JP2005056650A - Material for photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and cyanine compound - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide material for a photoelectric conversion element providing practical photoelectric conversion characteristics and having high durability and to provide the photoelectric conversion element. <P>SOLUTION: The material for the photoelectric conversion element is represented by general formula (1), and the photoelectric conversion element uses the material for the photoelectric conversion element. In the formula, a ring A and a ring B represent a heterocyclic ring, n1 is 1 or 2, R<SB>1</SB>-R<SB>3</SB>represent each a hydrocarbon group, a heterocyclic group, a halogen atom, or a group represented by general formula (2), and at least one of R<SB>1</SB>-R<SB>3</SB>is a group represented by general formula (2). A ring C represents an aromatic ring or the heterocyclic ring, and R<SB>4</SB>and R<SB>5</SB>are a group having a carboxyl group or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光電変換素子用材料および光電変換素子用材料を用いてなる光電変換素子に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element material and a photoelectric conversion element using the photoelectric conversion element material.

光を電気に変換する材料は、太陽光発電を中心に盛んに研究され、多結晶シリコン太陽電池およびアモルファスシリコン太陽電池等の無機材料を用いた太陽電池が実用化されている。   Materials that convert light into electricity have been extensively researched with a focus on solar power generation, and solar cells using inorganic materials such as polycrystalline silicon solar cells and amorphous silicon solar cells have been put into practical use.

現在、無機材料を用いた太陽電池製造技術に関して、製造コストの低減、大面積化、高効率化といった課題が残されている。   Currently, with respect to solar cell manufacturing technology using inorganic materials, there remain problems such as reduction in manufacturing cost, increase in area, and increase in efficiency.

該課題に対し、特に製造コストの低減という観点から有機材料を光電変換素子用材料として用いる事が提唱されてきた。例えば、グレッツエルらの研究グル−プによる非特許文献文献1、特許文献1〜3記載の報告を挙げることができる。報告されている光電変換素子用材料は、可視光領域を幅広く吸収するルテニウム等の金属と有機配位子化合物を用いた金属錯体色素であり、優れた光電変換特性を有する事が知られている。一方で、この金属錯体色素は、依然高価な色素であることから、比較的廉価な有機色素を用いた光電変換素子用材料の開発が望まれていた。従来の公知の有機色素の光電変換素子用材料としては、例えば、エチレン化合物、シアニン化合物およびメロシアニン化合物[特許文献4〜9]等が提案されているが、これら公知の有機色素は、半導体微粒子への吸着性能が低く、その光電変換特性において今だ満足し得るものではなかった。
Nature (第353巻、第737〜740頁、1991年) 米国特許第4927721号公報 WO94/04497号公報 特開平1−220380号公報 特開2003−78152号公報 特開2001−52766号公報 特開2000−106224号公報 特開平11−238905号公報 特開平11−214731号公報 特開平11−214730号公報
In response to this problem, it has been proposed to use organic materials as materials for photoelectric conversion elements, particularly from the viewpoint of reducing manufacturing costs. For example, the reports described in Non-Patent Literature 1 and Patent Literatures 1 to 3 by the research group of Gretzell et al. The reported material for photoelectric conversion elements is a metal complex dye using a metal such as ruthenium and an organic ligand compound that absorbs a wide range of visible light, and is known to have excellent photoelectric conversion characteristics. . On the other hand, since this metal complex dye is still an expensive dye, development of a photoelectric conversion element material using a relatively inexpensive organic dye has been desired. For example, ethylene compounds, cyanine compounds, and merocyanine compounds [Patent Documents 4 to 9] and the like have been proposed as conventional known organic dye photoelectric conversion element materials. The adsorption performance was low, and its photoelectric conversion characteristics were still not satisfactory.
Nature (Vol.353, 737-740, 1991) U.S. Pat. No. 4,927,721 WO94 / 04497 Japanese Patent Laid-Open No. 1-220380 JP 2003-78152 A JP 2001-52766 A JP 2000-106224 A JP 11-238905 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-214731 Japanese Patent Laid-Open No. 11-214730

本発明の課題は、実用性のある光電変換特性を与え、耐久性に優れる光電変換素子用材料、光電変換素子を提供することである。   An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element material and a photoelectric conversion element that provide practical photoelectric conversion characteristics and are excellent in durability.

