adsorbed on the fine particles, the dye may undesirably aggregate, and the performance (particularly, the photoelectric conversion efficiency) of the obtained photoelectric conversion element may be reduced. To prevent this aggregation between dyes, a method of mixing steroid compounds into the dye adsorption solution is known as Chemic.
Although described in alCommunication (pp. 719-720, 1998), the effect was not sufficient, and the steroid compound was expensive.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光電
変換効率の優れた色素増感された半導体微粒子を提供す
ることおよびこれに有効な色素の凝集を防止する方法を
提供することである。さらにはこのような方法により作
製された半導体微粒子を用いた光電変換素子および光電
気化学電池を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide dye-sensitized semiconductor fine particles having excellent photoelectric conversion efficiency and to provide a method for effectively preventing dye aggregation. . It is still another object of the present invention to provide a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell using semiconductor fine particles produced by such a method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、本発明
を特定する下記の事項およびその好ましい態様により達
成された。 (1) 色素および下記式(I)で表される化合物を吸
着させた半導体微粒子。
The object of the present invention has been attained by the following items which specify the present invention and preferred embodiments thereof. (1) Semiconductor fine particles on which a dye and a compound represented by the following formula (I) are adsorbed.

【0006】[0006]

【化3】 Embedded image

【0007】〔式(I)中、Qはヘテロ環を表し、Qは
縮環していても置換基を有していてもよい。Lは単結合
または二価の連結基を表す。Zは解離性のプロトンを有
する酸性基を表し、Wは分子の電荷を中和させるのに必
要な対イオンを表す。〕 (2) Qが含窒素ヘテロ環である上記(1)の半導体
微粒子。 (3) Qがピロール環、チアゾール環、オキサゾール
環、セレナゾール環、イミダゾール環、2-キノリン環、
4-キノリン環およびこれらのベンゾ縮環体由来の核から
選ばれる環である上記(2)の半導体微粒子。 (4) Zがカルボン酸またはスルホン酸である上記
(1)〜(3)のいずれかの半導体微粒子。 (5) Lが単結合、炭素数1〜5の二価の連結基また
は1つの硫黄、酸素もしくは窒素原子と炭素数0〜5個
を含む連結基である上記(1)〜(4)のいずれかの半
導体微粒子。 (6) 式(I)で表される化合物が実質的に可視部に
吸収を有さない化合物である上記(1)〜(5)のいず
れかの半導体微粒子。 (7) 前記色素がルテニウム錯体色素、ポリメチン色
素およびフタロシアニン系色素から選ばれる少なくとも
いずれか1つの色素である上記(1)〜(6)のいずれ
かの半導体微粒子。 (8) 吸着された式(I)で表される化合物の吸着色
素に対するモル比が1/10以下である(1)〜(7)
のいずれかの半導体微粒子。 (9) 前記半導体微粒子が金属酸化物である上記
(1)〜(8)のいずれかの半導体微粒子。 (10) 前記半導体微粒子が酸化チタンまたは酸化ニ
オブである上記(1)〜(9)のいずれかの半導体微粒
子。 (11) 上記(1)〜(10)のいずれかの半導体微
粒子を用いた光電変換素子。 (12) 半導体微粒子に色素を吸着する方法であっ
て、下記のa)およびb)の少なくともいずれかの方法
により行う、半導体微粒子への色素の吸着方法。 a)吸着させる色素の溶液中に式(I)で表される化合
物を共存させ、この溶液に半導体微粒子を浸漬する。 b)半導体微粒子に色素を吸着した後に、式(I)で表
される化合物を含む溶液に該半導体微粒子を浸漬する。
[In the formula (I), Q represents a heterocyclic ring, and Q may be condensed or may have a substituent. L represents a single bond or a divalent linking group. Z represents an acidic group having a dissociable proton, and W represents a counter ion necessary for neutralizing the charge of the molecule. (2) The semiconductor fine particles according to the above (1), wherein Q is a nitrogen-containing heterocycle. (3) Q is a pyrrole ring, thiazole ring, oxazole ring, selenazole ring, imidazole ring, 2-quinoline ring,
The semiconductor fine particles of the above (2), which are rings selected from a 4-quinoline ring and a nucleus derived from these benzo-fused rings. (4) The semiconductor fine particles according to any one of the above (1) to (3), wherein Z is a carboxylic acid or a sulfonic acid. (5) The above (1) to (4), wherein L is a single bond, a divalent linking group having 1 to 5 carbon atoms or a linking group containing one sulfur, oxygen or nitrogen atom and 0 to 5 carbon atoms. Any semiconductor fine particles. (6) The semiconductor fine particles according to any one of (1) to (5), wherein the compound represented by the formula (I) is a compound having substantially no absorption in the visible region. (7) The semiconductor fine particles according to any one of (1) to (6), wherein the dye is at least one dye selected from a ruthenium complex dye, a polymethine dye, and a phthalocyanine dye. (8) The molar ratio of the adsorbed compound represented by the formula (I) to the adsorbed dye is 1/10 or less (1) to (7).
Semiconductor fine particles of any of the above. (9) The semiconductor particles according to any one of the above (1) to (8), wherein the semiconductor particles are a metal oxide. (10) The semiconductor particles according to any one of (1) to (9), wherein the semiconductor particles are titanium oxide or niobium oxide. (11) A photoelectric conversion element using the semiconductor fine particles according to any of (1) to (10). (12) A method of adsorbing a dye on semiconductor fine particles, wherein the method is performed by at least one of the following a) and b). a) A compound represented by the formula (I) coexists in a solution of a dye to be adsorbed, and semiconductor fine particles are immersed in this solution. b) After adsorbing the dye on the semiconductor fine particles, the semiconductor fine particles are immersed in a solution containing the compound represented by the formula (I).

【0008】[0008]

【化4】 Embedded image

【0009】〔式(I)中、Qはヘテロ環を表し、Qは
縮環していても置換基を有していてもよい。Lは単結合
または二価の連結基を表す。Zは解離性のプロトンを有
する酸性基を表し、Wは分子の電荷を中和させるのに必
要な対イオンを表す。] (13) 上記a)において、式(I)で表される化合
物の溶液中の濃度が共存させる色素の10ないし100
0倍である上記(12)の色素の吸着方法。 (14) 上記b)において、溶液中の式(I)で表さ
れる化合物の濃度が10 -3モル/リットル以上10モル
/リットル以下である上記(12)または(13)の色
素の吸着方法。 (15) 上記(11)〜(13)のいずれかの方法に
より作製した色素吸着半導体微粒子を用いた光電変換素
子。 (16) 上記(11)または(15)の光電変換素子
を用いた光電気化学電池。
[In the formula (I), Q represents a heterocyclic ring, and Q represents
It may be condensed or may have a substituent. L is a single bond
Or a divalent linking group. Z has a dissociable proton
Represents an acidic group, and W is necessary to neutralize the molecular charge.
Represents a key counter ion. (13) In the above a), the compound represented by the formula (I)
The concentration of the dye in the solution is 10 to 100
The dye adsorption method according to the above (12), which is 0-fold. (14) In the above b), the compound represented by the formula (I) in the solution
The concentration of the compound to be -3More than mol / l 10mol
The color of (12) or (13) above which is not more than / liter
Element adsorption method. (15) Any of the above methods (11) to (13)
Conversion element using dye-adsorbed semiconductor fine particles prepared from
Child. (16) The photoelectric conversion element according to the above (11) or (15).
A photoelectrochemical battery using.

【0010】以下に本発明に使用する式(I)について
詳細に説明する。式(I)中、Qはヘテロ環を表し、Q
はさらに縮環していても置換基を有していてもよい。Q
で完成されるヘテロ環の好ましい例としては、ピロール
環、チアゾール環、オキサゾール環、セレナゾール環、
イミダゾール環、テルラゾール環、2-キノリン環、4-キ
ノリン環、チアゾリン環、オキサジアゾール環およびこ
れらのベンゾ縮環体由来の環が挙げられるが、特に好ま
しくはピロール環、チアゾール環、オキサゾール環、セ
レナゾール環、イミダゾール環、2-キノリン環、4-キノ
リン環およびこれらのベンゾ縮環体由来の環である。環
上の置換基としては、カルボン酸、ホスホン酸、スルホ
ン酸、ハロゲン(F、Cl、Br、I)、シアノ、アル
コキシ(例えばメトキシ、エトキシ、メトキシエトキシ
など)、アリーロキシ(例えばフェノキシなど)、アル
キル(例えばメチル、エチル、シクロプロピル、シクロ
へキシル、トリフルオロメチル、メトキシエチル、アリ
ル、ベンジルなど)、アルキルチオ(例えばメチルチ
オ、エチルチオなど)、アルケニル(例えばビニル、1
−プロペニルなど)、アリール(例えばフェニル、チエ
ニル、トルイル、クロロフェニルなど)などが挙げられ
る。
Hereinafter, the formula (I) used in the present invention will be described in detail. In the formula (I), Q represents a heterocyclic ring;
May be further condensed or may have a substituent. Q
Preferred examples of the heterocyclic ring completed in are a pyrrole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, a selenazole ring,
Imidazole ring, tellurazole ring, 2-quinoline ring, 4-quinoline ring, thiazoline ring, oxadiazole ring and these benzo-condensed ring-derived rings, and particularly preferably a pyrrole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, They are a selenazole ring, an imidazole ring, a 2-quinoline ring, a 4-quinoline ring and a ring derived from a benzo-fused product thereof. Examples of the substituent on the ring include carboxylic acid, phosphonic acid, sulfonic acid, halogen (F, Cl, Br, I), cyano, alkoxy (eg, methoxy, ethoxy, methoxyethoxy), aryloxy (eg, phenoxy), alkyl (Eg, methyl, ethyl, cyclopropyl, cyclohexyl, trifluoromethyl, methoxyethyl, allyl, benzyl, etc.), alkylthio (eg, methylthio, ethylthio, etc.), alkenyl (eg, vinyl,
-Propenyl, etc.), aryl (eg, phenyl, thienyl, toluyl, chlorophenyl, etc.) and the like.

【0011】Lは単結合または二価の連結基を表す。L
は2官能性以上の鎖状基であれば何でも良く、QとZが
直接結合する場合は存在しなくとも良い。好ましくは単
結合または炭素、酸素、硫黄、窒素、珪素、燐およびハ
ロゲン原子から選ばれる原子群で形成されており、炭素
数として好ましくは0ないし15であり、より好ましく
は0ないし8である。特に好ましくは単結合、炭素数1
ないし5の二価の連結基または1つの硫黄、酸素もしく
は窒素原子と炭素数0〜5個を含む連結基である。この
場合、窒素原子は上記炭素数とは別のアルキル置換基を
有していてもよい。
L represents a single bond or a divalent linking group. L
Is not particularly limited as long as it is a linear group having two or more functionalities, and may not be present when Q and Z are directly bonded. It is preferably formed of a single bond or a group of atoms selected from carbon, oxygen, sulfur, nitrogen, silicon, phosphorus and a halogen atom. The number of carbon atoms is preferably 0 to 15, more preferably 0 to 8. Particularly preferably, a single bond and 1 carbon atom
To 5 divalent linking groups or a linking group containing one sulfur, oxygen or nitrogen atom and 0 to 5 carbon atoms. In this case, the nitrogen atom may have an alkyl substituent different from the above carbon number.

【0012】Zは解離性のプロトンを有する酸性基を表
す。好ましい解離性のプロトンを有する酸性基とは、例
えばカルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、ホウ酸、解
離性のフェノール基、ヒドロキシル基などが挙げられる
が、特に好ましくはカルボン酸またはスルホン酸であ
る。
Z represents an acidic group having a dissociable proton. Preferred examples of the acidic group having a dissociable proton include carboxylic acid, sulfonic acid, phosphonic acid, boric acid, a dissociable phenol group, and a hydroxyl group. Particularly preferred is a carboxylic acid or a sulfonic acid.

