JP2003346925A - Photoelectric converting element - Google Patents

Photoelectric converting element

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JP2003346925A
JP2003346925A JP2002150014A JP2002150014A JP2003346925A JP 2003346925 A JP2003346925 A JP 2003346925A JP 2002150014 A JP2002150014 A JP 2002150014A JP 2002150014 A JP2002150014 A JP 2002150014A JP 2003346925 A JP2003346925 A JP 2003346925A
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substituent
alkyl
photoelectric converting
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偉俊 三浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric converting element having superior photoelectric converting characteristic. <P>SOLUTION: This photoelectric converting element uses at least one kind of pigment represented by formula (1) as a photoelectric converting material. In the formula (1), R<SB>1</SB>is H, alkyl, alkoxy, alkylchio or heterocyclic residue, respectively optionally having a substituent, R<SB>2</SB>is alkyl, optionally having a substituent, R<SB>3</SB>-R<SB>6</SB>are H, alkyl, alkoxy, alkylthio, aryl or heterocyclic residue, respectively optionally having a substituent, R<SB>7</SB>, R<SB>8</SB>are substituents having an acid group, A-part and B-part are heterocycle forming five-seven-membered rings with carbonyl and amino substituted for R<SB>7</SB>or R<SB>8</SB>, X<SB>1</SB>is O or S, X<SB>2</SB>is O, S, dicyanomethylene or cyano acetic acid, n is integer of 0-2, m is integer of 0-2, and carbon - carbon double bond may be E-type or Z-type. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、一般式(1)に示
される色素を光電変換材料として用いた光電変換素子に
関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photoelectric conversion element using a dye represented by the general formula (1) as a photoelectric conversion material.

【0002】[0002]

【従来の技術】大量の化石燃料の使用で引き起こされる
CO2濃度増加による地球温暖化、更に人口増加に伴う
エネルギー需要の増大は、人類の存亡にまで関わる問題
と認識されている。そのため近年、無限で有害物質を発
生しない太陽光の利用が精力的に検討されている。この
クリーンエネルギー源である太陽光利用として現在実用
化されているものは住宅用の単結晶シリコン、多結晶シ
リコン、アモルファスシリコンおよびテルル化カドミウ
ムやセレン化インジウム銅等の無機系太陽電池が挙げら
れる。
2. Description of the Related Art Global warming caused by an increase in the concentration of CO 2 caused by the use of a large amount of fossil fuels and an increase in energy demand due to an increase in population are recognized as problems related to the survival of mankind. Therefore, in recent years, the use of sunlight that is infinite and does not generate harmful substances has been vigorously studied. As the clean energy source, the solar cell which is currently in practical use includes residential single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, and inorganic solar cells such as cadmium telluride and indium copper selenide.

【0003】しかしながら、これらの太陽電池に用いら
れているシリコンは、非常に純度の高いものが必要とさ
れ、当然精製の工程は複雑でプロセス数も多く、高い製
造コストがかかる。このように無機材料の太陽光発電は
コスト面でも、ユーザーへのペイバックが長い点でも不
利であり、普及するためには問題があった。
[0003] However, silicon used in these solar cells needs to be very high in purity, and of course, the purification process is complicated, the number of processes is large, and high production cost is required. As described above, the photovoltaic power generation using the inorganic material is disadvantageous in terms of cost and long payback to the user, and there is a problem in spreading the photovoltaic power generation.

【0004】一方、有機材料を使う太陽電池も多くのも
のが提案されている。有機太陽電池としては、p型有機
半導体と仕事関数の小さい金属を接合させるショットキ
ー型光電変換素子、p型有機半導体とn型無機半導体、
あるいはp型有機半導体と電子受容性有機化合物を接合
させるヘテロ接合型光電変換素子等があり、利用される
有機半導体は、クロロフィル、ペリレン等の合成色素や
顔料、ポリアセチレン等の導電性高分子材料、またはそ
れらの複合材料等である。これらを真空蒸着法、キャス
ト法、またはディッピング法等により、薄膜化し電池材
料が構成されている。有機材料は低コスト、大面積化が
容易等の長所もあるが、変換効率は1%以下と低いもの
が多く、また耐久性も悪いという問題もあった。
On the other hand, many solar cells using an organic material have been proposed. As an organic solar cell, a Schottky type photoelectric conversion element for joining a p-type organic semiconductor and a metal having a small work function, a p-type organic semiconductor and an n-type inorganic semiconductor,
Alternatively, there is a heterojunction type photoelectric conversion element or the like that joins a p-type organic semiconductor and an electron-accepting organic compound, and the organic semiconductor to be used is a synthetic dye or pigment such as chlorophyll or perylene, a conductive polymer material such as polyacetylene, Or a composite material thereof. These are made into a thin film by a vacuum evaporation method, a casting method, a dipping method, or the like to form a battery material. Organic materials have advantages such as low cost and easy area enlargement, but many have low conversion efficiencies of 1% or less and have poor durability.

【0005】こうした状況の中で、Nature(第353巻、P7
37、1991)および米国特許4927721号明細書に報告された
「色素増感された半導体微粒子を使う光電変換素子およ
び太陽電池」は画期的であった。この文献には電池作製
に必要な材料および製造技術も開示されている。提案さ
れた電池は、グレッツェル型と呼ばれ、ルテニウム錯体
で分光増感された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。この方式の利点は酸化チタン等
の安価な酸化物半導体を高純度まで精製する必要がない
こと、従って安価で、更に利用できる光は広い可視光領
域にまでわたっており、可視光成分の多い太陽光を有効
に電気へ変換できることである。
Under these circumstances, Nature (Vol. 353, P7
"Photoelectric conversion elements and solar cells using dye-sensitized semiconductor fine particles" reported in U.S. Pat. This document also discloses materials and manufacturing techniques required for battery fabrication. The proposed battery is a wet type solar cell called a Grettzel type, which uses a titanium oxide porous thin film spectrally sensitized with a ruthenium complex as a working electrode. The advantage of this method is that it is not necessary to purify inexpensive oxide semiconductors such as titanium oxide to a high degree of purity. Therefore, it is inexpensive, and the available light extends over a wide visible light range. The ability to convert light into electricity effectively.

【0006】反面、非常に高価なルテニウム錯体が使わ
れており、コスト面で改良が求められている。高価なル
テニウム錯体を安価なシアニン等の有機色素へ変更する
ことが出来れば、この問題は解決出来る。この電池の色
素として検討されたシアニン色素としては、特開平11
−238905号公報、特開平11−214731号公
報、特開2001−52766号公報に記載されている
ものが挙げられる。しかしながら、これらシアニン色素
は酸化チタンへの吸着が低く、また経時安定性にも問題
があり、現状では高い増感効果を得るには至っていな
い。
On the other hand, a very expensive ruthenium complex is used, and improvement in cost is required. This problem can be solved if the expensive ruthenium complex can be changed to an inexpensive organic dye such as cyanine. The cyanine dyes studied as dyes for this battery include those described in
JP-A-238905, JP-A-11-214731, and JP-A-2001-52766. However, these cyanine dyes have low adsorption to titanium oxide and also have a problem in stability over time, so that at present, a high sensitizing effect has not been obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は高性能
の光電変換素子を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high-performance photoelectric conversion element.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成すべく鋭意検討した結果、前記一般式(1)で示さ
れる色素の少なくとも1種を光電変換材料として用いる
ことによって目標達成する事が出来た。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, at least one of the dyes represented by the general formula (1) is used as a photoelectric conversion material. Things were done.