本発明者はこれらの課題を解決するために、光電変換素子用材料に関し鋭意検討した結果、本発明を完成させるに至った。   In order to solve these problems, the present inventors diligently studied the photoelectric conversion element material, and as a result, the present invention has been completed.

即ち本発明は、
(イ) 下記一般式(1)により表されることを特徴とする光電変換素子用材料、
That is, the present invention
(A) A material for a photoelectric conversion element represented by the following general formula (1):

Figure 2005056650
〔式中、環Aおよび環Bは、複素環を表し、n1は1または2であり、R〜Rは水素原子、炭化水素基、複素環基、ハロゲン原子、または一般式(2)で示される基を表し、R〜Rのうち少なくとも1つは下記一般式(2)で表される基である。〕
Figure 2005056650
[Wherein, ring A and ring B represent a heterocyclic ring, n1 is 1 or 2, and R 1 to R 3 are a hydrogen atom, a hydrocarbon group, a heterocyclic group, a halogen atom, or a general formula (2) And at least one of R 1 to R 3 is a group represented by the following general formula (2). ]

Figure 2005056650
〔式中、環Cは芳香環または複素環を表し、RおよびRは、カルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基、ホウ酸基及びこれらのプロトン解離体からなる群から選ばれる少なくとも一種を有する基である。〕
(ロ) 好ましくは一般式(1)により表される光電変換素子用材料が下記一般式(3)、一般式(4)または一般式(5)で表される(イ)記載の光電変換素子用材料、
Figure 2005056650
[Wherein, ring C represents an aromatic ring or a heterocyclic ring, and R 4 and R 5 represent a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a silicic acid group, a boric acid group, and protons thereof. It is a group having at least one selected from the group consisting of dissociators. ]
(B) The photoelectric conversion element according to (a), wherein the photoelectric conversion element material represented by the general formula (1) is preferably represented by the following general formula (3), general formula (4) or general formula (5) Materials,

Figure 2005056650
〔一般式(3)〜(5)中、R〜Rおよびn1は一般式(1)と同様の基であり、R〜Rのうち少なくとも1つは一般式(2)で表される基であり、R〜R16は炭
化水素基、含窒素官能基、含酸素官能基、含硫黄官能基、複素環基、ハロゲン原子を表し、a〜 aは0〜4の整数を表し、a〜 aが2以上のとき、同一芳香環上における複数のR〜R10はそれぞれ同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよく、Q〜Qはアルキレン基、−N(R)−(Rはアルキル基を表す)、酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表し、Z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。〕
(ハ) さらに好ましくは一般式(3)〜(5)中、Rが一般式(2)で表される(ロ)記載の光電変換素子用材料、
(ニ) (イ)〜(ハ)のいずれかに記載の光電変換素子用材料を使用してなる光電変換素子、
(ホ) 下記一般式(6)により表されるシアニン化合物、
Figure 2005056650
[In General Formulas (3) to (5), R 1 to R 3 and n1 are the same groups as in General Formula (1), and at least one of R 1 to R 3 is represented by General Formula (2). R 6 to R 16 represent a hydrocarbon group, a nitrogen-containing functional group, an oxygen-containing functional group, a sulfur-containing functional group, a heterocyclic group, or a halogen atom, and a 1 to a 5 are 0 to 4 Represents an integer, and when a 1 to a 5 are 2 or more, a plurality of R 6 to R 10 on the same aromatic ring may be the same or different, and may be connected to each other to form a ring, and Q 1 to Q 4 represents an alkylene group, -N (R) - (R represents an alkyl group), an oxygen atom, a sulfur atom or a selenium atom, Z is versus when necessary counterions to neutralize the charge Represents an ion. ]
(C) More preferably, in the general formulas (3) to (5), R 2 is a material for a photoelectric conversion element according to (b) described by the general formula (2),
(D) A photoelectric conversion element using the photoelectric conversion element material according to any one of (a) to (c),
(E) a cyanine compound represented by the following general formula (6):