【0013】Wは電荷を中和させるのに対イオンが必要
な場合の対イオンを表す。式(I)の化合物が陽イオ
ン、陰イオンであるか、あるいは正味のイオン電荷を持
つかどうかは置換基に依存する。置換基が解離性基を有
する場合、解離して負電荷を持っても良く、この場合に
も分子全体の電荷はWによって中和される。典型的な陽
イオンは無機または有機のアンモニウムイオン(例えば
テトラアルキルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオ
ン)およびアルカリ金属イオンであり、一方、陰イオン
は具体的に無機陰イオンあるいは有機陰イオンのいずれ
であってもよく、例えば、ハロゲン陰イオン、(例え
ば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨ
ウ化物イオン)、置換アリールスルホン酸イオン(例え
ば、p−トルエンスルホン酸イオン、p−クロロベンゼ
ンスルホン酸イオン)、アリールジスルホン酸イオン
(例えば、1,3−ベンゼンジスルホン酸イオン、1,
5−ナフタレンジスルホン酸イオン、2,6−ナフタレ
ンジスルホン酸イオン)、アルキル硫酸イオン(例え
ば、メチル硫酸イオン)、硫酸イオン、チオシアン酸イ
オン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、
ピクリン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンス
ルホン酸イオンが挙げられる。さらに電荷均衡対イオン
としてイオン性ポリマーあるいは、色素と逆電荷を有す
る他の色素を用いてもよいし、金属錯イオン(例えば、
ビスベンゼン−1,2−ジチオラトニッケル(III))も
可能である
W represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. Whether a compound of formula (I) is a cation, anion, or has a net ionic charge depends on the substituents. When the substituent has a dissociable group, it may dissociate and have a negative charge, and in this case also, the charge of the entire molecule is neutralized by W. Typical cations are inorganic or organic ammonium ions (eg, tetraalkylammonium ions, pyridinium ions) and alkali metal ions, while the anions are specifically either inorganic or organic anions. Well, for example, halogen anions (eg, fluoride, chloride, bromide, iodide), substituted arylsulfonates (eg, p-toluenesulfonate, p-chlorobenzenesulfonate), Aryl disulfonate ion (for example, 1,3-benzenedisulfonate ion, 1,
5-naphthalenedisulfonic acid ion, 2,6-naphthalenedisulfonic acid ion), alkyl sulfate ion (for example, methyl sulfate ion), sulfate ion, thiocyanate ion, perchlorate ion, tetrafluoroborate ion,
Picric acid ion, acetate ion, and trifluoromethanesulfonic acid ion. Further, an ionic polymer or another dye having a charge opposite to that of the dye may be used as the charge balancing counter ion, or a metal complex ion (for example,
Bisbenzene-1,2-dithiolatonickel (III)) is also possible

【0014】式(I)の化合物は、色素の好ましくない
凝集を防止する目的で加えるものであり、光の有効利用
の観点から、実質的に無色であること、すなわち実質的
に可視部に吸収を持たないことが好ましい。以下に本発
明の式(I)で表される化合物の具体例を示すが、本発
明がこれに限定されるものではない。
The compound of the formula (I) is added for the purpose of preventing undesired aggregation of the dye, and is substantially colorless from the viewpoint of effective use of light, that is, substantially absorbed in the visible region. It is preferable not to have. Hereinafter, specific examples of the compound represented by the formula (I) of the present invention are shown, but the present invention is not limited thereto.

【0015】[0015]

【化5】 Embedded image

【0016】[0016]

【化6】 Embedded image

【0017】[0017]

【化7】 Embedded image

【0018】[0018]

【化8】 Embedded image

【0019】本発明において、色素が吸着され、増感さ
れた半導体はいわゆる感光体であり、光を吸収して電荷
分離を行い電子と正孔を生ずる役割を担う。色素増感さ
れた半導体では、光吸収およびこれによる電子および正
孔の発生は主として色素において起こり、半導体はこの
電子を受け取り、伝達する役割を担う。半導体としては
シリコン、ゲルマニウムのような単体半導体の他に、金
属のカルコゲニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物
等)に代表されるいわゆる化合物半導体またはペロブス
カイト構造を有する化合物等を使用することができる。
金属のカルコゲニドとして好ましくはチタン、スズ、亜
鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ス
トロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、
ランタン、バナジウム、ニオブ、もしくはタンタルの酸
化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマ
スの硫化物、カドミウム、鉛のセレン化物、カドミウム
のテルル化物等が挙げられる。他の化合物半導体として
は亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム等のリン化
物、ガリウムヒ素、銅−インジウム−セレン化物、銅−
インジウム−硫化物等が挙げられる。また、ペロブスカ
イト構造を有する化合物として好ましくはチタン酸スト
ロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウ
ム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウムが挙げられ
る。本発明に用いられる半導体としてより好ましくは、
具体的にはSi、TiO2、SnO2、Fe2O3 、WO3 、ZnO、Nb2O
5 、CdS、ZnS、PbS、Bi2S3 、CdSe、CdTe、GaP、InP、G
aAs、CuInS2、CuInSe2 が挙げられる。さらに好ましく
はTiO2、ZnO、SnO2、Fe2O3 、WO3 、Nb2O5 、CdS、Pb
S、CdSe、InP、GaAs、CuInS2、CuInSe2 であり、特に好
ましくはTiO2またはNb2O5 であり、最も好ましくはTiO2
である。
In the present invention, the semiconductor to which the dye is adsorbed and sensitized is a so-called photoreceptor, which plays a role of absorbing light to separate electric charges and generate electrons and holes. In a dye-sensitized semiconductor, light absorption and the resulting generation of electrons and holes mainly occur in the dye, and the semiconductor is responsible for receiving and transmitting the electrons. As the semiconductor, besides a simple semiconductor such as silicon or germanium, a so-called compound semiconductor represented by a metal chalcogenide (for example, oxide, sulfide, selenide, or the like) or a compound having a perovskite structure can be used. .
Preferably as a metal chalcogenide titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium,
Examples include lanthanum, vanadium, niobium, or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead, silver, antimony, bismuth sulfide, cadmium, selenide of lead, and telluride of cadmium. Other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium and cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-
Indium-sulfide and the like. Further, as the compound having a perovskite structure, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, and potassium niobate are preferably exemplified. More preferably as the semiconductor used in the present invention,
Specifically, Si, TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , WO 3 , ZnO, Nb 2 O
5, CdS, ZnS, PbS, Bi 2 S 3, CdSe, CdTe, GaP, InP, G
aAs, CuInS 2 and CuInSe 2 are mentioned. More preferably TiO 2, ZnO, SnO 2, Fe 2 O 3, WO 3, Nb 2 O 5, CdS, Pb
S, CdSe, InP, GaAs, CuInS 2 , CuInSe 2 , particularly preferably TiO 2 or Nb 2 O 5 , most preferably TiO 2
It is.

【0020】本発明に用いられる半導体は、単結晶で
も、多結晶でもよい。変換効率としては単結晶が好まし
いが、製造コスト、原材料確保、エネルギーペイバック
タイム等の点では多結晶が好ましく、特にナノメートル
からマイクロメートルサイズの微粒子半導体が好まし
い。これらの半導体微粒子の粒径は、投影面積を円に換
算したときの直径を用いた平均粒径で一次粒子として5
〜200nmであることが好ましく、特に8〜100nmで
あることが好ましい。また、分散物中の半導体微粒子
(二次粒子)の平均粒径としては0.01〜100μm
であることが好ましい。また、2種類以上の粒子サイズ
分布の異なる微粒子を混合して用いてもよく、この場
合、小さい粒子の平均サイズは5nm以下であることが好
ましい。また、入射光を散乱させて光捕獲率を向上させ
る目的で、粒子サイズの大きな、例えば300nm程度の
半導体粒子を混合してもよい。
The semiconductor used in the present invention may be single crystal or polycrystal. Although a single crystal is preferable as the conversion efficiency, a polycrystal is preferable in terms of manufacturing cost, securing of raw materials, energy payback time, and the like, and a fine particle semiconductor having a nanometer to micrometer size is particularly preferable. The particle diameter of these semiconductor fine particles is an average particle diameter using the diameter when the projected area is converted into a circle, and is 5% as a primary particle.
It is preferably from 200 to 200 nm, particularly preferably from 8 to 100 nm. The average particle size of the semiconductor fine particles (secondary particles) in the dispersion is 0.01 to 100 μm.
It is preferred that Further, two or more kinds of fine particles having different particle size distributions may be mixed and used, and in this case, the average size of the small particles is preferably 5 nm or less. In addition, semiconductor particles having a large particle size, for example, about 300 nm may be mixed for the purpose of improving the light capture rate by scattering incident light.

【0021】半導体微粒子の作製法は、作花済夫の「ゾ
ル−ゲル法の科学」アグネ承風社(1988年)、技術
情報協会の「ゾル−ゲル法による薄膜コーティング技
術」(1995)等に記載のゾル−ゲル法、杉本忠夫の
「新合成法ゲル−ゾル法による単分散粒子の合成とサイ
ズ形態制御」 まてりあ、第35巻、第9号 1012
頁から1018頁(1996)記載のゲル−ゾル法が好
ましい。またDegussa社が開発した塩化物を酸水
素炎中で高温加水分解により酸化物を作製する方法も好
ましい。また酸化チタンの場合は上記のゾル−ゲル法、
ゲル−ゾル法、塩化物を酸水素炎中で高温加水分解法が
いずれも好ましいが、さらに清野学の「酸化チタン物性
と応用技術」技報堂出版(1997)に記載の硫酸法、
塩素法を用いることもできる。酸化チタンの場合は上記
のゾル−ゲル法のうち特にバーブ等の「ジャーナル・オ
ブ・アメリカン・セラミック・ソサエティー 第80
巻、第12号、3157ページから3171ページ(1
997)」記載のものと、バーンサイド等の「ケミカル
・マテリアルズ 第10巻 第9号、2419ページか
ら2425ページ」記載の方法が好ましい。
The method for producing the semiconductor fine particles is described in "Sol-Gel Method Science" by Agaku Shofusha (1988) by Shuo Sakuhana, "Thin Film Coating Technology by Sol-Gel Method" (1995) by Technical Information Association, etc. Tadao Sugimoto, "Synthesis of Monodisperse Particles and Size Morphology Control by New Synthetic Gel-Sol Method", Materia, Vol. 35, No. 9, 1012
The gel-sol method described on pages 10 to 1018 (1996) is preferred. Further, a method of producing an oxide by hydrolyzing a chloride in an oxyhydrogen flame at a high temperature developed by Degussa is also preferable. In the case of titanium oxide, the above sol-gel method,
The gel-sol method and the high-temperature hydrolysis method of chloride in an oxyhydrogen flame are all preferable. However, the sulfuric acid method described in Manabu Kiyono's "Titanium oxide properties and applied technology" Gihodo Shuppan (1997).
The chlorine method can also be used. In the case of titanium oxide, among the sol-gel methods described above, in particular, Barb et al., Journal of American Ceramic Society No. 80
Vol. 12, No. 3, pp. 3157 to 3171 (1
997) ”and Burnside et al.,“ Chemical Materials, Vol. 10, No. 9, pages 2419 to 2425 ”.

【0022】本発明に使用する色素は上述の半導体微粒
子に吸着して、色増感するものなら何でもよいが、金属
錯体色素、フタロシアニン系色素またはポリメチン色素
が好ましく、さらに好ましくはフタロシアニン系色素ま
たはポリメチン色素であり、特に好ましくはポリメチン
色素である。本発明では、光電変換の波長域をできるだ
け広くし、かつ変換効率を上げるため、二種類以上の色
素を混合することもできる。そして、目的とする光源の
波長域と強度分布に合わせるように混合する色素とその
割合を選ぶことができる。こうした色素は半導体微粒子
の表面に対する適当な結合基(interlocking group)を
有していることが好ましい。好ましい結合基としては、
COOH基、SO3H基、シアノ基、-P(O)(OH)2基、-OP(O)(OH)
2 基、または、オキシム、ジオキシム、ヒドロキシキノ
リン、サリチレートおよびα−ケトエノレートのような
π伝導性を有するキレート化基が挙げられる。この中で
もCOOH基、-P(O)(OH)2基、-OP(O)(OH)2 基が特に好まし
い。これらの基はアルカリ金属等と塩を形成していても
よく、また分子内塩を形成していてもよい。また、ポリ
メチン色素の場合、メチン鎖がスクアリリウム環やクロ
コニウム環を形成する場合のように酸性基を含有するな
ら、この部分を結合基としてもよい。
The dye used in the present invention may be any dye that adsorbs to the above-mentioned semiconductor fine particles and sensitizes it, but a metal complex dye, a phthalocyanine dye or a polymethine dye is preferable, and a phthalocyanine dye or polymethine dye is more preferable. It is a dye, particularly preferably a polymethine dye. In the present invention, two or more kinds of dyes can be mixed in order to widen the wavelength range of photoelectric conversion as much as possible and to increase the conversion efficiency. Dyes to be mixed and their proportions can be selected so as to match the wavelength range and intensity distribution of the target light source. Such a dye preferably has an appropriate interlocking group for the surface of the semiconductor fine particles. Preferred linking groups include
COOH group, SO 3 H group, a cyano group, -P (O) (OH) 2 group, -OP (O) (OH)
Two groups or chelating groups having π conductivity such as oximes, dioximes, hydroxyquinolines, salicylates and α-keto enolates. Among them, a COOH group, a —P (O) (OH) 2 group, and a —OP (O) (OH) 2 group are particularly preferable. These groups may form a salt with an alkali metal or the like, or may form an intramolecular salt. In the case of a polymethine dye, if the methine chain contains an acidic group as in the case of forming a squarylium ring or a croconium ring, this portion may be used as a bonding group.