【0009】[0009]

【化2】 Embedded image

【0010】一般式(1)において、R1は水素原子、
アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルチオ
基、ヘテロ環残基を示し、それぞれ置換基を有していて
もよい。R2はアルキル基を示し、置換基を有していて
もよい。R3〜R6は、水素原子、アルキル基、アルコキ
シ基、アルキルチオ基、アリール基、ヘテロ環残基を示
し、それぞれ置換基を有していてもよい。R7、R8は酸
性基を有する置換基を示し、A部、B部はカルボニル基
及びR7あるいはR8を置換するアミノ基と共に5〜7員
環を形成する複素環を示す。X1は酸素原子、硫黄原子
を示し、X2は酸素原子、硫黄原子、ジシアノメチレン
基、シアノ酢酸基を示す。nは0〜2の整数を示し、m
は0〜2の整数を示す。炭素−炭素二重結合は、E型、
またはZ型の何れであってもよい。
In the general formula (1), R 1 is a hydrogen atom,
It represents an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an alkylthio group, or a heterocyclic residue, each of which may have a substituent. R 2 represents an alkyl group, which may have a substituent. R 3 to R 6 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, or a heterocyclic residue, each of which may have a substituent. R 7 and R 8 each represent a substituent having an acidic group, and A and B parts represent a carbonyl group and a heterocyclic ring which forms a 5- to 7-membered ring together with an amino group which substitutes R 7 or R 8 . X 1 represents an oxygen atom or a sulfur atom, and X 2 represents an oxygen atom, a sulfur atom, a dicyanomethylene group, or a cyanoacetate group. n represents an integer of 0 to 2;
Represents an integer of 0 to 2. The carbon-carbon double bond is E-form,
Or, it may be any of Z type.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】ここで、R1の具体例としては、
水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基等のア
ルキル基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、メ
トキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、メチルチオ
基、イソプロピルチオ基等のアルキルチオ基、フリル
基、チエニル基、インドリル基等のヘテロ環残基を挙げ
ることができる。また、R1は置換基を有していてもよ
く、その置換基の具体例としては、上述のアルキル基、
上述のアルコキシ基、塩素、臭素等のハロゲン原子、ジ
メチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のジ置換アミノ
基、上述のアリール基、上述の複素環、カルボキシル
基、カルボキシメチル基のようなカルボキシアルキル
基、スルホニルプロピル基のようなスルホニルアルキル
基、リン酸基、ヒドロキサム酸基等の酸性基、シアノ
基、ニトロ基、トリフルオロメチル基等の電子吸引性基
を挙げることができる。R2の具体例としては、上述の
アルキル基を挙げることができる。また、R2は置換基
を有していてもよく、その置換基の具体例としては、上
述のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のアリール
基、上述のヘテロ環残基を挙げることができる。R3
6の具体例としては、水素原子、上述のアルキル基、
上述のアルコキシ基、メチルチオ基、イソプロピルチオ
基等のアルキルチオ基、上述のアリール基、上述のヘテ
ロ環基を挙げることができる。また、R3〜R6は置換基
を有していてもよく、その置換基の具体例としては上述
のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のアルキルチ
オ基、上述のハロゲン原子、上述のジ置換アミノ基、上
述のアリール基、上述の複素環、上述の電子吸引性基を
挙げることができる。R7、及びR8の具体例としては上
述の酸性基を挙げることができる。X1の具体例として
は酸素原子、硫黄原子を挙げることができ、X2の具体
例としては酸素原子、硫黄原子、ジシアノメチレン基、
シアノ酢酸基を挙げることができる。A部、及びB部の
具体例としては、下記(2)〜(5)に示す化合物を挙
げることができ、R9の具体例はR7、並びにR8と同一
のものを示す。しかし、これらの具体例は限定されるも
のではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Here, specific examples of R 1 include:
Hydrogen atom, methyl group, ethyl group, alkyl group such as isopropyl group, phenyl group, aryl group such as naphthyl group, methoxy group, alkoxy group such as ethoxy group, methylthio group, alkylthio group such as isopropylthio group, furyl group, Examples include heterocyclic residues such as a thienyl group and an indolyl group. R 1 may have a substituent, and specific examples of the substituent include the above-described alkyl group,
The above-mentioned alkoxy group, chlorine, halogen atoms such as bromine, dimethylamino group, di-substituted amino group such as diphenylamino group, the above-mentioned aryl group, the above-mentioned heterocycle, carboxyl group, carboxyalkyl group such as carboxymethyl group, Examples include a sulfonylalkyl group such as a sulfonylpropyl group, an acidic group such as a phosphoric acid group and a hydroxamic acid group, and an electron-withdrawing group such as a cyano group, a nitro group, and a trifluoromethyl group. Specific examples of R 2 include the above-described alkyl groups. Further, R 2 may have a substituent, and specific examples of the substituent include the above-mentioned alkyl group, the above-mentioned alkoxy group, the above-mentioned aryl group, and the above-mentioned heterocyclic residue. . R 3 ~
Specific examples of R 6 include a hydrogen atom, the above-described alkyl group,
Examples include the above-described alkylthio groups such as the above-described alkoxy group, methylthio group, and isopropylthio group, the above-described aryl group, and the above-described heterocyclic group. R 3 to R 6 may have a substituent, and specific examples of the substituent include the above-mentioned alkyl group, the above-mentioned alkoxy group, the above-mentioned alkylthio group, the above-mentioned halogen atom, and the above-mentioned di-substitution. Examples include an amino group, the above-mentioned aryl group, the above-mentioned heterocyclic ring, and the above-mentioned electron-withdrawing group. Specific examples of R 7 and R 8 include the above-mentioned acidic groups. Specific examples of X 1 include an oxygen atom and a sulfur atom, and specific examples of X 2 include an oxygen atom, a sulfur atom, a dicyanomethylene group,
A cyanoacetic acid group can be mentioned. Specific examples of Part A and Part B include the compounds shown in the following (2) to (5), and specific examples of R 9 are the same as R 7 and R 8 . However, these specific examples are not limited.

【0012】[0012]

【化3】 Embedded image

【0013】次に、本発明の色素の具体例をA−1〜A
−24に挙げるが、これらに限定されるものではない。
Next, specific examples of the dye of the present invention will be described with reference to A-1 to A
-24, but is not limited thereto.