Figure 2005056650
〔一般式(6)中、環C、RおよびRは、一般式(2)と同様であり、R、R、R11、R12、a、a、Q、QおよびZは、一般式(3)と同様である。〕
(ヘ) 好ましくは環Cが下記一般式(7)により表される(ホ)記載のシアニン化合物、
Figure 2005056650
[In General Formula (6), Rings C, R 4 and R 5 are the same as in General Formula (2), and R 6 , R 7 , R 11 , R 12 , a 1 , a 2 , Q 1 , Q 2 and Z are the same as those in the general formula (3). ]
(F) The cyanine compound described in (e), wherein ring C is preferably represented by the following general formula (7):

Figure 2005056650
〔一般式(7)中、R21は炭化水素基、含窒素官能基、含酸素官能基、または含硫黄官能基、複素環基、ハロゲン原子を表し、a21は0〜4の整数を表し、*は、環の連結基の位置を表す。〕
に関するものである。
Figure 2005056650
[In General Formula (7), R 21 represents a hydrocarbon group, a nitrogen-containing functional group, an oxygen-containing functional group, a sulfur-containing functional group, a heterocyclic group, or a halogen atom, and a 21 represents an integer of 0 to 4. , * Represents the position of the linking group of the ring. ]
It is about.

本発明により、半導体微粒子電極基板への吸着性能が良好である光電変換素子用材料を提供することが可能である。また、該光電変換素子用材料を使用することにより実用性のある光電変換特性を示し、かつ耐久性に優れる光電変換素子を提供することが可能である。さらに、該光電変換素子用材料として好適なシアニン化合物を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a material for a photoelectric conversion element having good adsorption performance to a semiconductor fine particle electrode substrate. Moreover, it is possible to provide a photoelectric conversion element that exhibits practical photoelectric conversion characteristics and is excellent in durability by using the photoelectric conversion element material. Furthermore, a cyanine compound suitable as the material for the photoelectric conversion element can be provided.

以下、本発明の態様について詳細に説明する。
本発明の光電変換素子用材料は、一般式(1)により表されることを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The photoelectric conversion element material of the present invention is represented by the general formula (1).

ここで「光電変換素子」としては公知の光電変換素子(例えば特開平1−220380号公報記載の光電化学電池)を表わし、本発明の光電変換素子用材料は、これらの光電変換素子に有用に使用することができる。   Here, the “photoelectric conversion element” represents a known photoelectric conversion element (for example, a photoelectric chemical cell described in JP-A No. 1-220380), and the material for the photoelectric conversion element of the present invention is useful for these photoelectric conversion elements. Can be used.

一般式(1)中、環Aおよび環Bは複素環を表し、置換基を有していてもよく、また縮合環を有していてもよい。複素環としては、複素5員環もしくは6員環が好ましい。   In general formula (1), ring A and ring B represent a heterocyclic ring, may have a substituent, and may have a condensed ring. As the heterocyclic ring, a heterocyclic 5-membered ring or 6-membered ring is preferable.