【0023】本発明に使用する金属錯体色素の好ましい
形態として、ルテニウム錯体色素が挙げられ、さらに下
記式(II)で表されるRu錯体色素が好ましい。 式(II) (A1)p RuBa b c 式中、pは0〜2であり、好ましくは2である。Ruは
ルテニウムを表す。A 1 はCl、SCN、H2 O、B
r、I、CN、NCOおよびSeCNから選択される配
位子である。Ba 、Bb 、Bc はそれぞれ独立に以下の
B-1〜B-8から選択される有機配位子である。
Preferred of the metal complex dye used in the present invention
The form includes a ruthenium complex dye,
The Ru complex dye represented by the formula (II) is preferable. Formula (II) (A1)pRuBaBbBc In the formula, p is 0 to 2, preferably 2. Ru is
Represents ruthenium. A 1Is Cl, SCN, HTwoO, B
r, I, CN, NCO and SeCN
It is a child. Ba, Bb, BcAre each independently
It is an organic ligand selected from B-1 to B-8.

【0024】[0024]

【化9】 Embedded image

【0025】[0025]

【化10】 Embedded image

【0026】ここで、Raは水素原子、ハロゲン原子、
炭素原子数(以下C数という)1〜12個で置換もしく
は無置換のアルキル基、C数7〜12個で置換もしくは
無置換のアラルキル基、またはC数6〜12個で置換も
しくは無置換のアリール基を表す。上記のアルキル基、
アラルキル基のアルキル部分は直鎖状であっても分岐状
であってもよく、アリール基、アラルキル基のアリール
部分は単環であっても多環(縮合環、環集合)であって
もよい。本発明に用いられるルテニウム錯体色素として
は、例えば、米国特許4927721号、同4684537号、同5084
365号、同5350644号、同5463057号、同5525440号および
特開平7-249790号明細書に記載の錯体色素が挙げられ
る。
Here, Ra is a hydrogen atom, a halogen atom,
A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms (hereinafter referred to as C number), an aralkyl group substituted or unsubstituted with 7 to 12 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted with 6 to 12 carbon atoms Represents an aryl group. The above alkyl group,
The alkyl portion of the aralkyl group may be linear or branched, and the aryl portion of the aralkyl group may be monocyclic or polycyclic (condensed ring, ring assembly). . Examples of the ruthenium complex dye used in the present invention include, for example, U.S. Pat.Nos. 4,492,721, 4,684,537 and 5,084.
And complex dyes described in JP-A Nos. 365, 5350644, 5463057, 5525440 and JP-A-7-249790.

【0027】本発明に用いることができるフタロシアニ
ン系の色素は、金属錯体の形でもよく、例えば特開平6-
188446号、同9-199744号、WO94/05025等に記載のフタ
ロシアニン色素やナフタロシアニン色素などが挙げられ
る。
The phthalocyanine dye which can be used in the present invention may be in the form of a metal complex.
Phthalocyanine dyes and naphthalocyanine dyes described in JP-A-188446, JP-A-9-199744 and WO94 / 05025.

【0028】以下に本発明に使用する金属錯体色素の好
ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
Preferred specific examples of the metal complex dye used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these.

【0029】[0029]

【化11】 Embedded image

【0030】[0030]

【化12】 Embedded image

【0031】[0031]

【化13】 Embedded image

【0032】本発明に使用する色素がポリメチン色素で
ある場合、下記式(III)または式(IV)で表される色素
が好ましい。
When the dye used in the present invention is a polymethine dye, a dye represented by the following formula (III) or (IV) is preferred.

【0033】[0033]

【化14】 Embedded image

【0034】式中、RbおよびRfは各々水素原子、アル
キル基、アリール基、または複素環基を表し、Rc〜Re
は各々水素原子または置換基を表す。Rb〜Rfは互いに
結合して環を形成してもよい。X11およびX12は各々窒
素、酸素、硫黄、セレン、テルルを表す。m11およびm
13は各々0〜2の整数を表し、m12は1〜6の整数を表
す。式(III)で表される化合物は分子全体の電荷に応じ
て対イオンを有してもよい。上記におけるアルキル基、
アリール基、複素環基は、置換基を有していてもよい。
アルキル基は直鎖であっても分岐鎖であってもよく、ア
リール基、複素環基は、単環でも、多環(縮合環、環集
合)であってもよい。またRb〜Rfによって形成される
環は、置換基を有していてもよく、単環であっても縮合
環であってもよい。
In the formula, R b and R f each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and R c to R e
Represents a hydrogen atom or a substituent. R b to R f may combine with each other to form a ring. X 11 and X 12 each represent nitrogen, oxygen, sulfur, selenium, or tellurium. m 11 and m
13 represents an integer of 0 to 2, and m 12 represents an integer of 1 to 6. The compound represented by the formula (III) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. The alkyl group in the above,
The aryl group and the heterocyclic group may have a substituent.
The alkyl group may be linear or branched, and the aryl group and the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic (condensed ring, ring assembly). The ring formed by R b to R f may have a substituent and may be a single ring or a condensed ring.

【0035】[0035]

【化15】 Embedded image

【0036】式中、Zaは含窒素複素環を形成するに必
要な非金属原子群を表す。Rgはアルキル基またはアリ
ール基である。Qaは式(IV)で表される化合物がメチ
ン色素を形成するのに必要なメチン基またはポリメチン
基を表す。X13は電荷均衡対イオンを表し、m14は分子
の電荷を中和するのに必要な0以上10以下の整数を表
す。上記のZaで形成される含窒素複素環は置換基を有
していてもよく、単環であっても縮合環であってもよ
い。また、アルキル基、アリール基は置換基を有してい
てもよく、アルキル基は直鎖であっても分岐鎖であって
もよく、アリール基は単環であっても多環(縮合環、環
集合)であってもよい。式(IV)で表される色素は、下
記式(IV−a)〜(IV−d)で表される色素であること
が好ましい。
[0036] In the formula, the Z a represents a non-metallic atomic group necessary for forming a nitrogen-containing heterocyclic ring. R g is an alkyl group or an aryl group. Q a represents a methine group or a polymethine group necessary for the compound represented by the formula (IV) to form a methine dye. X 13 represents a charge balancing counter ion, and m 14 represents an integer of 0 or more and 10 or less necessary for neutralizing the charge of the molecule. Nitrogen-containing heterocyclic ring formed by the above Z a may have a substituent, it may be a condensed ring may be a single ring. Further, the alkyl group and the aryl group may have a substituent, the alkyl group may be linear or branched, and the aryl group may be monocyclic or polycyclic (condensed ring, Ring set). The dye represented by the formula (IV) is preferably a dye represented by the following formulas (IV-a) to (IV-d).

【0037】[0037]

【化16】 Embedded image

【0038】式(IV−a)〜(IV−d)中、Ra1
a5、Rb1〜Rb4、Rc1〜Rc3、およびRd1〜Rd3はそ
れぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、また
は複素環基を表し、Y11、Y12、Y21、Y22、Y31〜Y
35およびY41〜Y46はそれぞれ独立に酸素、硫黄、セレ
ン、テルル、−CRe1e2−、または−NRe3−を表
す。Y23はO-、S-、Se-、Te-、またはNRe4 -
表す。Re1〜Re4はそれぞれ独立に水素原子、アルキル
基、アリール基、または複素環基を表す。V11、V12
21、V22、V31およびV41はそれぞれ独立に置換基を
表し、m15、m31およびm41はそれぞれ独立に1〜6の
整数を表す。上記におけるアルキル基、アリール基、複
素環基は置換基を有していてもよく、アルキル基は直鎖
であっても分岐鎖であってもよく、アリール基、複素環
基は単環であっても多環(縮合環、環集合)であっても
よい。以上のようなポリメチン色素の具体例はM.Okawar
a,T.Kitao,T.Hirasima, M.Matuoka著Organic Colorants
(Elsevier)等に詳しく記載されている。以下に式(II
I)または(IV)で表されるポリメチン色素の好ましい具
体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
In the formulas (IV-a) to (IV-d), R a1 to
R a5 , R b1 to R b4 , R c1 to R c3 , and R d1 to R d3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and Y 11 , Y 12 , Y 21 , Y 22, Y 31 ~Y
35 and Y 41 to Y 46 each independently represent oxygen, sulfur, selenium, tellurium, -CR e1 R e2 - represents a -, or -NR e3. Y 23 represents O , S , Se , Te , or NR e4 . R e1 to R e4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. V 11, V 12,
V 21 , V 22 , V 31 and V 41 each independently represent a substituent, and m 15 , m 31 and m 41 each independently represent an integer of 1 to 6. The alkyl group, aryl group and heterocyclic group in the above may have a substituent, the alkyl group may be linear or branched, and the aryl group and heterocyclic group may be monocyclic. Or polycyclic (condensed ring, ring assembly). Specific examples of such polymethine dyes are described in M. Okawar
a, T.Kitao, T.Hirasima, M.Matuoka by Organic Colorants
(Elsevier) et al. The formula (II
Preferred specific examples of the polymethine dye represented by I) or (IV) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0039】[0039]

【化17】 Embedded image

【0040】[0040]

【化18】 Embedded image

【0041】[0041]

【化19】 Embedded image

【0042】[0042]

【化20】 Embedded image

【0043】[0043]

【化21】 Embedded image

【0044】[0044]

【化22】 Embedded image

【0045】[0045]

【化23】 Embedded image

【0046】[0046]

【化24】 Embedded image

【0047】[0047]

【化25】 Embedded image

【0048】[0048]

【化26】 Embedded image

【0049】[0049]

【化27】 Embedded image

【0050】式(III)および式(IV)で表される化合物
は、エフ・エム・ハーマー(F.M.Harmer)著「ヘテロサイ
クリック・コンパウンズ−シアニンダイズ・アンド・リ
レィティド・コンパウンズ(Heterocyclic Compounds-Cy
anine Dyes and Related Compounds)」、ジョン・ウィ
リー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons)社−ニュー
ヨーク、ロンドン、1964年刊、デー・エム・スター
マー(D.M.Sturmer)著「ヘテロ素サイクリック・コンパ
ウンズースペシャル・トピックス・イン・複素サイクリ
ック・ケミストリー(Heterocyclic Compounds-Special
topics in heterocyclic chemistry)」、第18章、第
14節、第482から515項、ジョン・ウィリー・ア
ンド・サンズ(John Wiley & Sons)社−ニューヨーク、
ロンドン、1977年刊、「ロッズ・ケミストリー・オ
ブ・カーボン・コンパウンズ(Rodd's Chemistry of Car
bon Compounds)」2nd.Ed.vol.IV,partB,1977刊、第
15章、第369から422項、エルセビア・サイエン
ス・パブリック・カンパニー・インク(Elsevier Scienc
e Publishing Company Inc.)社刊、ニューヨーク、英国
特許第1,077,611号などに記載の方法に基づいて合成す
ることができる。
The compounds represented by the formulas (III) and (IV) are described in FM Harmer, "Heterocyclic Compounds-Cysteine Soybean and Related Compounds (Heterocyclic Compounds-Cy)".
anine Dyes and Related Compounds), John Wiley & Sons, New York, London, 1964, DMSturmer, Heterogeneous Cyclic Compounds Special Topics・ In ・ Complex Cyclic Chemistry (Heterocyclic Compounds-Special
topics in heterocyclic chemistry), Chapter 18, Section 14, 482-515, John Wiley & Sons, Inc.-New York,
London, 1977, "Rodd's Chemistry of Car Compounds
bon Compounds) "2nd.Ed.vol.IV, partB, 1977, Chapter 15, Chapters 369-422, Elsevier Scienc Inc.
e Publishing Company Inc.), New York, UK Patent No. 1,077,611, and the like.