【0014】[0014]

【化4】 Embedded image

【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】本発明の光電変換素子は、導電性支持体、
導電性支持体上に設置した色素によって増感された半導
体層、電荷移動層及び対極からなる。感光層は単層構成
でも積層構成でもよく、目的に応じて設計される。ま
た、導電性支持体の導電層と感光層の境界、感光層と移
動層の境界等、この素子における境界においては、各層
の構成成分は相互に拡散、または混合していてもよい。
The photoelectric conversion element of the present invention comprises a conductive support,
It consists of a semiconductor layer sensitized by a dye placed on a conductive support, a charge transfer layer, and a counter electrode. The photosensitive layer may have a single-layer structure or a laminated structure, and is designed according to the purpose. Further, at the boundary of the element, such as the boundary between the conductive layer and the photosensitive layer of the conductive support, or the boundary between the photosensitive layer and the moving layer, the components of each layer may be mutually diffused or mixed.

【0020】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、または表面に導電剤を含む導
電層を有するガラスもしくはプラスチックの支持体を用
いることができる。後者の場合、導電剤としては白金、
金、銀、銅、アルミニウム等の金属、炭素、あるいはイ
ンジウム−スズ複合酸化物(以降「ITO」と略記す
る)、フッ素をドーピングした酸化スズ等の金属酸化物
(以降「FTO」と略記する)等が挙げられる。導電性
支持体は、光を10%以上透過する透明性を有している
ことが好ましく、50%以上透過することがより好まし
い。この中でも、ITOやFTOからなる導電層をガラ
ス上に堆積した導電性ガラスが特に好ましい。
As the conductive support, there can be used a support having a conductive property itself, such as a metal, or a glass or plastic support having a conductive layer containing a conductive agent on the surface. In the latter case, the conductive agent is platinum,
Metals such as gold, silver, copper, and aluminum, carbon, or indium-tin composite oxide (hereinafter abbreviated as “ITO”), and metal oxides such as tin oxide doped with fluorine (hereinafter abbreviated as “FTO”) And the like. The conductive support preferably has transparency of transmitting 10% or more of light, and more preferably transmits 50% or more of light. Among them, conductive glass in which a conductive layer made of ITO or FTO is deposited on glass is particularly preferable.

【0021】透明導電性基板の抵抗を下げる目的で、金
属リード線を用いてもよい。金属リード線の材質はアル
ミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属が好ま
しい。金属リード線は、透明基板に蒸着、スパッタリン
グ等で設置し、その上にITOやFTOを設けたり、あ
るいは透明導電層上に金属リード線を設置する方法があ
る。
For the purpose of lowering the resistance of the transparent conductive substrate, metal leads may be used. The material of the metal lead wire is preferably a metal such as aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel. The metal lead wire may be provided on a transparent substrate by vapor deposition, sputtering, or the like, and ITO or FTO may be provided thereon, or a metal lead wire may be provided on a transparent conductive layer.

【0022】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に代表
されるような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
ゲニドとしては好ましくはチタン、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、あるい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
リウム砒素、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、ニオブ酸カリウム等が挙げられる。
As the semiconductor, in addition to a simple semiconductor such as silicon or germanium, a compound semiconductor represented by a metal chalcogenide, a compound having a perovskite structure, or the like can be used. Preferably, the metal chalcogenide is titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum,
Vanadium, niobium, or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead, silver, antimony, bismuth sulfide, cadmium, lead selenide, cadmium telluride, and the like can be given. Other compound semiconductors include zinc,
Examples include phosphides such as 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,
Examples thereof include calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, and potassium niobate.

【0023】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、原材料確保等の点では多結晶が好まし
く、その半導体の粒径は4nm以上、1μm以下である
ことが好ましい。
The semiconductor used in the present invention may be single crystal or polycrystal. A single crystal is preferable as the conversion efficiency, but a polycrystal is preferable in terms of manufacturing cost, securing of raw materials, and the like, and the semiconductor preferably has a particle diameter of 4 nm or more and 1 μm or less.

【0024】導電性支持体上に半導体層を形成する方法
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、ゾル−ゲル法等があ
る。その分散液の作製方法としては、前述のゾル−ゲル
法、乳鉢等で機械的に粉砕する方法、ミルを使って粉砕
しながら分散する方法、あるいは半導体を合成する際に
溶媒中で微粒子として析出させ、そのまま使用する方法
等が挙げられる。
As a method of forming a semiconductor layer on a conductive support, there are a method of applying a dispersion or colloid solution of semiconductor fine particles on the conductive support, a sol-gel method, and the like. As a method for preparing the dispersion, the above-mentioned sol-gel method, a method of mechanically pulverizing with a mortar, a method of dispersing while pulverizing using a mill, or precipitating as fine particles in a solvent when synthesizing a semiconductor. And then use it as it is.

【0025】機械的粉砕、あるいはミルを使用して粉砕
して作製する分散液の場合、少なくとも半導体微粒子単
独、あるいは半導体微粒子と結着樹脂とを水あるいは有
機溶剤に分散して形成される。用いられる結着樹脂とし
ては、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メ
タクリル酸エステル等によるビニル化合物の重合体や共
重合体、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホ
ン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマ
ール樹脂、ポリエステル樹脂、セルロースエステル樹
脂、セルロースエーテル樹脂、ウレタン樹脂、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリア
リレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等を用
いることができる。
A dispersion prepared by mechanical pulverization or pulverization using a mill is formed by dispersing at least semiconductor fine particles alone or semiconductor fine particles and a binder resin in water or an organic solvent. Examples of the binder resin used include polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylates, and methacrylates, silicone resins, phenoxy resins, polysulfone resins, polyvinyl butyral resins, polyvinyl formal resins, and polyesters. Resins, cellulose ester resins, cellulose ether resins, urethane resins, phenol resins, epoxy resins, polycarbonate resins, polyarylate resins, polyamide resins, polyimide resins, and the like can be used.

【0026】好ましい溶媒としては、水、メタノール、
エタノール、あるいはイソプロピルアルコール等のアル
コール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、あるい
はメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸エチ
ル、酢酸エチル、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル
系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラ
ヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサン等の
エーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,
N−ジメチルアセトアミド、あるいはN−メチル−2−
ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロ
ホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタ
ン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベ
ンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブ
ロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナ
フタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタ
ン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエ
ン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘ
キサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−
キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはク
メン等の炭化水素系溶媒を挙げることができる。これら
は単独、あるいは2種以上の混合溶媒として用いること
ができる。
Preferred solvents are water, methanol,
Ethanol, alcohol solvents such as isopropyl alcohol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl formate, ethyl acetate, or n-butyl acetate, diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, Ether solvents such as dioxolan or dioxane; N, N-dimethylformamide;
N-dimethylacetamide or N-methyl-2-
Amide solvents such as pyrrolidone, halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, and 1-chloronaphthalene System solvent, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-
Examples thereof include hydrocarbon solvents such as xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene. These can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

【0027】得られた分散液の塗布方法としては、ロー
ラ法、ディップ法、エアナイフ法、ブレード法、ワイヤ
ーバー等、スライドホッパ法、エクストルージョン法、
カーテン法、スピン法、あるいはスプレー法が好まし
い。
As a method of applying the obtained dispersion, a roller method, a dipping method, an air knife method, a blade method, a wire bar, a slide hopper method, an extrusion method,
A curtain method, a spin method, or a spray method is preferred.