環Aは1価の複素環であり、具体例としては、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、ナフトオキサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、ナフトチアゾール環、セレナゾール環、ベンゾセレナゾール環、ナフトセレナゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ナフトイミダゾール環、インドレニン環、インドール環、ベンゾインドール環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、プリン環、ピロール環、ロダニン環、ピリジン環またはキノリン環が挙げられ、より好ましくは、2−オキサゾール環、2−ベンゾオキサゾール環、2−ナフトオキサゾール環、2−チアゾール環、2−ベンゾチアゾール環、2−ナフトチアゾール環、2−セレナゾール環、2−ベンゾセレナゾール環、2−ナフトセレナゾール環、2−イミダゾール環、2−ベンゾイミダゾール環、2−ナフトイミダゾール環、2−3H−インドール環、2−1H−ベンゾ[e]インドール環、2−1H−ベンゾ[g]インドール環、2−ピラジン環、2−ピリミジン環、3−ピリダジン環、3−インドリジン環、8−プリン環、2−3H−ピロール環、4−ピリジン環または4−キノリン環が挙げられる。   Ring A is a monovalent heterocyclic ring, and specific examples include oxazole ring, benzoxazole ring, naphthoxazole ring, thiazole ring, benzothiazole ring, naphthothiazole ring, selenazole ring, benzoselenazole ring, naphthoselenazole ring Imidazole ring, benzimidazole ring, naphthimidazole ring, indolenine ring, indole ring, benzoindole ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine ring, purine ring, pyrrole ring, rhodanine ring, pyridine ring or quinoline ring More preferably, 2-oxazole ring, 2-benzoxazole ring, 2-naphthoxazole ring, 2-thiazole ring, 2-benzothiazole ring, 2-naphthothiazole ring, 2-selenazole ring, 2-benzo Selenazole ring, 2-naphthele Nazole ring, 2-imidazole ring, 2-benzimidazole ring, 2-naphthimidazole ring, 2-3H-indole ring, 2-1H-benzo [e] indole ring, 2-1H-benzo [g] indole ring, 2 -Pyrazine ring, 2-pyrimidine ring, 3-pyridazine ring, 3-indolizine ring, 8-purine ring, 2-3H-pyrrole ring, 4-pyridine ring or 4-quinoline ring.

環Bは2価の複素環であり、具体例としては、2,3−ジヒドロオキサゾール環、2,3−ジヒドロベンゾオキサゾール環、1,2−ジヒドロナフトオキサゾール環、2,3−ジヒドロチアゾール環、2,3−ジヒドロベンゾチアゾール環、1,2−ジヒドロナフトチアゾール環、2,3−ジヒドロセレナゾール環、2,3−ジヒドロベンゾセレナゾール環、1,2−ジヒドロナフトセレナゾール環、2,3−ジヒドロイミダゾール環、2,3−ジヒドロベンゾイミダゾール環、2,3−ジヒドロナフトイミダゾール環、1,3−ジヒドロインドール環、1,3−ジヒドロベンゾインドール環、1,2−ジヒドロピラジン環、1,2−ジヒドロピリミジン環、1,6−ジヒドロピリダジン環、2,3−ジヒドロインドリジン環、7,8−ジヒドロプリン環、2,3−ジヒドロピロール環、1,4−ジヒドロピリジン環、1,4−ジヒドロキノリン環またはロダニン環であり、より好ましくは、2,3−ジヒドロオキサゾール−2−イリデン基、2,3−ジヒドロベンゾオキサゾール−2−イリデン基、1,2−ジヒドロナフトオキサゾール−2−イリデン基、2,3−ジヒドロチアゾール−2−イリデン基、2,3−ジヒドロベンゾチアゾール−2−イリデン基、1,2−ジヒドロナフトチアゾール−2−イリデン基、2,3−ジヒドロセレナゾール−2−イリデン基、2,3−ジヒドロベンゾセレナゾール−2−イリデン基、1,2−ジヒドロナフトセレナゾール−2−イリデン基、2,3−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン基、2,3−ジヒドロベンゾイミダゾール−2−イリデン基、2,3−ジヒドロナフトイミダゾール−2−イリデン基、1,3−ジヒドロインドール−2−イリデン基、1,3−ジヒドロベンゾインドール−2−イリデン基、1,2−ジヒドロピラジン−2−イリデン基、1,2−ジヒドロピリミジン−2−イリデン基、1,6−ジヒドロピリダジン−6−イリデン基、2,3−ジヒドロインドリジン−3−イリデン基、7,8−ジヒドロプリン−8−イリデン基、2,3−ジヒドロピロール−2−イリデン基、1,4−ジヒドロピリジン−4−イリデン基、1,4−ジヒドロキノリン−4−イリデン基または2−チオキソ−チアゾリン−4−オンである。   Ring B is a divalent heterocyclic ring, and specific examples include 2,3-dihydrooxazole ring, 2,3-dihydrobenzoxazole ring, 1,2-dihydronaphthoxazole ring, 2,3-dihydrothiazole ring, 2,3-dihydrobenzothiazole ring, 1,2-dihydronaphthothiazole ring, 2,3-dihydroselenazole ring, 2,3-dihydrobenzoselenazole ring, 1,2-dihydronaphthselenazole ring, 2,3 -Dihydroimidazole ring, 2,3-dihydrobenzimidazole ring, 2,3-dihydronaphthimidazole ring, 1,3-dihydroindole ring, 1,3-dihydrobenzoindole ring, 1,2-dihydropyrazine ring, 1, 2-dihydropyrimidine ring, 1,6-dihydropyridazine ring, 2,3-dihydroindolizine ring, 7,8-dihydride A ropurine ring, 2,3-dihydropyrrole ring, 1,4-dihydropyridine ring, 1,4-dihydroquinoline ring or rhodanine ring, more preferably a 2,3-dihydrooxazol-2-ylidene group, 2,3 -Dihydrobenzoxazol-2-ylidene group, 1,2-dihydronaphthoxazole-2-ylidene group, 2,3-dihydrothiazol-2-ylidene group, 2,3-dihydrobenzothiazol-2-ylidene group, 1, 2-dihydronaphthothiazol-2-ylidene group, 2,3-dihydroselenazole-2-ylidene group, 2,3-dihydrobenzoselenazole-2-ylidene group, 1,2-dihydronaphthselenazole-2-ylidene group Group, 2,3-dihydroimidazol-2-ylidene group, 2,3-dihydrobenzimidazol-2-yl Den group, 2,3-dihydronaphthimidazol-2-ylidene group, 1,3-dihydroindole-2-ylidene group, 1,3-dihydrobenzoindole-2-ylidene group, 1,2-dihydropyrazine-2- Iridene group, 1,2-dihydropyrimidine-2-ylidene group, 1,6-dihydropyridazine-6-ylidene group, 2,3-dihydroindolizine-3-ylidene group, 7,8-dihydropurine-8-ylidene A group, 2,3-dihydropyrrol-2-ylidene group, 1,4-dihydropyridine-4-ylidene group, 1,4-dihydroquinolin-4-ylidene group or 2-thioxo-thiazoline-4-one.