【0051】半導体微粒子に色素を吸着させるには色素
溶液中によく乾燥した半導体微粒子を数時間浸漬する方
法が一般的である。溶媒は色素を溶解するものならいず
れも用いることができる。色素の吸着は室温で行っても
よいし、特開平7-249790号に記載されているように加熱
還流して行ってもよい。未吸着の色素は洗浄によって除
去することが望ましい。色素の半導体微粒子に対する吸
着量は半導体微粒子1gに対して0.01〜1ミリモル
が好ましい。このような色素量とすることによって、半
導体における増感効果が十分に得られる。これに対し、
色素量が少ないと増感効果が不十分となり、色素量が多
すぎると、半導体に付着していない色素が浮遊し増感効
果を低減させる原因となる。
For adsorbing the dye on the semiconductor fine particles, a method of immersing well-dried semiconductor fine particles in a dye solution for several hours is general. Any solvent can be used as long as it dissolves the dye. The dye may be adsorbed at room temperature or may be heated and refluxed as described in JP-A-7-249790. It is desirable that unadsorbed dye be removed by washing. The amount of the dye adsorbed on the semiconductor fine particles is preferably 0.01 to 1 mmol per 1 g of the semiconductor fine particles. With such an amount of the dye, a sensitizing effect in the semiconductor can be sufficiently obtained. In contrast,
If the amount of the dye is small, the sensitizing effect becomes insufficient, and if the amount of the dye is too large, the dye not adhering to the semiconductor floats and causes a reduction in the sensitizing effect.

【0052】また、余分な色素の除去を促進する目的
で、色素を吸着した後にアミン類を用いて半導体微粒子
の表面を処理してもよい。好ましいアミン類としてはピ
リジン、4−tert−ブチルピリジン、ポリビニルピリジ
ン等が挙げられる。これらが液体の場合はそのまま用い
てもよいし有機溶媒に溶解して用いてもよい。
For the purpose of promoting the removal of excess dye, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with amines after the dye is adsorbed. Preferred amines include pyridine, 4-tert-butylpyridine, polyvinylpyridine and the like. When these are liquids, they may be used as they are or may be used by dissolving them in an organic solvent.

【0053】本発明の式(I)の化合物は、半導体微粒
子に色素を吸着するときの色素吸着液に共存させてもよ
く、あるいは半導体微粒子に色素を吸着した後に式
(I)の化合物の溶液で半導体微粒子を洗浄しても良
い。色素吸着液に溶解する場合の式(I)の化合物の濃
度は色素の濃度の0.1〜10000倍であり、好まし
くは10〜1000倍、最も好ましくは10〜100倍
である。色素吸着後に洗浄する場合、式(I)の化合物
を溶解する溶媒は該化合物が溶解するならばその種類を
問わないが、好ましくはアルコール類またはニトリル類
であり、該化合物の濃度は好ましくは10-3モル/リッ
トル以上10モル/リットル以下である。式(I)の化
合物は、好ましくない色素の凝集を防止するためのもの
であり、半導体微粒子への吸着量は少ない方が好まし
い。具体的には、色素の吸着量以下が好ましく、さらに
好ましくは1/10以下である。下限は、特に限定はし
ないが、1/1000程度である。
The compound of the formula (I) of the present invention may be allowed to coexist with a dye adsorbing solution when the dye is adsorbed on the semiconductor fine particles, or a solution of the compound of the formula (I) after adsorbing the dye on the semiconductor fine particles. May be used to wash the semiconductor fine particles. The concentration of the compound of the formula (I) when it is dissolved in the dye adsorption solution is 0.1 to 10000 times, preferably 10 to 1000 times, most preferably 10 to 100 times the concentration of the dye. When washing after dye adsorption, the solvent for dissolving the compound of the formula (I) is not particularly limited as long as the compound is soluble, but is preferably an alcohol or a nitrile, and the concentration of the compound is preferably 10 or more. -3 mol / L or more and 10 mol / L or less. The compound of the formula (I) is for preventing undesired aggregation of the dye, and the amount of adsorption to the semiconductor fine particles is preferably small. Specifically, the amount is preferably equal to or less than the dye adsorption amount, and more preferably 1/10 or less. The lower limit is not particularly limited, but is about 1/1000.

【0054】次に、本発明の半導体微粒子を光電変換素
子および光電気化学電池に用いる場合の構成と材料につ
いて詳述する。本発明において色素増感した光電変換素
子は導電性支持体、導電性支持体上に設置される色素等
により増感した半導体微粒子膜(感光層)、電荷移動層
および対極からなる。この光電変換素子を外部回路で仕
事をさせる電池用途に使用できるようにしたものが光電
気化学電池である。感光層は目的に応じて設計され、単
層構成でも多層構成でもよい。感光層に入射した光は色
素等を励起する。励起された色素等はエネルギーの高い
電子を有しており、この電子が色素等から半導体微粒子
の伝導帯に渡され、さらに拡散によって導電性支持体に
到達する。この時色素等の分子は酸化体となっている。
光電気化学電池においては導電性支持体上の電子が外部
回路で仕事をしながら対極および電荷移動層を経て色素
等の酸化体に戻り、色素等が再生する。半導体膜はこの
電池の負極として働く。なお、本発明ではそれぞれの層
の境界において(例えば、導電性支持体の導電層と感光
層の境界、感光層と電荷移動層の境界、電荷移動層と対
極の境界など)、各層の構成成分同士が相互に拡散して
混合していてもよい。
Next, the structure and material when the semiconductor fine particles of the present invention are used for a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell will be described in detail. In the present invention, the dye-sensitized photoelectric conversion element comprises a conductive support, a semiconductor fine particle film (photosensitive layer) sensitized by a dye or the like provided on the conductive support, a charge transfer layer, and a counter electrode. A photoelectrochemical cell that can use this photoelectric conversion element for a battery that works in an external circuit is used. The photosensitive layer is designed according to the purpose, and may have a single-layer structure or a multilayer structure. Light incident on the photosensitive layer excites dyes and the like. The excited dye or the like has high-energy electrons, which are transferred from the dye or the like to the conduction band of the semiconductor fine particles and reach the conductive support by diffusion. At this time, molecules such as dyes are oxidized.
In a photoelectrochemical cell, electrons on a conductive support return to an oxidant such as a dye via a counter electrode and a charge transfer layer while working in an external circuit, and the dye or the like is regenerated. The semiconductor film functions as a negative electrode of this battery. In the present invention, at the boundaries between the layers (for example, the boundary between the conductive layer and the photosensitive layer of the conductive support, the boundary between the photosensitive layer and the charge transfer layer, the boundary between the charge transfer layer and the counter electrode, etc.) They may be mutually diffused and mixed.

【0055】導電性支持体は、金属のように支持体その
ものに導電性があるものか、または表面に導電剤を含む
導電層(導電剤層)を有するガラスもしくはプラスチッ
クの支持体を使用することができる。後者の場合好まし
い導電剤としては金属(例えば白金、金、銀、銅、アル
ミニウム、ロジウム、インジウム等)、炭素、もしくは
導電性の金属酸化物(インジウム−スズ複合酸化物、酸
化スズにフッ素をドープしたもの等)が挙げられる。上
記導電剤層の厚さは、0.02〜10μm程度であるこ
とが好ましい。導電性支持体は表面抵抗が低い程よい。
好ましい表面抵抗の範囲としては100Ω/cm2以下で
あり、さらに好ましくは40Ω/cm2以下である。この
下限には特に制限はないが、通常0.1Ω/cm2程度で
ある。導電性支持体は実質的に透明であることが好まし
い。実質的に透明であるとは光の透過率が10%以上で
あることを意味し、50%以上であることが好ましく、
70%以上が特に好ましい。透明導電性支持体としては
ガラスもしくはプラスチックに導電性の金属酸化物を塗
設したものが好ましい。この中でもフッ素をドーピング
した二酸化スズからなる導電層を低コストのソーダ石灰
フロートガラスでできた透明基板上に堆積した導電性ガ
ラスが特に好ましい。また、低コストでフレキシブルな
光電変換素子または太陽電池には、透明ポリマーフィル
ムに上記導電層を設けたものを用いるのがよい。透明ポ
リマーフィルムには、テトラアセチルセルロース(TA
C)、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)、シンジオクタチックポ
リステレン(SPS)、ポリフェニレンスルフィド(P
PS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアクレート
(PAr)、ポリスルフォン(PSF)、ポリエステル
スルフォン(PES)、ポリエーテルイミド(PE
I)、環状ポリオレフィン、ブロム化フェノキシ等があ
る。透明導電性支持体を用いる場合、光はその支持体側
から入射させることが好ましい。この場合、導電性金属
酸化物の塗布量はガラスもしくはプラスチックの支持体
1m2当たり0.01〜100gが好ましい。
As the conductive support, use is made of a support such as metal, which has conductivity, or a glass or plastic support having a conductive layer (conductive agent layer) containing a conductive agent on the surface. Can be. In the latter case, a preferable conductive agent is a metal (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), carbon, or a conductive metal oxide (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine). And the like). The conductive agent layer preferably has a thickness of about 0.02 to 10 μm. The lower the surface resistance of the conductive support, the better.
The preferred range of the surface resistance is 100 Ω / cm 2 or less, and more preferably 40 Ω / cm 2 or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually about 0.1 Ω / cm 2 . Preferably, the conductive support is substantially transparent. Substantially transparent means that the light transmittance is 10% or more, preferably 50% or more,
70% or more is particularly preferred. As the transparent conductive support, glass or plastic coated with a conductive metal oxide is preferable. Among them, conductive glass in which a conductive layer made of tin dioxide doped with fluorine is deposited on a transparent substrate made of low-cost soda-lime float glass is particularly preferable. In addition, for a low-cost and flexible photoelectric conversion element or solar cell, a transparent polymer film provided with the above conductive layer is preferably used. For the transparent polymer film, tetraacetyl cellulose (TA
C), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), syndioctatic polysterene (SPS), polyphenylene sulfide (P
PS), polycarbonate (PC), polyacrylate (PAr), polysulfone (PSF), polyestersulfone (PES), polyetherimide (PE)
I), cyclic polyolefins, brominated phenoxy and the like. When a transparent conductive support is used, it is preferable that light be incident from the support side. In this case, the coating amount of the conductive metal oxide is preferably 0.01 to 100 g per 1 m 2 of a glass or plastic support.

【0056】半導体微粒子を導電性支持体上に塗設する
方法としては、半導体微粒子の分散液またはコロイド溶
液を導電性支持体上に塗布する方法、前述のゾル−ゲル
法などが挙げられる。光電変換素子の量産化、液物性や
支持体の融通性を考えた場合、湿式の膜付与方式が比較
的有利である。湿式の膜付与方式としては、塗布法、印
刷法が代表的である。塗布方法としては、アプリケーシ
ョン系としてローラ法、ディップ法、メータリング系と
してエアーナイフ法、ブレード法等、またアプリケーシ
ョンとメータリングを同一部分でできるものとして、特
公昭58−4589号公報に開示されているワイヤーバ
ー法、米国特許2681294号、同2761419
号、同2761791号等に記載のスライドホッパ法、
エクストルージョン法、カーテン法等が好ましい。また
汎用機としてスピン法やスプレー法も好ましく用いられ
る。湿式印刷方法としては、従来から凸版、オフセッ
ト、グラビアの3大印刷法をはじめ、凹版、ゴム版、ス
クリーン印刷等が好ましい。前記方法の中から、液粘度
やウェット厚みにより好ましい膜付与方式を選択する。
Examples of the method of applying the semiconductor fine particles on the conductive support include a method of applying a dispersion or a colloid solution of the semiconductor fine particles on the conductive support, and the above-mentioned sol-gel method. In consideration of mass production of photoelectric conversion elements, liquid physical properties, and flexibility of a support, a wet film forming method is relatively advantageous. As a wet type film applying method, a coating method and a printing method are typical. Application methods include a roller method, a dipping method as an application system, an air knife method, a blade method, and the like as a metering system, and a method in which application and metering can be performed in the same portion. Wire bar method, U.S. Pat. Nos. 2,681,294 and 2,761,419.
No. 2761791 and the slide hopper method described in
An extrusion method, a curtain method and the like are preferred. As a general-purpose machine, a spin method or a spray method is also preferably used. As a wet printing method, intaglio, rubber printing, screen printing, and the like are conventionally preferable, including three major printing methods of letterpress, offset, and gravure. From the above methods, a preferable film-forming method is selected according to the liquid viscosity and the wet thickness.