【0028】更に半導体層は、単層に限定する必要はな
い。粒径の異なる半導体微粒子の分散液を多層塗布した
り、種類の異なる半導体や、樹脂、添加剤の組成が異な
る塗布層を多層塗布することもできる。また、一度の塗
布で膜厚が不足する場合には多層塗布は有効な手段であ
る。
Further, the semiconductor layer need not be limited to a single layer. It is also possible to apply a multi-layer coating of a dispersion of semiconductor fine particles having different particle diameters, or to apply a multi-layer coating of coating layers having different compositions of semiconductors, resins, and additives of different types. In addition, when the film thickness is insufficient by one application, the multi-layer application is an effective means.

【0029】一般的に、半導体層の膜厚が増大するほど
単位投影面積当たりの担持色素量も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も増えるため
に電荷の再結合も多くなってしまう。従って、半導体層
には0.1〜100μmが好ましく、1〜30μmがよ
り好ましい。
In general, as the film thickness of the semiconductor layer increases, the amount of dye carried per unit projected area also increases, so that the light capture rate increases. However, the diffusion distance of generated electrons also increases, so that charge recombination occurs. Will also increase. Therefore, the thickness of the semiconductor layer is preferably 0.1 to 100 μm, and more preferably 1 to 30 μm.

【0030】半導体微粒子は導電性支持体上に塗布した
後、加熱処理してもしなくともよいが、粒子同士の電子
的コンタクト及び塗膜強度の向上や支持体との密着性向
上の点から、加熱処理することが好ましい。その際の加
熱処理温度は40〜700℃が好ましく、100〜60
0℃がより好ましい。また、加熱処理時間は5分〜20
時間が好ましく、10分〜10時間がより好ましい。た
だし、加熱処理は支持体が損傷しない温度以下で行う必
要があり、支持体にポリマーフィルムを用いる場合は劣
化の原因となるため好ましくない。
The semiconductor fine particles may or may not be subjected to a heat treatment after being coated on the conductive support. However, from the viewpoint of improving the electronic contact between the particles and the coating strength and the adhesion to the support, Heat treatment is preferred. The heat treatment temperature at that time is preferably 40 to 700 ° C, and 100 to 60 ° C.
0 ° C. is more preferred. The heat treatment time is 5 minutes to 20 minutes.
Time is preferred, and 10 minutes to 10 hours is more preferred. However, the heat treatment needs to be performed at a temperature below the temperature at which the support is not damaged, and when a polymer film is used for the support, it is not preferable because it causes deterioration.

【0031】半導体微粒子は多くの色素を吸着できるよ
うに表面積の大きなものが好ましい。このため半導体層
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、100倍以上で
あることがより好ましい。
The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many dyes can be adsorbed. Therefore, the surface area when the semiconductor layer is coated on the support is preferably at least 10 times, more preferably at least 100 times the projected area.

【0032】本発明の光電変換素子における色素は、一
般式(1)で示される色素を光電変換材料として用い
る。
As the dye in the photoelectric conversion device of the present invention, a dye represented by the general formula (1) is used as a photoelectric conversion material.

【0033】半導体層に色素を吸着させる方法として
は、色素溶液中あるいは色素分散液中に半導体微粒子を
含有する作用電極を浸漬するか、色素溶液あるいは分散
液を半導体層に塗布して吸着させる方法を用いることが
できる。前者の場合、浸漬法、ディップ法、ローラ法、
エアーナイフ法等を用いることができ、後者の場合は、
ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージ
ョン法、カーテン法、スピン法、スプレー法等を用いる
ことができる。
As a method of adsorbing a dye on a semiconductor layer, a method of immersing a working electrode containing semiconductor fine particles in a dye solution or a dye dispersion, or applying a dye solution or a dispersion to the semiconductor layer and adsorbing the dye. Can be used. In the former case, dipping, dip, roller,
The air knife method can be used, and in the latter case,
A wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, a spray method, and the like can be used.

【0034】色素を吸着する際、縮合剤を併用してもよ
い。縮合剤は、無機物表面に物理的あるいは化学的に色
素を結合すると思われる触媒的作用をするもの、または
化学量論的に作用し、化学平衡を有利に移動させるもの
の何れであってもよい。更に、縮合助剤としてチオー
ル、あるいはヒドロキシ化合物を添加してもよい。
When the dye is adsorbed, a condensing agent may be used in combination. The condensing agent may be one that acts as a catalyst, which seems to physically or chemically bind the dye to the inorganic surface, or one that acts stoichiometrically to shift the chemical equilibrium advantageously. Further, a thiol or a hydroxy compound may be added as a condensation aid.

【0035】色素を溶解させる溶媒は、水、メタノー
ル、エタノール、あるいはイソプロピルアルコール等の
アルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、あ
るいはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸
エチル、酢酸エチル、あるいは酢酸n−ブチル等のエス
テル系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テ
トラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサン
等のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、
N,N−ジメチルアセトアミド、あるいはN−メチル−
2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、ク
ロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエ
タン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロ
ベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、
ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロ
ナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタ
ン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエ
ン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘ
キサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−
キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはク
メン等の炭化水素系溶媒を挙げることができ、これらは
単独、あるいは2種以上の混合として用いることができ
る。が本発明では好ましい。
Solvents for dissolving the dye include water, alcohol solvents such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate and n-butyl acetate. An ester solvent such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolan or dioxane; N, N-dimethylformamide;
N, N-dimethylacetamide or N-methyl-
Amide solvents such as 2-pyrrolidone, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene,
Bromobenzene, iodobenzene, or a halogenated hydrocarbon solvent such as 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-
Examples thereof include hydrocarbon solvents such as xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene, and these can be used alone or as a mixture of two or more. Is preferred in the present invention.

【0036】これらを用い、色素を吸着する際の温度と
しては、−50℃以上、200℃以下が好ましい。ま
た、この吸着は攪拌しながら行っても構わない。攪拌す
る場合の方法としては、スターラー、ボールミル、ペイ
ントコンディショナー、サンドミル、アトライター、デ
ィスパーザー、あるいは超音波分散等が挙げられるが、
これらに限定されるものではない。吸着に要する時間
は、5秒以上、1000時間以下が好ましく、10秒以
上、500時間以下がより好ましく、1分以上、150
時間が更に好ましい。
The temperature at which the dye is adsorbed using these is preferably from -50 ° C to 200 ° C. This adsorption may be performed while stirring. Examples of the method of stirring include a stirrer, a ball mill, a paint conditioner, a sand mill, an attritor, a disperser, and an ultrasonic dispersion.
It is not limited to these. The time required for adsorption is preferably from 5 seconds to 1,000 hours, more preferably from 10 seconds to 500 hours, and more preferably from 1 minute to 150 hours.
Time is more preferred.