環Aおよび環Bの複素環が置換基を有する場合の置換基(以下、環Aおよび環Bの置換基という)としては、炭化水素基、含窒素官能基、含酸素官能基、含硫黄官能基、複素環基、
ハロゲン原子が挙げられる。
When the heterocyclic ring of ring A and ring B has a substituent (hereinafter referred to as the substituent of ring A and ring B), a hydrocarbon group, a nitrogen-containing functional group, an oxygen-containing functional group, a sulfur-containing function Group, heterocyclic group,
A halogen atom is mentioned.

炭化水素基、含窒素官能基、含酸素官能基、含硫黄官能基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、スルホン酸基、アルキルスルホニル基、ヒドロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、モノ置換アミノ基、ジ置換アミノ基、スルホンアミド基、置換スルホンアミド基、アシルアミノ基、イソチオシアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基が挙げられる。   Hydrocarbon groups, nitrogen-containing functional groups, oxygen-containing functional groups, and sulfur-containing functional groups include alkyl groups, cycloalkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, alkylcarbonyl groups, alkoxycarbonyl groups, and sulfonic acids. Group, alkylsulfonyl group, hydroxy group, aryl group, aryloxy group, acyloxy group, carbamoyl group, cyano group, nitro group, amino group, monosubstituted amino group, disubstituted amino group, sulfonamide group, substituted sulfonamide group, Examples include an acylamino group, an isothiocyanate group, an isocyanate group, and a thiocyanate group.

ここで、炭化水素基とはアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基をいい、含窒素官能基とはカルバモイル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、モノ置換アミノ基、ジ置換アミノ基、アシルアミノ基、イソシアネート基、イソチオシアネート基をいい、含酸素官能基とはアルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、カルボキシル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基をいい、含硫黄官能基とはスルホン酸基、アルキルスルホニル基、スルホンアミド基、置換スルホンアミド基、チオシアネート基をいうものとする。   Here, the hydrocarbon group means an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an aryl group, and the nitrogen-containing functional group means a carbamoyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a mono-substituted amino group, a di group. Substituted amino group, acylamino group, isocyanate group, isothiocyanate group, oxygen-containing functional group means alkoxy group, aryloxy group, acyloxy group, carboxyl group, alkylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, hydroxy group, sulfur-containing The functional group means a sulfonic acid group, an alkylsulfonyl group, a sulfonamide group, a substituted sulfonamide group, and a thiocyanate group.