【0057】一般に、半導体微粒子含有層の厚みが増大
するほど単位投影面積当たりの担持色素量が増えるため
光の捕獲率が高くなるが、生成した電子の拡散距離が増
すため電荷再結合によるロスも大きくなる。したがっ
て、半導体微粒子含有層には好ましい厚さが存在する
が、典型的には0.1〜100μmである。光電気化学
電池として用いる場合は1〜30μmであることが好ま
しく、2〜25μmであることがより好ましい。半導体
微粒子の支持体1m2当たりの塗布量は0.5〜400
g、さらには5〜100gが好ましい。
In general, as the thickness of the semiconductor fine particle-containing layer increases, the amount of dye carried per unit projected area increases, so that the light capture rate increases. However, the diffusion distance of generated electrons increases, and the loss due to charge recombination also increases. growing. Therefore, the semiconductor fine particle-containing layer has a preferable thickness, but typically has a thickness of 0.1 to 100 μm. When used as a photoelectrochemical cell, the thickness is preferably 1 to 30 μm, and more preferably 2 to 25 μm. The coating amount of the semiconductor fine particles per 1 m 2 of the support is 0.5 to 400.
g, more preferably 5 to 100 g.

【0058】半導体微粒子は導電性支持体に塗布した後
に粒子同士を電子的にコンタクトさせるため、および塗
膜強度の向上や支持体との密着性を向上させるために加
熱処理することが好ましい。好ましい加熱処理温度の範
囲は40℃以上700℃未満であり、より好ましくは1
00℃以上600℃以下である。また加熱処理時間は1
0分〜10時間程度である。ポリマーフィルムなど融点
や軟化点の低い支持体を用いる場合は、高温処理は支持
体の劣化を招くため、好ましくない。また、コストの観
点からもできる限り低温であることが好ましい。低温化
は、先に述べた5nm以下の小さい半導体微粒子の併用や
鉱酸の存在下での加熱処理等により可能である。また、
加熱処理後、半導体粒子の表面積を増大させたり、半導
体粒子近傍の純度を高め、色素から半導体粒子への電子
注入効率を高める目的で、例えば四塩化チタン水溶液を
用いた化学メッキや三塩化チタン水溶液を用いた電気化
学的メッキ処理を行ってもよい。半導体微粒子は多くの
色素を吸着することができるように表面積の大きいもの
が好ましい。このため半導体微粒子層を支持体上に塗設
した状態での表面積は、投影面積に対して10倍以上で
あることが好ましく、さらに100倍以上であることが
好ましい。この上限には特に制限はないが、通常100
0倍程度である。
The semiconductor fine particles are preferably subjected to a heat treatment in order to make the particles electronically contact each other after being applied to the conductive support, and to improve the strength of the coating film and the adhesion to the support. A preferred range of the heat treatment temperature is 40 ° C. or more and less than 700 ° C., more preferably 1 ° C.
It is not less than 00 ° C and not more than 600 ° C. The heat treatment time is 1
It is about 0 minutes to 10 hours. When a support having a low melting point or softening point, such as a polymer film, is used, high-temperature treatment is not preferable because the support is deteriorated. Further, it is preferable that the temperature is as low as possible from the viewpoint of cost. The lowering of the temperature can be achieved by the above-mentioned combination of small semiconductor particles having a size of 5 nm or less, heat treatment in the presence of a mineral acid, and the like. Also,
After the heat treatment, for example, chemical plating using an aqueous solution of titanium tetrachloride or an aqueous solution of titanium trichloride for the purpose of increasing the surface area of the semiconductor particles, increasing the purity near the semiconductor particles, and increasing the efficiency of electron injection from the dye to the semiconductor particles. May be used for electrochemical plating. The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many dyes can be adsorbed. For this reason, the surface area in the state where the semiconductor fine particle layer is coated on the support is preferably at least 10 times, more preferably at least 100 times the projected area. There is no particular upper limit, but usually 100
It is about 0 times.

【0059】以下、電荷移動層と対極について説明す
る。電荷移動層は色素の酸化体に電子を補充する機能を
有する層である。本発明で用いることのできる代表的な
電荷移動層の例としては酸化還元対を有機溶媒に溶解し
た液体(電解液)、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液
体をポリマーマトリクスに含浸したいわゆるゲル電解
質、酸化還元対を含有する溶融塩などが挙げられる。さ
らには固体電解質や正孔(ホール)輸送材料を用いるこ
ともできる。
Hereinafter, the charge transfer layer and the counter electrode will be described. The charge transfer layer is a layer having a function of replenishing the oxidized dye with electrons. Examples of typical charge transfer layers that can be used in the present invention include a liquid (electrolytic solution) in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, and a so-called gel in which a liquid in which a redox couple is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix. Examples include an electrolyte and a molten salt containing a redox couple. Further, a solid electrolyte or a hole transporting material can be used.

【0060】本発明で使用する電解液は電解質、溶媒、
および添加物から構成されることが好ましい。本発明の
電解質はI2とヨウ化物の組み合わせ(ヨウ化物として
はLiI、NaI、KI、CsI、CaI2 などの金属
ヨウ化物、あるいは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4級アンモニウム化合物のヨウ素塩など)、B
2と臭化物の組み合わせ(臭化物としてはLiBr、
NaBr、KBr、CsBr、CaBr2 などの金属臭
化物、あるいはテトラアルキルアンモニウムブロマイ
ド、ピリジニウムブロマイドなど4級アンモニウム化合
物の臭素塩など)のほか、フェロシアン酸塩−フェリシ
アン酸塩やフェロセン−フェリシニウムイオンなどの金
属錯体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アル
キルジスルフィドなどのイオウ化合物、ビオロゲン色
素、ヒドロキノン−キノンなどを用いることができる。
この中でもI2とLiIや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4級アンモニウム化合物の
ヨウ素塩を組み合わせた電解質が本発明では好ましい。
上述した電解質は混合して用いてもよい。また、電解質
はEP-718288号、WO95/18456号、J. Electrochem. Soc.,
Vol.143,No.10,3099(1996)、Inorg. Chem. 1996,35,11
68-1178に記載された室温で溶融状態の塩(溶融塩)を
使用することもできる。溶融塩を電解質として使用する
場合、溶媒は使用しなくても構わない。
The electrolyte used in the present invention comprises an electrolyte, a solvent,
And additives. The electrolyte of the present invention is a combination of I 2 and iodide (for the iodide, a metal iodide such as LiI, NaI, KI, CsI, or CaI 2 , or a tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, imidazolium iodide or the like). Iodine salts of secondary ammonium compounds), B
Combination of r 2 and bromide (bromide is LiBr,
NaBr, KBr, CsBr, metal bromide such as CaBr 2, or tetraalkylammonium bromide, pyridinium bromine salts of di-bromide and quaternary ammonium compounds). In addition, ferrocyanate - ferricyanide or ferrocene - ferricinium ion such as Metal complex, sodium polysulfide, sulfur compounds such as alkylthiol-alkyldisulfide, viologen dyes, hydroquinone-quinone, and the like.
I 2 and LiI or pyridinium iodide Among these, an electrolyte that combines iodine salt of imidazolium iodide and quaternary ammonium compounds are preferred in the present invention.
The above-mentioned electrolytes may be used as a mixture. The electrolyte is EP-718288, WO95 / 18456, J. Electrochem.Soc.,
Vol.143, No. 10, 3099 (1996), Inorg. Chem. 1996, 35, 11
A salt in a molten state at room temperature (molten salt) described in 68-1178 can also be used. When a molten salt is used as an electrolyte, a solvent need not be used.

【0061】好ましい電解質濃度は0.1M以上15M以
下であり、さらに好ましくは0.2 M以上10M以下であ
る。また、電解質にヨウ素を添加する場合の好ましいヨ
ウ素の添加濃度は0.01M以上0.5M以下である。
The preferred electrolyte concentration is 0.1M or more and 15M or less, more preferably 0.2M or more and 10M or less. When iodine is added to the electrolyte, a preferable concentration of iodine is 0.01 M or more and 0.5 M or less.

【0062】本発明で電解質に使用する溶媒は、粘度が
低くイオン易動度を向上したり、もしくは誘電率が高く
有効キャリアー濃度を向上したりして、優れたイオン伝
導性を発現できる化合物であることが望ましい。このよ
うな溶媒としては、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、エーテル化
合物、アルコール類、ニトリル化合物、ジメチルスルフ
ォキシド(DMSO)、スルフォランなど非プロトン極
性物質、水などを用いることができる。
The solvent used for the electrolyte in the present invention is a compound capable of exhibiting excellent ionic conductivity by decreasing the viscosity and improving the ionic mobility or increasing the dielectric constant and improving the effective carrier concentration. Desirably. Such solvents include carbonate compounds, 3-methyl-
Heterocyclic compounds such as 2-oxazolidinone, ether compounds, alcohols, nitrile compounds, aprotic polar substances such as dimethyl sulfoxide (DMSO) and sulfolane, and water can be used.

【0063】また、本発明では、J. Am. Ceram. Soc.,8
0 (12)3157-3171(1997)に記載されているようなter-ブ
チルピリジンや、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の
塩基性化合物を添加することもできる。塩基性化合物を
添加する場合の好ましい濃度範囲は0.05M以上2M以下で
ある。
Further, in the present invention, J. Am. Ceram. Soc., 8
0 (12) Basic compounds such as ter-butylpyridine, 2-picoline and 2,6-lutidine as described in 3157-3171 (1997) can also be added. A preferred concentration range when a basic compound is added is 0.05M or more and 2M or less.

【0064】本発明では、電解質はポリマー添加、オイ
ルゲル化剤添加、多官能モノマー類を含む重合、ポリマ
ーの架橋反応等の手法によりゲル化(固体化)させて使
用することもできる。ポリマー添加によりゲル化させる
場合は、"Polymer Electrolyte Reviews-1および2"(J.
R.MacCallumとC.A. Vincentの共編、ELSEVIER APPLIEDS
CIENCE)に記載された化合物を使用することができる
が、特にポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン
を好ましく使用することができる。オイルゲル化剤添加
によりゲル化させる場合はJ. Chem Soc. Japan, Ind. C
hem.Soc., 46779(1943), J. Am. Chem. Soc., 111,5542
(1989), J. Chem. Soc., Chem. Commun.,1993, 390, An
gew. Chem. Int. Ed. Engl., 35,1949(1996), Chem. Le
tt., 1996, 885, J. Chm. Soc., Chem. Commun., 1997,
545に記載されている化合物を使用することができる
が、好ましい化合物は分子構造中にアミド構造を有する
化合物である。
In the present invention, the electrolyte may be gelled (solidified) by a technique such as addition of a polymer, addition of an oil gelling agent, polymerization containing a polyfunctional monomer, or crosslinking reaction of the polymer. In the case of gelation by adding a polymer, "Polymer Electrolyte Reviews-1 and 2" (J.
R.MacCallum and CA Vincent co-edited, ELSEVIER APPLIEDS
CIENCE), and polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride can be particularly preferably used. When gelling by adding an oil gelling agent, use J. Chem Soc. Japan, Ind. C
hem. Soc., 46779 (1943), J. Am. Chem. Soc., 111,5542.
(1989), J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1993, 390, An
gew. Chem. Int. Ed. Engl., 35, 1949 (1996), Chem. Le
tt., 1996, 885, J. Chm. Soc., Chem. Commun., 1997,
Although the compounds described in 545 can be used, preferred compounds are compounds having an amide structure in the molecular structure.