【0037】本発明の電荷移動層としては、酸化還元対
を有機溶媒に溶解した電解液、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ックスに含浸したゲル電
解質、酸化還元対を含有する溶融塩、固体電解質、有機
正孔輸送材料等を用いることができる。
As the charge transfer layer of the present invention, an electrolyte in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, a gel electrolyte in which a liquid in which a redox couple is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix, and a molten electrolyte containing a redox couple Salts, solid electrolytes, organic hole transport materials, and the like can be used.

【0038】本発明で使用される電解液は、電解質、溶
媒、及び添加物から構成されることが好ましい。好まし
い電解質はヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化
カリウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化カルシウム等の金属
ヨウ化物−ヨウ素の組み合わせ、テトラアルキルアンモ
ニウムヨ−ダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾ
リウムヨーダイド等の4級アンモニウム化合物のヨウ素
塩−ヨウ素の組み合わせ、臭化リチウム、臭化ナトリウ
ム、臭化カリウム、臭化セシウム、臭化カルシウム等の
金属臭化物−臭素の組み合わせ、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等の4級ア
ンモニウム化合物の臭素塩−臭素の組み合わせ、フェロ
シアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシ
ニウムイオン等の金属錯体、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等のイオウ化合
物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノン等が挙げら
れる。上述の電解質は単独の組み合わせであっても混合
であってもよい。また、電解質として、室温で溶融状態
の塩を用いることもできる。この溶融塩を用いた場合
は、特に溶媒を用いなくともよい。
The electrolyte used in the present invention is preferably composed of an electrolyte, a solvent, and additives. Preferred electrolytes include metal iodide-iodine combinations such as lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide and calcium iodide, and tetraalkylammonium iodides, pyridinium iodides and imidazolium iodides. Combination of iodine salt of quaternary ammonium compound-iodine, combination of metal bromide-bromine such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide, calcium bromide, and quaternary such as tetraalkylammonium bromide and pyridinium bromide Combination of bromine salt and bromine of ammonium compound, metal complex such as ferrocyanate-ferricyanate, ferrocene-ferricinium ion, sulfur compound such as sodium polysulfide, alkylthiol-alkyldisulfide, viologen Dye, hydroquinone - quinones, and the like. The above-mentioned electrolytes may be a single combination or a mixture. Further, a salt in a molten state at room temperature can be used as the electrolyte. When this molten salt is used, it is not necessary to use a solvent.

【0039】電解液における電解質濃度は、0.05〜
20Mが好ましく、0.1〜15Mが更に好ましい。電
解液に用いる溶媒としては、エチレンカーボネート、プ
ロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒、3−メ
チル−2−オキサゾリジノン等の複素環化合物、ジオキ
サン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキ
ルエーテル等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノー
ル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等
のアルコール系溶媒、アセトニトリル、ベンゾニトリル
等のニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド、スルホラ
ン等の非プロトン性極性溶媒等が好ましい。また、t−
ブチルピリジン、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。
The electrolyte concentration in the electrolyte is 0.05 to
20M is preferable, and 0.1-15M is more preferable. Examples of the solvent used for the electrolytic solution include carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, ether solvents such as dioxane, diethyl ether and ethylene glycol dialkyl ether, methanol, and ethanol. Preferred are alcohol solvents such as polypropylene glycol monoalkyl ether, nitrile solvents such as acetonitrile and benzonitrile, and aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide and sulfolane. Also, t-
Basic compounds such as butylpyridine, 2-picoline and 2,6-lutidine can also be added.

【0040】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させることもでき
る。ポリマー添加によりゲル化させる場合の好ましいポ
リマーとしては、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビ
ニリデン等を挙げることができる。オイルゲル化剤添加
によりゲル化させる場合の好ましいゲル化剤としては、
ジベンジルデン−D−ソルビトール、コレステロール誘
導体、アミノ酸誘導体、トランス−(1R,2R)−
1,2−シクロヘキサンジアミンのアルキルアミド誘導
体、アルキル尿素誘導体、N−オクチル−D−グルコン
アミドベンゾエート、双頭型アミノ酸誘導体、4級アン
モニウム誘導体等を挙げることができる。
In the present invention, the electrolyte may be gelled 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. Preferable polymers when gelling by adding a polymer include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride and the like. Preferred gelling agents when gelling by adding an oil gelling agent include:
Dibenzylden-D-sorbitol, cholesterol derivative, amino acid derivative, trans- (1R, 2R)-
Examples thereof include an alkylamide derivative of 1,2-cyclohexanediamine, an alkylurea derivative, N-octyl-D-gluconamide benzoate, a double-headed amino acid derivative, and a quaternary ammonium derivative.

【0041】多官能モノマーによって重合する場合の好
ましいモノマーとしては、ジビニルベンゼン、エチレン
グルコールジメタクリレート、エチレングリコールジア
クリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、
トリエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリ
スリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパン
トリアクリレート等を挙げることができる。更に、アク
リルアミド、メチルアクリレート等のアクリル酸やα−
アルキルアクリル酸から誘導されるエステル類やアミド
類、マレイン酸ジメチル、フマル酸ジエチル等のマレイ
ン酸やフマル酸から誘導されるエステル類、ブタジエ
ン、シクロペンタジエン等のジエン類、スチレン、p−
クロロスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウム等の芳
香族ビニル化合物、ビニルエステル類、アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、含窒素複素環を有するビニル
化合物、4級アンモニウム塩を有するビニル化合物、N
−ビニルホルムアミド、ビニルスルホン酸、ビニリデン
フルオライド、ビニルアルキルエーテル類、N−フェニ
ルマレイミド等の単官能モノマーを含有してもよい。モ
ノマー全量に占める多官能性モノマーは、0.5〜70
質量%が好ましく、1.0〜50質量%がより好まし
い。
When polymerizing with a polyfunctional monomer, preferred monomers include divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate,
Examples thereof include triethylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, and trimethylolpropane triacrylate. Further, acrylic acid such as acrylamide and methyl acrylate and α-
Esters and amides derived from alkyl acrylic acid, esters derived from maleic acid and fumaric acid such as dimethyl maleate and diethyl fumarate, dienes such as butadiene and cyclopentadiene, styrene and p-
Aromatic vinyl compounds such as chlorostyrene and sodium styrene sulfonate, vinyl esters, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl compounds having a nitrogen-containing heterocyclic ring, vinyl compounds having a quaternary ammonium salt, N
-Monofunctional monomers such as vinyl formamide, vinyl sulfonic acid, vinylidene fluoride, vinyl alkyl ethers, and N-phenylmaleimide may be contained. The polyfunctional monomer in the total amount of the monomer is 0.5 to 70.
% By mass is preferable, and 1.0 to 50% by mass is more preferable.