アルキル基としては、直鎖または分岐の炭素原子数1〜20のアルキル基が好ましく、置換基を有していてもよい。具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基、n−オクタデシル基等の無置換アルキル基;クロロメチル基、2−クロロエチル基、2−ブロモエチル基、2−ヨードエチル基、ジクロロメチル基、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基等のハロゲン原子で置換されたアルキル基;ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシエチル基、4−ヒドロキシブチル基等のヒドロキシ基で置換されたアルキル基;メトキシメチル基、エトキシメチル基等のアルコキシ基で置換されたアルキル基;カルボキシメチル基、4−カルボキシブチル基等のカルボキシル基で置換されたアルキル基;メトキシカルボニルメチル基、2−メトキシカルボニルエチル基、2−エトキシカルボニルエチル基、3−エトキシカルボニルプロピル基等のアルコキシカルボニル基で置換されたアルキル基;スルホメチル基、2−スルホエチル基、3−スルホプロピル基等のスルホン酸基で置換されたアルキル基が挙げられる。   The alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may have a substituent. Specific examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, and n-hexyl group. Unsubstituted alkyl groups such as 2-ethylhexyl group, n-decyl group, n-octadecyl group; chloromethyl group, 2-chloroethyl group, 2-bromoethyl group, 2-iodoethyl group, dichloromethyl group, fluoromethyl group, trimethyl group An alkyl group substituted with a halogen atom such as a fluoromethyl group; an alkyl group substituted with a hydroxy group such as a hydroxymethyl group, a 2-hydroxyethyl group or a 4-hydroxybutyl group; an alkoxy such as a methoxymethyl group or an ethoxymethyl group Substituted with a carboxyl group such as carboxymethyl group, 4-carboxybutyl group, etc. Alkyl group; alkyl group substituted by alkoxycarbonyl group such as methoxycarbonylmethyl group, 2-methoxycarbonylethyl group, 2-ethoxycarbonylethyl group, 3-ethoxycarbonylpropyl group; sulfomethyl group, 2-sulfoethyl group, 3- Examples thereof include an alkyl group substituted with a sulfonic acid group such as a sulfopropyl group.

シクロアルキル基としては、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。具体例としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基が挙げられる。   As the cycloalkyl group, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a 4-methylcyclohexyl group.

アルケニル基としては、炭素原子数2〜20のアルケニル基が好ましい。具体例としては、ビニル基、2−カルボキシビニル基、2−エトキシカルボニルビニル基、アリル基、オレイル基が挙げられる。   The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms. Specific examples include vinyl group, 2-carboxyvinyl group, 2-ethoxycarbonylvinyl group, allyl group, and oleyl group.

アルキニル基としては、炭素原子数2〜20のアルキニル基が好ましい。具体例としては、エチニル基、ブタジイニル基、2−フェニルエチニル基、4−カルボキシフェニルエチニル基挙げられる。   As the alkynyl group, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples include ethynyl group, butadiynyl group, 2-phenylethynyl group, and 4-carboxyphenylethynyl group.

アルコキシ基としては、炭素原子数1〜20のアルコキシ基が好ましい。具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、iso−プロピルオキシ基、ベンジルオキシ基が挙げられる。   As an alkoxy group, a C1-C20 alkoxy group is preferable. Specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, an iso-propyloxy group, and a benzyloxy group.

アルキルカルボニル基としては、炭素原子数2〜20のアルキルカルボニル基が好まし
い。具体例としては、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基、iso−プロピルカルボニル基、ヒドロキシメチルカルボニル基が挙げられる。
As the alkylcarbonyl group, an alkylcarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples include a methylcarbonyl group, an ethylcarbonyl group, an iso-propylcarbonyl group, and a hydroxymethylcarbonyl group.