【0065】ゲル電解質を多官能モノマー類の重合によ
って形成する場合、多官能モノマー類、重合開始剤、電
解質、溶媒から溶液を調製し、キャスト法、塗布法、浸
漬法、含浸法などの方法により色素を担持した電極上に
ゾル状の電解質層を形成し、その後ラジカル重合するこ
とによってゲル化させる方法が好ましい。多官能性モノ
マーはエチレン性不飽和基を2個以上有する化合物であ
ることが好ましい。ゲル電解質を構成するモノマー類は
この他に単官能モノマーを含んでいてもよい。
When the gel electrolyte is formed by polymerization of polyfunctional monomers, a solution is prepared from the polyfunctional monomers, a polymerization initiator, an electrolyte, and a solvent, and the solution is prepared by a method such as a casting method, a coating method, a dipping method, or an impregnation method. A method in which a sol-like electrolyte layer is formed on an electrode supporting a dye and then gelled by radical polymerization is preferable. The polyfunctional monomer is preferably a compound having two or more ethylenically unsaturated groups. The monomers constituting the gel electrolyte may further contain a monofunctional monomer.

【0066】上述のモノマーは、大津隆行・木下雅悦共
著:高分子合成の実験法(化学同人)や大津隆行:講座
重合反応論1ラジカル重合(I)(化学同人)に記載さ
れた一般的な高分子合成法であるラジカル重合によって
重合することができる。また、ポリマーの架橋反応によ
り電解質をゲル化させる場合、架橋可能な反応性基を含
有するポリマーおよび架橋剤を併用することが望まし
い。この場合、好ましい架橋可能な反応性基は、含窒素
複素環(例えば、ピリジン環、イミダゾール環、チアゾ
ール環、オキサゾール環、トリアゾール環、モルホリン
環、ピペリジン環、ピペラジン環など)であり、好まし
い架橋剤は、窒素原子に対して求電子反応可能な2官能
以上の試薬(例えば、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化
アラルキル、スルホン酸エステル、酸無水物、酸クロラ
イド、イソシアネートなど)である。
The above-mentioned monomers are generally described in Takatsu Otsu and Masayoshi Kinoshita: Experimental Method for Polymer Synthesis (Chemical Doujin) and Takatsu Otsu: Lecture Polymerization Reaction Theory 1 Radical Polymerization (I) (Chemical Doujin) It can be polymerized by radical polymerization, which is a simple polymer synthesis method. When the electrolyte is gelled by a crosslinking reaction of the polymer, it is preferable to use a polymer containing a crosslinkable reactive group and a crosslinking agent together. In this case, a preferable crosslinkable reactive group is a nitrogen-containing heterocyclic ring (for example, a pyridine ring, an imidazole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, a triazole ring, a morpholine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, etc.), and a preferable crosslinking agent. Is a bifunctional or higher functional reagent capable of electrophilic reaction with a nitrogen atom (for example, alkyl halide, aralkyl halide, sulfonic acid ester, acid anhydride, acid chloride, isocyanate, etc.).

【0067】本発明では、電解質の替わりに有機または
無機あるいはこの両者を組み合わせた正孔輸送材料を使
用することができる。本発明に適用可能な有機正孔輸送
材料としては、N ,N'-ジフエニル-N、N'-ビス(4-メ
トキシフェニル)-(1 ,1'-ビフェニル)-4,4'-ジア
ミン、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、1,1-ビス{4-
(ジ-P-トリルアミノ)フェニル}シクロヘキサンの3
級芳香族アミンユニットを連結した芳香族ジアミン化合
物、4 ,4 ,‐ビス〔(N-1-ナフチル)‐N-フェニルア
ミノ〕ビフェニルで代表される2個以上の3級アミンを
含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香
族アミン、トリフェニルベンゼンの誘導体でスターバー
スト構造を有する芳香族トリアミン、等の芳香族アミン
類、α-オクチルチオフェンおよびα,ω-ジヘキシル-α
-オクチルチオフェン、ヘキサドデシルドデシチオフェ
ン、2,8-ジヘキシルアンスラ〔2,3-b:6,7-b'〕ジチオフ
ェン等のオリゴチオフェン化合物、ポリピロール、" Ha
ndbook of Organic Conductive Molecules and Polymer
s Vol.1,2,3,4"(NALWA著、WILEY出版)に記載されてい
るポリアセチレンおよびその誘導体、ポリ(p-フェニレ
ン) およびその誘導体、ポリ(p-フェニレンビニレン)
およびその誘導体、ポリチエニレンビニレンおよびその
誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリアニリ
ンおよびその誘導体、ポリトルイジンおよびその誘導体
等の導電性高分子を好ましく使用することができる。有
機正孔輸送材料は真空蒸着法、キャスト法、塗布法、ス
ピンコート法、浸漬法、電解重合法、光電解重合法等の
手法により電極内部に導入することができる。また、正
孔輸送材料を電解液の替わりに使用するときは短絡防止
のためElectorochim. Acta 40, 643-652(1995)に記載さ
れているスプレーパイロリシス等の手法を用いて二酸化
チタン薄層を下塗り層として塗設することが好ましい。
In the present invention, an organic or inorganic hole transporting material or a combination thereof can be used in place of the electrolyte. Organic hole transport materials applicable to the present invention include N, N'-diphenyl-N, N'-bis (4-methoxyphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine, 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamine) 9,9'-spirobifluorene, 1,1-bis {4-
(Di-P-tolylamino) phenyl} cyclohexane 3
Diamine compound linked with a secondary aromatic amine unit, including two or more tertiary amines represented by 4,4, -bis [(N-1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl and two or more Aromatic amines in which the condensed aromatic ring is substituted with a nitrogen atom, aromatic amines such as an aromatic triamine having a starburst structure in a derivative of triphenylbenzene, α-octylthiophene and α, ω-dihexyl-α
Oligothiophene compounds such as -octylthiophene, hexadodecyldodecithiophene, 2,8-dihexylanthra [2,3-b: 6,7-b '] dithiophene, polypyrrole, "Ha
ndbook of Organic Conductive Molecules and Polymer
s Vol. 1, 2, 3, 4 "(by NALWA, published by WILEY) polyacetylene and its derivatives, poly (p-phenylene) and its derivatives, poly (p-phenylenevinylene)
And its derivatives, polythienylenevinylene and its derivatives, polythiophene and its derivatives, polyaniline and its derivatives, polytoluidine and its derivatives, and other conductive polymers can be preferably used. The organic hole transporting material can be introduced into the electrode by a method such as a vacuum evaporation method, a casting method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, an electrolytic polymerization method, and a photoelectrolytic polymerization method. When a hole transporting material is used instead of the electrolyte, a titanium dioxide thin layer is formed by using a technique such as spray pyrolysis described in Electorochim. Acta 40, 643-652 (1995) to prevent a short circuit. It is preferable to apply as an undercoat layer.

【0068】無機固体化合物を電解質の替わりに使用す
る場合、ヨウ化銅(p-CuI)、チオシアン化銅等をキャス
ト法,塗布法,スピンコート法、浸漬法、電解メッキ法
等の手法により電極内部に導入することができる。
When an inorganic solid compound is used in place of the electrolyte, copper iodide (p-CuI), copper thiocyanate, or the like is used to form an electrode by a method such as a casting method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, and an electrolytic plating method. Can be introduced inside.

【0069】電荷移動層の形成方法に関しては2通りの
方法が考えられる。1つは増感色素を担持させた半導体
微粒子含有層の上に先に対極を貼り合わせておき、その
間隙に液状の電荷移動層を挟み込む方法である。もう1
つは半導体微粒子含有層上に直接電荷移動層を付与する
方法で、対極はその後付与することになる。前者の場合
の電荷移動層の挟み込み方法として、浸漬等による毛管
現象を利用する常圧プロセスと常圧より低い圧力にして
気相を液相に置換する真空プロセスが利用できる。後者
の場合、湿式の電荷移動層においては未乾燥のまま対極
を付与し、エッジ部の液漏洩防止措置も施すことにな
る。またゲル電解質の場合には湿式で塗布して重合等の
方法により固体化する方法もあり、その場合には乾燥、
固定化した後に対極を付与することもできる。電解液の
ほか湿式有機正孔輸送材料やゲル電解質を付与する方法
としては、半導体微粒子含有層や色素の付与と同様に、
浸漬法、ローラ法、ディップ法、エアーナイフ法、エク
ストルージョン法、スライドホッパー法、ワーヤーバー
法、スピン法、スプレー法、キャスト法、各種印刷法等
が考えられる。固体電解質や固体の正孔輸送材料の場合
には真空蒸着法やCVD法等のドライ成膜処理で電荷移
動層を形成し、その後対極を付与することもできる。
There are two methods for forming the charge transfer layer. One is a method in which a counter electrode is first adhered to a semiconductor fine particle-containing layer carrying a sensitizing dye, and a liquid charge transfer layer is sandwiched between the counter electrodes. Another one
The first is a method in which the charge transfer layer is directly provided on the semiconductor fine particle-containing layer, and the counter electrode is subsequently provided. As the method of sandwiching the charge transfer layer in the former case, a normal pressure process utilizing a capillary phenomenon due to immersion or the like and a vacuum process of replacing the gas phase with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure can be used. In the latter case, the wet charge transfer layer is provided with a counter electrode in an undried state, and measures are taken to prevent liquid leakage at the edge. In the case of a gel electrolyte, there is also a method of solidifying by a method such as polymerization by coating in a wet manner, in which case drying,
A counter electrode may be provided after immobilization. As a method for applying a wet organic hole transport material or a gel electrolyte in addition to the electrolytic solution, as in the case of providing a semiconductor fine particle-containing layer or a dye,
An immersion method, a roller method, a dip method, an air knife method, an extrusion method, a slide hopper method, a wire bar method, a spin method, a spray method, a casting method, various printing methods, and the like can be considered. In the case of a solid electrolyte or a solid hole transport material, the charge transfer layer can be formed by a dry film forming process such as a vacuum evaporation method or a CVD method, and then a counter electrode can be provided.

【0070】なお、電荷移動層中の水分としては10,
000ppm以下が好ましく、さらに好ましくは2,0
00ppm以下であり、特に好ましくは100ppm以
下である。
The water content in the charge transfer layer was 10,
2,000 ppm or less, more preferably 2,0 ppm
It is at most 00 ppm, particularly preferably at most 100 ppm.

【0071】対極は、光電変換素子を光電気化学電池と
したとき、光電気化学電池の正極として働くものであ
る。対極は通常前述の導電性支持体と同様に導電性層を
有する支持体を用いることもできるが、強度や密封性が
十分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要で
ない。具体的に対極に用いる導電性の材料としては金属
(例えば白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、
インジウム等)、炭素、または導電性の金属酸化物(イ
ンジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素をドープ
したもの等)が挙げられる。対極の厚さは、特に制限は
ないが、3nm以上10μm以下であることが好まし
い。金属材料である場合は、その膜厚は好ましくは5μ
m以下であり、さらに好ましくは5nm以上3μm以下
の範囲である。感光層に光が到達するためには、前述の
導電性支持体と対極の少なくとも一方は実質的に透明で
なければならない。本発明の光電気化学電池において
は、導電性支持体が透明であって太陽光を支持体側から
入射させるのが好ましい。この場合対極は光を反射する
性質を有することがさらに好ましい。本発明において対
極としては金属または導電性の酸化物を蒸着したガラス
またはプラスチック、あるいは金属薄膜を使用できる。
The counter electrode functions as a positive electrode of the photoelectrochemical cell when the photoelectric conversion element is a photoelectrochemical cell. As the counter electrode, a support having a conductive layer can be used as in the case of the above-described conductive support. However, the support is not necessarily required in a configuration in which the strength and the sealing property are sufficiently maintained. Specifically, as the conductive material used for the counter electrode, a metal (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium,
Indium, etc.), carbon, or a conductive metal oxide (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine, or the like). The thickness of the counter electrode is not particularly limited, but is preferably 3 nm or more and 10 μm or less. If it is a metal material, its thickness is preferably 5 μm.
m, more preferably 5 nm or more and 3 μm or less. In order for light to reach the photosensitive layer, at least one of the conductive support and the counter electrode described above must be substantially transparent. In the photoelectrochemical cell of the present invention, it is preferable that the conductive support is transparent and sunlight is incident from the support side. In this case, it is more preferable that the counter electrode has a property of reflecting light. In the present invention, as the counter electrode, glass or plastic on which a metal or a conductive oxide is deposited, or a metal thin film can be used.