【0042】上述のモノマーは、ラジカル重合によって
重合することができる。本発明で使用できるゲル電解質
用モノマーは、加熱、光、電子線あるいは電気化学的に
ラジカル重合することができる。架橋高分子が加熱によ
って形成される場合に使用される重合開始剤は、2,2
´−アゾビスイソブチロニトリル、2,2´−アゾビス
(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル−2,
2´−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等のアゾ
系開始剤、ベンゾイルパーオキシド等の過酸化物系開始
剤等が好ましい。これらの重合開始剤の添加量は、モノ
マー総量に対して、0.01〜20質量%が好ましく、
0.1〜10質量%がより好ましい。
The above monomers can be polymerized by radical polymerization. The monomer for gel electrolyte that can be used in the present invention can be subjected to radical polymerization by heating, light, electron beam or electrochemically. The polymerization initiator used when the crosslinked polymer is formed by heating is 2,2.
'-Azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl-2,
An azo initiator such as 2'-azobis (2-methylpropionate) and a peroxide initiator such as benzoyl peroxide are preferred. The addition amount of these polymerization initiators is preferably 0.01 to 20% by mass based on the total amount of the monomers,
0.1-10 mass% is more preferable.

【0043】ポリマーの架橋反応により電解質をゲル化
させる場合、架橋反応に必要な反応性基を含有するポリ
マー及び架橋剤を併用することが望ましい。架橋可能な
反応性基に好ましい例としては、ピリジン、イミダゾー
ル、チアゾール、オキサゾール、トリアゾール、モルフ
ォリン、ピペリジン、ピペラジン等の含窒素複素環を挙
げることができ、好ましい架橋剤は、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、酸クロリド、イソシアネート等の窒素原子に対し
て求電子反応可能な2官能以上の試薬を挙げることがで
きる。
When the electrolyte is gelled by a crosslinking reaction of the polymer, it is desirable to use a polymer containing a reactive group necessary for the crosslinking reaction and a crosslinking agent together. Preferred examples of the crosslinkable reactive group include nitrogen-containing heterocycles such as pyridine, imidazole, thiazole, oxazole, triazole, morpholine, piperidine, and piperazine.Preferred crosslinking agents include alkyl halides and halogens. Bifunctional or more functional reagents capable of electrophilic reaction with nitrogen atoms, such as aralkyl fluoride, sulfonic acid ester, acid anhydride, acid chloride, and isocyanate.

【0044】無機固体化合物を電解質の代わりに用いる
場合、ヨウ化銅、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 instead of the electrolyte, copper iodide, copper thiocyanate, or the like can be introduced into the electrode by a method such as a casting method, a coating method, a spin coating method, an immersion method, and electrolytic plating. .

【0045】また、本発明では電解質の代わりに有機電
荷輸送物質を用いることができる。電荷輸送物質には正
孔輸送物質と電子輸送物質がある。前者の例としては、
例えば特公昭34−5466号公報等に示されているオ
キサジアゾール類、特公昭45−555号公報等に示さ
れているトリフェニルメタン類、特公昭52−4188
号公報等に示されているピラゾリン類、特公昭55−4
2380号公報等に示されているヒドラゾン類、特開昭
56−123544号公報等に示されているオキサジア
ゾール類、特開昭54−58445号公報に示されてい
るテトラアリールベンジジン類、特開昭58−6544
0号公報、あるいは特開昭60−98437号公報に示
されているスチルベン類等を挙げることができる。その
中でも、本発明に使用される電荷輸送物質としては、特
開昭60−24553号公報、特開平2−96767号
公報、特開平2−183260号公報、並びに特開平2
−226160号公報に示されているヒドラゾン類、特
開平2−51162号公報、並びに特開平3−7566
0号公報に示されているスチルベン類が特に好ましい。
また、これらは単独、あるいは2種以上の混合物として
用いることができる。
In the present invention, an organic charge transporting substance can be used instead of the electrolyte. The charge transport materials include a hole transport material and an electron transport material. As an example of the former,
For example, oxadiazoles disclosed in JP-B-34-5466, triphenylmethanes disclosed in JP-B-45-555, and JP-B-52-4188.
Pyrazolines shown in Japanese Patent Publication No. 55-4, for example,
Hydrazones disclosed in JP-A-2380, etc., oxadiazoles disclosed in JP-A-56-123544, etc., tetraarylbenzidines disclosed in JP-A-54-58445, and the like. 58-544
And stilbenes described in JP-A No. 0, JP-A-60-98437 and the like. Among them, examples of the charge transporting material used in the present invention include JP-A-60-24553, JP-A-2-96767, JP-A-2-183260, and JP-A-2-183260.
Hydrazones disclosed in JP-A-226160, JP-A-2-51162, and JP-A-3-7566
The stilbenes disclosed in Japanese Patent Publication No. 0 are particularly preferred.
These can be used alone or as a mixture of two or more.

【0046】一方、電子輸送物質としては、例えばクロ
ラニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメ
タン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、
2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、
2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8
−トリニトロチオキサントン、1,3,7−トリニトロ
ジベンゾチオフェン、あるいは1,3,7−トリニトロ
ジベンゾチオフェン−5,5−ジオキシド等がある。こ
れらの電子輸送物質は単独、あるいは2種以上の混合物
として用いることができる。
On the other hand, examples of the electron transporting substance include chloranil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone,
2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone,
2,4,5,7-tetranitroxanthone, 2,4,8
-Trinitrothioxanthone, 1,3,7-trinitrodibenzothiophene, and 1,3,7-trinitrodibenzothiophene-5,5-dioxide. These electron transporting substances can be used alone or as a mixture of two or more.

【0047】また、更に増感効果を増大させる増感剤と
して、ある種の電子吸引性化合物を添加することもでき
る。この電子吸引性化合物としては例えば、2,3−ジ
クロロ−1,4−ナフトキノン、1−ニトロアントラキ
ノン、1−クロロ−5−ニトロアントラキノン、2−ク
ロロアントラキノン、フェナントレンキノン等のキノン
類、4−ニトロベンズアルデヒド等のアルデヒド類、9
−ベンゾイルアントラセン、インダンジオン、3,5−
ジニトロベンゾフェノン、あるいは3,3′,5,5′
−テトラニトロベンゾフェノン等のケトン類、無水フタ
ル酸、4−クロロナフタル酸無水物等の酸無水物、テレ
フタラルマロノニトリル、9−アントリルメチリデンマ
ロノニトリル、4−ニトロベンザルマロノニトリル、あ
るいは4−(p−ニトロベンゾイルオキシ)ベンザルマ
ロノニトリル等のシアノ化合物、3−ベンザルフタリ
ド、3−(α−シアノ−p−ニトロベンザル)フタリ
ド、あるいは3−(α−シアノ−p−ニトロベンザル)
−4,5,6,7−テトラクロロフタリド等のフタリド
類等を挙げることができる。
Further, a certain kind of electron-withdrawing compound can be added as a sensitizer for further increasing the sensitizing effect. Examples of the electron-withdrawing compound include quinones such as 2,3-dichloro-1,4-naphthoquinone, 1-nitroanthraquinone, 1-chloro-5-nitroanthraquinone, 2-chloroanthraquinone, and phenanthrenequinone; Aldehydes such as benzaldehyde, 9
-Benzoylanthracene, indandione, 3,5-
Dinitrobenzophenone or 3,3 ', 5,5'
Ketones such as tetranitrobenzophenone, acid anhydrides such as phthalic anhydride and 4-chloronaphthalic anhydride, terephthalalmalononitrile, 9-anthrylmethylidenemalononitrile, 4-nitrobenzalmalonitrile, or 4- (P-nitrobenzoyloxy) cyano compound such as benzalmalononitrile, 3-benzalphthalide, 3- (α-cyano-p-nitrobenzal) phthalide, or 3- (α-cyano-p-nitrobenzal)
And phthalides such as -4,5,6,7-tetrachlorophthalide.

【0048】これらの電荷輸送材料を用いて電荷移動層
を形成する場合、樹脂を併用することが好ましく、ポリ
スチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリスルホ
ン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リフェニレンオキサイド樹脂、ポリアリレート樹脂、ア
クリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げ
られる。これらの中でも、ポリスチレン樹脂、ポリビニ
ルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステ
ル樹脂、ポリアリレート樹脂が優れている。又、これら
の樹脂は、単独あるいは共重合体として2種以上を混合
して用いることができる。
When a charge transfer layer is formed using these charge transporting materials, it is preferable to use a resin together, and a polystyrene resin, a polyvinyl acetal resin, a polysulfone resin, a polycarbonate resin, a polyester resin, a polyphenylene oxide resin, and a polyarylate resin are preferably used. Acryl resin, methacrylic resin, phenoxy resin and the like. Among them, polystyrene resin, polyvinyl acetal resin, polycarbonate resin, polyester resin and polyarylate resin are excellent. These resins can be used alone or as a mixture of two or more of them as a copolymer.

【0049】これらの樹脂の中には、引っ張り、曲げ、
圧縮等の機械的強度に弱いものがある。この性質を改良
するために、可塑性を与える物質を加えることができ
る。具体的には、フタル酸エステル(例えばDOP、D
BP等)、リン酸エステル(例えばTCP、TOP
等)、セバシン酸エステル、アジピン酸エステル、ニト
リルゴム、塩素化炭化水素等があげられる。これらの物
質は、必要以上に添加すると特性に悪影響を及ぼすの
で、その割合は結着剤樹脂に対し20%以下が好まし
い。その他、酸化防止剤やカール防止剤等を必要に応じ
て添加することができる。
Among these resins, tension, bending,
Some have weak mechanical strength such as compression. To improve this property, substances which impart plasticity can be added. Specifically, phthalic acid esters (for example, DOP, DOP
BP, etc.), phosphate esters (eg, TCP, TOP
Etc.), sebacic esters, adipic esters, nitrile rubbers, chlorinated hydrocarbons and the like. If these substances are added more than necessary, the properties are adversely affected. Therefore, the ratio is preferably 20% or less based on the binder resin. In addition, an antioxidant, an anti-curl agent and the like can be added as needed.

【0050】用いられる樹脂量は、電荷輸送物質1質量
部に対して0.001〜20質量部が好ましく、0.0
1〜5質量部以下がより好ましい。樹脂の比率が高すぎ
ると感度が低下し、また、樹脂の比率が低くなりすぎる
と繰り返し特性の悪化や塗膜の欠損を招くおそれがあ
る。
The amount of the resin used is preferably from 0.001 to 20 parts by mass per 1 part by mass of the charge transporting material,
1 to 5 parts by mass or less is more preferable. If the ratio of the resin is too high, the sensitivity is lowered, and if the ratio of the resin is too low, the repetition characteristics may be deteriorated or the coating film may be damaged.

【0051】電荷移動層の形成方法は大きく2通りの方
法が考えられる。1つは増感色素を担持した半導体微粒
子含有層の上に、先に対極を貼り合わせ、その隙間に液
状の電荷移動層を挟み込む方法である。もう一つは、半
導体微粒子含有層の上に直接電荷移動層を付与する方法
である。この場合、対極はその後新たに付与することに
なる。
There are roughly two methods for forming the charge transfer layer. One is a method in which a counter electrode is first stuck on a semiconductor fine particle-containing layer carrying a sensitizing dye, and a liquid charge transfer layer is sandwiched in the gap. The other is a method in which a charge transfer layer is provided directly on the semiconductor fine particle-containing layer. In this case, the counter electrode will be newly provided thereafter.

【0052】前者の場合、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
セスが挙げられる。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
止を施す必要がある。また、ゲル電解液の場合において
は、湿式で塗布して重合等の方法により固体化する方法
もある。その場合、乾燥、固定化した後に対極を付与し
てもよい。電解液の他、有機電荷輸送材料の溶解液やゲ
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、ワイヤーバー法、スピン法、スプレー法、
キャスト法、各種印刷法等が挙げられる。
In the former case, as a method of sandwiching the charge transfer layer, there are a normal pressure process utilizing a capillary phenomenon by immersion or the like and a vacuum process wherein the gas phase is replaced with a liquid phase at a pressure lower than the normal pressure. In the latter case, it is necessary to provide a counter electrode in the wet type charge transfer layer while keeping it undried to prevent the edge portion from leaking liquid. Further, in the case of a gel electrolyte, there is a method of applying the composition by a wet method and solidifying it by a method such as polymerization. In that case, a counter electrode may be provided after drying and fixing. In addition to the electrolytic solution, a method of applying a solution of an organic charge transporting material or a gel electrolyte includes a dipping method, a roller method, a dipping method, an air knife method, and an extrusion method, as in the case of applying a layer containing semiconductor fine particles and applying a dye. , Slide hopper method, wire bar method, spin method, spray method,
Examples include a casting method and various printing methods.

【0053】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
も必要ではない。対極に用いる材料の具体例としては、
白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウ
ム等の金属、炭素、ITO、FTO等の導電性金属酸化
物等が挙げられる。対極の厚さに制限はない。
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. . As a specific example of the material used for the counter electrode,
Examples include metals such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, and indium, and conductive metal oxides such as carbon, ITO, and FTO. There is no limitation on the thickness of the counter electrode.