【0072】対極の塗設については電荷移動層の付与で
記したように、電荷移動層の上に付与する場合と先に半
導体微粒子含有層上に付与する場合の2通りある。いず
れの場合も、対極材の種類や電荷移動層の種類により、
適宜、電荷移動層上または半導体微粒子含有層上に対極
材を塗布、ラミネート、蒸着、貼り合わせなどの方法に
より形成可能である。例えば、対極を貼り合わせる場合
は、上記の導電性材料を塗布、蒸着、CVD等の手法に
より導電層として設けられた基板を貼り合わせることが
できる。また、電荷移動層が固体の場合には、その上に
直接、前述の導電性材料を塗布、メッキ、PVD、CV
D等の手法で対極を形成することができる。
As described in the description of the application of the charge transfer layer, the counter electrode is applied on the charge transfer layer or first on the semiconductor fine particle containing layer. In either case, depending on the type of counter electrode material and the type of charge transfer layer,
The counter electrode material can be appropriately formed on the charge transfer layer or the semiconductor fine particle-containing layer by a method such as coating, laminating, vapor deposition, or bonding. For example, in the case of attaching a counter electrode, a substrate provided as a conductive layer can be attached by a method such as application, evaporation, or CVD of the above conductive material. When the charge transfer layer is solid, the above-mentioned conductive material is directly applied thereon, plated, PVD, CV
The counter electrode can be formed by a technique such as D.

【0073】さらに、作用電極の導電性支持体または対
極に保護層、反射防止膜など、必要な他の機能の層を設
けることも可能である。本発明の光電気化学電池では構
成物の劣化や内容物の揮散を防止するために電池の側面
をポリマーや接着剤等で密封するのが好ましい。
Further, a layer having other necessary functions such as a protective layer and an antireflection film may be provided on the conductive support or the counter electrode of the working electrode. In the photoelectrochemical cell of the present invention, it is preferable to seal the side surface of the cell with a polymer, an adhesive or the like in order to prevent deterioration of components and volatilization of contents.

【0074】[0074]

〔実施例1〕[Example 1]

1.二酸化チタン粒子含有塗布液の作製 オートクレーブ温度を230℃にした以外はバーブらのジ
ャーナル・オブ・アメリカン・セラミック・ソサイエテ
ィ 80巻3157頁記載の方法と同様の方法で二酸化チタン
濃度11重量%の二酸化チタン分散物を得た。できた二酸
化チタン粒子の平均サイズは約10nmであった。この分散
物に二酸化チタンに対し30重量%のポリエチレングリコ
ール(分子量20000、和光純薬製)を添加し、混合し塗
布液を得た。
1. Preparation of Coating Solution Containing Titanium Dioxide Particles Titanium dioxide having a titanium dioxide concentration of 11% by weight was prepared in the same manner as that described in Journal of American Ceramic Society, Vol. 80, p. 3157, except that the autoclave temperature was changed to 230 ° C. A dispersion was obtained. The average size of the resulting titanium dioxide particles was about 10 nm. To this dispersion was added 30% by weight of polyethylene glycol (molecular weight: 20,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) based on titanium dioxide, and mixed to obtain a coating solution.

【0075】2.色素を吸着した二酸化チタン電極の作
成 フッ素をドープした酸化スズをコーティングした透明導
電性ガラス(日本板硝子製、表面抵抗は約10Ω/cm2
の導電面側にこの塗布液をドクターブレードで140μmの
厚みで塗布し、25℃で30分間乾燥した後、電気炉(ヤマ
ト科学製マッフル炉FP−32型)で450℃にて30
分間焼成した。二酸化チタンの塗布量は15g/m2であり、
膜厚は10μmであった。ガラスを取り出し冷却した後、
表1に示す色素と添加物のエタノール溶液に3時間浸漬
した(用いた色素の構造を下記に示す)。色素の染着し
たガラスを4−tert−ブチルピリジンに15分間浸漬し
た後、アセトニトリルで洗浄し自然乾燥させた。なお、
浸漬液における添加剤の濃度は、その添加剤と色素の組
み合わせに応じて、色素の10倍〜100倍とした。ま
た、色素濃度は、色素の種類に応じ、その吸着量が0.
1〜10ミリモル/m 2 の範囲となるように設定した。
2. Fabrication of dye-adsorbed titanium dioxide electrode
Transparent conductive coated with fluorine-doped tin oxide
Electric glass (made by Nippon Sheet Glass, surface resistance is about 10Ω / cmTwo)
140 μm of this coating solution with a doctor blade on the conductive surface side of
After applying with a thickness and drying at 25 ° C for 30 minutes,
30 ° C at 450 ° C in a muffle furnace FP-32 manufactured by Kagaku Kagaku)
Bake for a minute. The application amount of titanium dioxide is 15g / mTwoAnd
The film thickness was 10 μm. After taking out the glass and cooling,
3 hours immersion in ethanol solution of dyes and additives shown in Table 1
(The structure of the dye used is shown below). Dyeing dye
Immersed glass in 4-tert-butylpyridine for 15 minutes
After that, it was washed with acetonitrile and dried naturally. In addition,
The concentration of the additive in the immersion liquid depends on the combination of the additive and the dye.
Depending on the combination, the ratio was 10 to 100 times that of the dye. Ma
The dye concentration depends on the type of the dye and the amount of adsorption is 0.
1 to 10 mmol / m TwoIt was set to be within the range.

【0076】[0076]

【化28】 Embedded image

【0077】3.光電気化学電池の作成 上述のようにして作成した色増感されたTiO2電極基
板(2cm×2cm)をこれと同じ大きさの白金蒸着ガラス
と重ね合わせた(図1参照)。次に、両ガラスの隙間に
毛細管現象を利用して電解液(アセトニトリルとN−メ
チル−2−オキサゾリジノンの体積比90対10の混合
物を溶媒とした沃素0.05モル/リットル、沃化リチウム
0.5モル/リットルの溶液)をしみこませ、TiO2電極
中に導入し、光電気化学電池を得た。本実施例により、
図1に示したとおり、導電性ガラス1(ガラス上に導電
剤層2が設層されたもの)、TiO2電極3、色素層
4、電解液5、白金層6およびガラス7が順に積層され
た光電気化学電池が作成された。
3. Preparation of Photoelectrochemical Cell The sensitized TiO 2 electrode substrate (2 cm × 2 cm) prepared as described above was overlaid with a platinum-deposited glass of the same size (see FIG. 1). Next, an electrolytic solution (0.05 mol / liter of iodine using a mixture of acetonitrile and N-methyl-2-oxazolidinone in a volume ratio of 90:10 as a solvent, lithium iodide 0 (0.5 mol / liter solution) and introduced into a TiO 2 electrode to obtain a photoelectrochemical cell. According to this embodiment,
As shown in FIG. 1, a conductive glass 1 (having a conductive agent layer 2 provided on the glass), a TiO 2 electrode 3, a dye layer 4, an electrolytic solution 5, a platinum layer 6, and a glass 7 are sequentially laminated. A photoelectrochemical cell was created.

【0078】4.光電変換波長と光電変換効率の測定 本発明の光電変換素子の光電変換能をオプテル社製のIP
CE(Incident Photonto Current Conversion Efficienc
y)測定装置によって測定した。それぞれの色素を用いた
光化学電池が最大変換能を示す波長での光電変換効率を
表1にまとめた。
4. Measurement of Photoelectric Conversion Wavelength and Photoelectric Conversion Efficiency
CE (Incident Photonto Current Conversion Efficienc
y) Measured by a measuring device. Table 1 summarizes the photoelectric conversion efficiencies at the wavelengths at which the photochemical cells using the respective dyes exhibit the maximum conversion ability.

【0079】[0079]

【表1】 [Table 1]

【0080】本発明の式(I)の構造を有するいずれの
添加物を加えた電池も無添加の電池(1−1および1−
11)と比べて高い光電変換特性が認められる。
The batteries to which any additive having the structure of the formula (I) of the present invention was added were the batteries without any additives (1-1 and 1-).
Higher photoelectric conversion characteristics are observed as compared to 11).

【0081】〔実施例2〕 1.二酸化チタン粒子含有塗布液の作製 オートクレーブ温度を230℃にした以外はバーブらのジ
ャーナル・オブ・アメリカン・セラミック・ソサイエテ
ィ 80巻3157頁記載の方法と同様の方法で二酸化チタン
濃度11重量%の二酸化チタン分散物を得た。できた二酸
化チタン粒子の平均サイズは約10nmであった。この分散
物に二酸化チタンに対し30重量%のポリエチレングリコ
ール(分子量20000、和光純薬製)を添加し、混合し塗
布液を得た。
[Embodiment 2] 1. Preparation of Coating Solution Containing Titanium Dioxide Particles Titanium dioxide having a titanium dioxide concentration of 11% by weight was prepared in the same manner as that described in Journal of American Ceramic Society, Vol. 80, p. 3157, except that the autoclave temperature was changed to 230 ° C. A dispersion was obtained. The average size of the resulting titanium dioxide particles was about 10 nm. To this dispersion was added 30% by weight of polyethylene glycol (molecular weight: 20,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) based on titanium dioxide, and mixed to obtain a coating solution.

【0082】2.色素を吸着した二酸化チタン電極の作
成 フッ素をドープした酸化スズをコーティングした透明導
電性ガラス(日本板硝子製、表面抵抗は約10Ω/cm2)の
導電面側にこの塗布液をドクターブレードで140μmの厚
みで塗布し、25℃で30分間乾燥した後、電気炉(ヤマト
科学製マッフル炉FP−32型)で450℃にて30分
間焼成した。二酸化チタンの塗布量は15g/m2であり、膜
厚は10μmであった。ガラスを取り出し冷却した後、表
2に示す色素のエタノール溶液に3時間浸漬した。色素
の染着したガラスを4−tert−ブチルピリジンに15分
間浸漬した後、アセトニトリルで洗浄し自然乾燥させ
た。さらに表2に示す添加物の1モル/リットルのメタ
ノール溶液でこの色素吸着した二酸化チタン電極を洗浄
した。なお、色素の吸着量は、色素の種類に応じ、適宜
0.1〜10ミリモル/m2の範囲から選択した。
2. Preparation of Titanium Dioxide Electrode Adsorbing Dye A 140 μm doctor blade is used to apply this coating solution to the conductive surface side of a transparent conductive glass coated with fluorine-doped tin oxide (manufactured by Nippon Sheet Glass, surface resistance is about 10 Ω / cm 2 ). After applying with a thickness and drying at 25 ° C. for 30 minutes, it was baked at 450 ° C. for 30 minutes in an electric furnace (muffle furnace FP-32 manufactured by Yamato Scientific). The coating amount of titanium dioxide was 15 g / m 2 , and the film thickness was 10 μm. After the glass was taken out and cooled, it was immersed in an ethanol solution of the dye shown in Table 2 for 3 hours. The glass to which the dye was dyed was immersed in 4-tert-butylpyridine for 15 minutes, washed with acetonitrile, and air-dried. The dye-adsorbed titanium dioxide electrode was washed with a 1 mol / L methanol solution of the additives shown in Table 2. The amount of the dye adsorbed was appropriately selected from the range of 0.1 to 10 mmol / m 2 according to the type of the dye.

【0083】3.光電気化学電池の作成 上述のようにして作成した色増感されたTiO2電極基
板(2cm×2cm)をこれと同じ大きさの白金蒸着ガラス
と重ね合わせた(図1参照)。次に、両ガラスの隙間に
毛細管現象を利用して電解液(アセトニトリルとN−メ
チル−2−オキサゾリジノンの体積比90対10の混合
物を溶媒とした沃素0.05モル/リットル、沃化リチウム
0.5モル/リットルの溶液)をしみこませ、TiO2電極
中に導入し、光電気化学電池を得た。本実施例により、
図1に示したとおり、導電性ガラス1(ガラス上に導電
剤層2が設層されたもの)、TiO2電極3、色素層
4、電解液5、白金層6およびガラス7が順に積層され
た光電気化学電池が作成された。
3. Preparation of Photoelectrochemical Cell The sensitized TiO 2 electrode substrate (2 cm × 2 cm) prepared as described above was overlaid with a platinum-deposited glass of the same size (see FIG. 1). Next, an electrolytic solution (0.05 mol / liter of iodine using a mixture of acetonitrile and N-methyl-2-oxazolidinone in a volume ratio of 90:10 as a solvent, lithium iodide 0 (0.5 mol / liter solution) and introduced into a TiO 2 electrode to obtain a photoelectrochemical cell. According to this embodiment,
As shown in FIG. 1, a conductive glass 1 (having a conductive agent layer 2 provided on the glass), a TiO 2 electrode 3, a dye layer 4, an electrolytic solution 5, a platinum layer 6, and a glass 7 are sequentially laminated. A photoelectrochemical cell was created.

【0084】4.光電変換波長と光電変換効率の測定 本発明の光電変換素子の光電変換能をオプテル社製のIP
CE(Incident Photonto Current Conversion Efficienc
y)測定装置によって測定した。それぞれの色素を用いた
光化学電池が最大変換能を示す波長での光電変換効率を
表2にまとめた。
4. Measurement of Photoelectric Conversion Wavelength and Photoelectric Conversion Efficiency
CE (Incident Photonto Current Conversion Efficienc
y) Measured by a measuring device. Table 2 summarizes the photoelectric conversion efficiencies at the wavelengths at which the photochemical cells using the respective dyes show the maximum conversion ability.

【0085】[0085]

【表2】 [Table 2]

【0086】本発明の式(I)の構造を有するいずれの
添加物の溶液で洗浄した電池も添加物なしで洗浄したも
のと比べて高い光電変換特性が認められる。
Batteries washed with the solution of any additive having the structure of the formula (I) of the present invention show higher photoelectric conversion characteristics as compared with those washed without any additive.

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明により高い光電変換特性を有する
色素増感光電変換素子が提供された。
According to the present invention, a dye-sensitized photoelectric conversion element having high photoelectric conversion characteristics is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例で作成した光電気化学電池の構成を示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectrochemical cell prepared in an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導電性ガラス 2 導電剤層 3 TiO2 電極 4 色素層 5 電解液 6 白金層 7 ガラスDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive glass 2 Conductive agent layer 3 TiO 2 electrode 4 Dye layer 5 Electrolyte 6 Platinum layer 7 Glass

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 礼之 神奈川県南足柄市中沼210番地 富士写真 フイルム株式会社内 Fターム(参考) 4H056 CA01 CA02 CA03 CA05 CB01 CB06 CC02 CC08 CD07 CD08 CE03 CE06 DD03 DD04 DD06 DD07 DD19 DD23 DD28 DD29 FA05 5F051 AA14 5H032 AA06 AS16 BB05 BB10 EE16 EE20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor, Reyuki Inoue 210, Nakanuma, Minamiashigara, Kanagawa Prefecture Fuji Photo Film Co., Ltd. F-term (reference) 4H056 CA01 CA02 CA03 CA05 CB01 CB06 CC02 CC08 CD07 CD08 CE03 CE06 DD03 DD04 DD06 DD07 DD19 DD23 DD28 DD29 FA05 5F051 AA14 5H032 AA06 AS16 BB05 BB10 EE16 EE20

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 色素および下記式(I)で表される化合
物を吸着させた半導体微粒子。 【化1】 〔式(I)中、Qはヘテロ環を表し、Qは縮環していて
も置換基を有していてもよい。Lは単結合または二価の
連結基を表す。Zは解離性のプロトンを有する酸性基を
表し、Wは分子の電荷を中和させるのに必要な対イオン
を表す。〕
1. Semiconductor fine particles having a dye and a compound represented by the following formula (I) adsorbed thereon. Embedded image [In the formula (I), Q represents a heterocyclic ring, and Q may be condensed or may have a substituent. L represents a single bond or a divalent linking group. Z represents an acidic group having a dissociable proton, and W represents a counter ion necessary for neutralizing the charge of the molecule. ]
【請求項2】 Qが含窒素ヘテロ環である請求項1の半
導体微粒子。
2. The semiconductor fine particles according to claim 1, wherein Q is a nitrogen-containing heterocyclic ring.
【請求項3】 Qがピロール環、チアゾール環、オキサ
ゾール環、セレナゾール環、イミダゾール環、2-キノリ
ン環、4-キノリン環およびこれらのベンゾ縮環体由来の
核から選ばれる環である請求項2の半導体微粒子。
3. The method according to claim 2, wherein Q is a ring selected from a pyrrole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, a selenazole ring, an imidazole ring, a 2-quinoline ring, a 4-quinoline ring and a nucleus derived from a benzo-fused ring thereof. Semiconductor fine particles.
【請求項4】 Zがカルボン酸またはスルホン酸である
請求項1〜3のいずれかの半導体微粒子。
4. The semiconductor fine particle according to claim 1, wherein Z is a carboxylic acid or a sulfonic acid.
【請求項5】 前記色素がルテニウム錯体色素、フタロ
シアニン系色素およびポリメチン色素から選ばれる色素
である請求項1〜4のいずれかの半導体微粒子。
5. The semiconductor fine particles according to claim 1, wherein said dye is a dye selected from a ruthenium complex dye, a phthalocyanine dye, and a polymethine dye.
【請求項6】 前記半導体微粒子が金属酸化物微粒子で
ある請求項1〜5のいずれかの半導体微粒子。
6. The semiconductor fine particles according to claim 1, wherein said semiconductor fine particles are metal oxide fine particles.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかの半導体微粒子
を用いた光電変換素子。
7. A photoelectric conversion element using the semiconductor fine particles according to claim 1.
【請求項8】 半導体微粒子に色素を吸着する方法であ
って、下記のa)およびb)の少なくともいずれかの方
法により行う、半導体微粒子への色素の吸着方法。 a)吸着させる色素の溶液中に式(I)で表される化合
物を共存させ、この溶液に半導体微粒子を浸漬する。 b)半導体微粒子に色素を吸着した後に、式(I)で表
される化合物を含む溶液に該半導体微粒子を浸漬する。 【化2】 〔式(I)中、Qはヘテロ環を表し、Qは縮環していて
も置換基を有していてもよい。Lは単結合または二価の
連結基を表す。Zは解離性のプロトンを有する酸性基を
表し、Wは分子の電荷を中和させるのに必要な対イオン
を表す。〕
8. A method for adsorbing a dye on semiconductor fine particles, wherein the method is performed by at least one of the following a) and b). a) A compound represented by the formula (I) coexists in a solution of a dye to be adsorbed, and semiconductor fine particles are immersed in this solution. b) After adsorbing the dye on the semiconductor fine particles, the semiconductor fine particles are immersed in a solution containing the compound represented by the formula (I). Embedded image [In the formula (I), Q represents a heterocyclic ring, and Q may be condensed or may have a substituent. L represents a single bond or a divalent linking group. Z represents an acidic group having a dissociable proton, and W represents a counter ion necessary for neutralizing the charge of the molecule. ]
【請求項9】 請求項8の方法により作製した色素吸着
半導体微粒子を用いた光電変換素子。
9. A photoelectric conversion element using the dye-adsorbed semiconductor fine particles produced by the method of claim 8.
【請求項10】 請求項7または9の光電変換素子を用
いた光電気化学電池。
10. A photoelectrochemical cell using the photoelectric conversion element according to claim 7.
JP11027621A 1999-02-04 1999-02-04 Pigment adsorbing semiconductor fine grain, pigment adsorbing method to semiconductor fine grain, optoelectronic transducer element and optoelectronic chemical cell Pending JP2000228233A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11027621A JP2000228233A (en) 1999-02-04 1999-02-04 Pigment adsorbing semiconductor fine grain, pigment adsorbing method to semiconductor fine grain, optoelectronic transducer element and optoelectronic chemical cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11027621A JP2000228233A (en) 1999-02-04 1999-02-04 Pigment adsorbing semiconductor fine grain, pigment adsorbing method to semiconductor fine grain, optoelectronic transducer element and optoelectronic chemical cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000228233A true JP2000228233A (en) 2000-08-15

Family

ID=12226029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11027621A Pending JP2000228233A (en) 1999-02-04 1999-02-04 Pigment adsorbing semiconductor fine grain, pigment adsorbing method to semiconductor fine grain, optoelectronic transducer element and optoelectronic chemical cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000228233A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002075474A (en) * 2000-08-25 2002-03-15 Fuji Photo Film Co Ltd Photoelectric conversion element and photocell
KR100697511B1 (en) * 2003-10-21 2007-03-20 삼성전자주식회사 Photocurable Semiconductor Nanocrystal, Photocurable Composition for Pattern Formation of Semiconductor Nanocrystal and Method of Patterning Nanocrystal using the same
JP2007103338A (en) * 2005-09-06 2007-04-19 Gifu Univ Sensitizing dye used for dye-sensitized photoelectric transfer element, and solar cell using the sensitizing dye
WO2008004580A1 (en) 2006-07-05 2008-01-10 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Dye-sensitized solar cell
JP2014514708A (en) * 2011-04-04 2014-06-19 ポステック アカデミー‐インダストリー ファウンデーション Dye-sensitized solar cell including ionic layer and method for producing the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002075474A (en) * 2000-08-25 2002-03-15 Fuji Photo Film Co Ltd Photoelectric conversion element and photocell
KR100697511B1 (en) * 2003-10-21 2007-03-20 삼성전자주식회사 Photocurable Semiconductor Nanocrystal, Photocurable Composition for Pattern Formation of Semiconductor Nanocrystal and Method of Patterning Nanocrystal using the same
US8758864B2 (en) 2003-10-21 2014-06-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Photosensitive semiconductor nanocrystals, photosensitive composition comprising semiconductor nanocrystals and method for forming semiconductor nanocrystal pattern using the same
JP2007103338A (en) * 2005-09-06 2007-04-19 Gifu Univ Sensitizing dye used for dye-sensitized photoelectric transfer element, and solar cell using the sensitizing dye
WO2008004580A1 (en) 2006-07-05 2008-01-10 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Dye-sensitized solar cell
JP2014514708A (en) * 2011-04-04 2014-06-19 ポステック アカデミー‐インダストリー ファウンデーション Dye-sensitized solar cell including ionic layer and method for producing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000294306A (en) Photoelectric converting element and photoelectric chemical battery
EP1083582A2 (en) Dye sensitized photoelectrochemical cell
JP2000268892A (en) Photoelectric transducer and photo-cell
JP2002105346A (en) Metal complex dye, photoelectric conversion element and photocell
JP2001256828A (en) Electrolytic composite matter, photoelectronic conversion element, and photovoltaicchemical cell
JP2002008741A (en) Photoelectric conversion element and photocell
JP2003187881A (en) Photoelectric conversion element, method for manufacturing the same, and photoelectric cell
JP2000223167A (en) Photoelectric conversion element, and photoelectric chemical battery
JP4763120B2 (en) Photoelectric conversion element and photovoltaic cell using the same
JP4970641B2 (en) Photoelectric conversion element and photovoltaic cell using the same
JP2002222968A (en) Photoelectric converter and photoelectrochemical cell
JP2001143771A (en) Photoelectric transducer and photoelectric cell
JP4460686B2 (en) Photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell
JP2001035253A (en) Electrolyte composition, photoelectric transfer element and photo-electrochemical battery
JP4100491B2 (en) Semiconductor fine particle layer, photoelectric conversion element and photovoltaic cell
JP4521737B2 (en) Solar power plant
JP4247810B2 (en) Photoelectric conversion element and photovoltaic cell
JP4578695B2 (en) Method for creating photoelectric conversion element
JP2000228233A (en) Pigment adsorbing semiconductor fine grain, pigment adsorbing method to semiconductor fine grain, optoelectronic transducer element and optoelectronic chemical cell
JP2001035552A (en) Electrolyte composition, photoelectric converting element and photoelectric chemical battery
JP4072891B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion element and photovoltaic cell
JP2002042909A (en) Photoelectric conversion element and photocell
JP2000235874A (en) Photoelectric conversion element and photo electrochemical battery
JP2001067931A (en) Electrolyte composition, photoelectric conversion element and photoelectrochemical battery
JP2001236999A (en) Photoelectric transducer element and photocell