【0054】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。本発明の光電変換素子においては、導
電性支持体が透明であり、太陽光を支持体側から入射さ
せる方法が好ましい。この場合、対極には光を反射させ
る材料を使用することが好ましく、金属、導電性酸化物
を蒸着したガラス、プラスチック、あるいは金属薄膜が
好ましい。
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 photoelectric conversion element of the present invention, a method in which the conductive support is transparent and sunlight is incident from the support side is preferable. In this case, a material that reflects light is preferably used for the counter electrode, and a metal, glass, plastic, or a metal thin film on which a conductive oxide is deposited is preferable.

【0055】対極の塗設については前述の通り、電荷移
動層の上に付与する場合と半導体微粒子層上に付与する
場合の2通りがある。何れの場合も対極材料の種類や電
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料を塗布、ラミネート、蒸
着、貼り合わせ等の手法により形成可能である。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、蒸着、CVD等の手法で対極を形成す
ることができる。
As described above, the counter electrode is applied on the charge transfer layer in two ways, that is, on the semiconductor fine particle layer. In any case, depending on the type of the counter electrode material and the type of the 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 application, lamination, vapor deposition, and bonding. Also,
When the charge transfer layer is solid, the counter electrode can be formed directly on the charge transfer layer by a method such as coating, vapor deposition, or CVD.

【0056】[0056]

【実施例】次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0057】実施例1 酸化チタン(日本アエロジル社製P−25)3g、アセ
チルアセトン0.2g、界面活性剤(アルドリッチ社製
Triton X-100)0.3gを水6.5gと共にペイントコ
ンディショナーで6時間分散処理を施した。この分散液
をFTOガラス基板上にワイヤーバーを用いて膜厚10
μmになるように塗布した。塗布後、100℃で1時間
乾燥し、次いで空気中、450℃で30分間焼成した。
Example 1 3 g of titanium oxide (P-25 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 0.2 g of acetylacetone, and a surfactant (manufactured by Aldrich Co.)
0.3 g of Triton X-100) was dispersed with 6.5 g of water in a paint conditioner for 6 hours. This dispersion was coated on an FTO glass substrate using a wire bar to a film thickness of 10
It was applied to a thickness of μm. After the application, the coating was dried at 100 ° C. for 1 hour, and then baked in air at 450 ° C. for 30 minutes.

【0058】例示化合物(A−3)で示した色素0.0
5gをエタノール50mlに溶解した。この溶液に、先
に作製した半導体電極を室温で15時間浸漬し、吸着処
理を施した。
The dye 0.0 represented by the exemplified compound (A-3)
5 g was dissolved in 50 ml of ethanol. The semiconductor electrode prepared above was immersed in this solution at room temperature for 15 hours to perform an adsorption treatment.

【0059】電解液としては、ヨウ素0.03M、テト
ラ−n−プロピルアンモニウムヨーダイド0.5Mをプ
ロピレンカーボネート/アセトニトリル=6/4の混合
液に溶解したものを使用した。対極にはFTO上に白金
をスパッタリングしたものを使用した。
As the electrolytic solution, a solution prepared by dissolving 0.03 M of iodine and 0.5 M of tetra-n-propylammonium iodide in a mixed solution of propylene carbonate / acetonitrile = 6/4 was used. For the counter electrode, a sputtered platinum on FTO was used.

【0060】両電極間に電解液を浸して光電変換素子を
作製した。ここに、作用電極側から東芝製カットフィル
ターUV−39で400nm以下の光をカットした10
0mW/cm2強度のキセノンランプを照射した。その
結果、開放電圧0.62V、短絡電流密6.5mA/c
2、形状因子0.58、変換効率2.34%と良好な
値を示した。
An electrolyte was immersed between the two electrodes to produce a photoelectric conversion element. Here, light of 400 nm or less was cut from the working electrode side with a cut filter UV-39 made by Toshiba.
A xenon lamp having an intensity of 0 mW / cm 2 was irradiated. As a result, the open circuit voltage was 0.62 V, and the short circuit current density was 6.5 mA / c.
m 2 , a shape factor of 0.58, and a conversion efficiency of 2.34% were good values.

【0061】実施例2〜9 例示化合物(A−3)を、表1に示す色素に変更した以
外は実施例1と同様にして素子を作製し評価した。その
結果を表1に示す。
Examples 2 to 9 Except that the exemplified compound (A-3) was changed to the dyes shown in Table 1, devices were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0062】[0062]

【表1】 [Table 1]

【0063】表1の結果からわかるように、本発明の色
素は良好な変換効率を示すことがわかる。
As can be seen from the results shown in Table 1, the dyes of the present invention show good conversion efficiency.

【0064】[0064]

【化9】 Embedded image

【0065】比較例1 例示化合物(A−3)を、(6)に示す化合物に変更し
た以外は実施例1と同様にして素子を作製し、評価し
た。その結果、開放電圧0.48V、短絡電流密度2.
3mA/cm2、形状因子0.33、変換効率0.36
%と低い値であった。
Comparative Example 1 A device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the exemplified compound (A-3) was changed to the compound shown in (6). As a result, the open-circuit voltage was 0.48 V and the short-circuit current density was 2.
3 mA / cm 2 , form factor 0.33, conversion efficiency 0.36
%.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば良好な変換効率を有する光電変換素子を提供すること
ができる。
As is clear from the above, according to the present invention, a photoelectric conversion element having good conversion efficiency can be provided.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1)で示される少なくとも
一種の色素を光電変換材料として用いることを特徴とす
る光電変換素子。 【化1】 (一般式(1)において、R1は水素原子、アルキル
基、アリール基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ヘテ
ロ環残基を示し、それぞれ置換基を有していてもよい。
2はアルキル基を示し、置換基を有していてもよい。
3〜R6は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ア
ルキルチオ基、アリール基、ヘテロ環残基を示し、それ
ぞれ置換基を有していてもよい。R7、R8は酸性基を有
する置換基を示し、A部、B部はカルボニル基及びR7
あるいはR8を置換するアミノ基と共に5〜7員環を形
成する複素環を示す。X1は酸素原子、硫黄原子を示
し、X2は酸素原子、硫黄原子、ジシアノメチレン基、
シアノ酢酸基を示す。nは0〜2の整数を示し、mは0
〜2の整数を示す。炭素−炭素二重結合は、E型、また
はZ型の何れであってもよい。)
1. A photoelectric conversion element characterized in that at least one dye represented by the following general formula (1) is used as a photoelectric conversion material. Embedded image (In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an alkylthio group, or a heterocyclic residue, each of which may have a substituent.
R 2 represents an alkyl group, which may have a substituent.
R 3 to R 6 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, or a heterocyclic residue, each of which may have a substituent. R 7 and R 8 each represent a substituent having an acidic group. Part A and part B represent a carbonyl group and R 7
Or showing a heterocyclic ring to form a 5- to 7-membered ring together with the amino group for substituting R 8. X 1 represents an oxygen atom or a sulfur atom; X 2 represents an oxygen atom, a sulfur atom, a dicyanomethylene group,
Shows a cyanoacetic acid group. n represents an integer of 0 to 2;
2 to 2. The carbon-carbon double bond may be either E-type or Z-type. )
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