アルコキシカルボニル基としては、炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基が好ましい。具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、iso−プロピルオキシカルボニル基、n―ブチルオキシカルボニル基が挙げられる。   As the alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an iso-propyloxycarbonyl group, and an n-butyloxycarbonyl group.

アルキルスルホニル基としては、炭素原子数1〜20のアルキルスルホニル基が好ましい。具体例としては、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、n―プロピルスルホニル基、n―ヘキシルスルホニル基が挙げられる。   As the alkylsulfonyl group, an alkylsulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples include a methylsulfonyl group, an ethylsulfonyl group, an n-propylsulfonyl group, and an n-hexylsulfonyl group.

アリ−ル基としては、炭素原子数6〜26のアリ−ル基が好ましく、置換基を有していてもよい。具体例としては、フェニル基、1−ナフチル基、9−アントラセニル基等の無置換アリール基、4−メチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、4−t−ブチルフェニル基等のアルキル基で置換されたアリール基、4−クロロフェニル基、2,6−ジブロモフェニル基等のハロゲン原子で置換されたアリール基、4−メトキシフェニル基、3−iso−プロピルオキシフェニル基等のアルコキシ基で置換されたアリール基、4−N―メチルアミノフェニル基、4−N−エチルアミノフェニル基、4−N−iso―プロピルアミノフェニル基等のアルキルアミノ基で置換されたアリール基、4−N,N―ジメチルアミノフェニル基、4−N,N−ジエチルアミノフェニル基、4−N,N−ジ―n―プロピルアミノフェニル基等のジアルキルアミノ基で置換されたアリール基等が挙げられる。   The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 26 carbon atoms, and may have a substituent. Specific examples include unsubstituted aryl groups such as phenyl group, 1-naphthyl group, and 9-anthracenyl group, alkyl groups such as 4-methylphenyl group, 2,4,6-trimethylphenyl group, and 4-t-butylphenyl group. An aryl group substituted with a group, an aryl group substituted with a halogen atom such as a 4-chlorophenyl group or a 2,6-dibromophenyl group, an alkoxy group such as a 4-methoxyphenyl group or a 3-iso-propyloxyphenyl group Substituted aryl groups, 4-N-methylaminophenyl groups, 4-N-ethylaminophenyl groups, aryl groups substituted with alkylamino groups such as 4-N-iso-propylaminophenyl groups, 4-N, Dialkylamino groups such as N-dimethylaminophenyl group, 4-N, N-diethylaminophenyl group, 4-N, N-di-n-propylaminophenyl group Such conversion aryl group.

アリールオキシ基としては、炭素原子数6〜26のアリ−ルオキシ基が好ましい。具体例としては、フェニルオキシ基、4−メトキシフェニルオキシ基、3−クロロフェニルオキシ基、4−メチルフェニルオキシ基が挙げられる。
アシルオキシ基としては、炭素原子数1〜20のアシルオキシ基が好ましい。具体例としては、アセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基が挙げられる。
As the aryloxy group, an aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms is preferable. Specific examples include a phenyloxy group, a 4-methoxyphenyloxy group, a 3-chlorophenyloxy group, and a 4-methylphenyloxy group.
As the acyloxy group, an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples include an acetyloxy group and a benzoyloxy group.

カルバモイル基としては、炭素原子数1〜20のカルバモイル基が好ましい。具体例としては、N,N−ジメチルカルバモイル基、N−フェニルカルバモイル基が挙げられる。   The carbamoyl group is preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples include N, N-dimethylcarbamoyl group and N-phenylcarbamoyl group.

モノ置換アミノ基としては、炭素原子数1〜20のモノ置換アミノ基が好ましい。具体例としては、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N−フェニルアミノ基が挙げられる。   As the mono-substituted amino group, a mono-substituted amino group having 1 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples include an N-methylamino group, an N-ethylamino group, and an N-phenylamino group.

ジ置換アミノ基としては、炭素原子数2〜20のジ置換アミノ基が好ましい。具体例としては、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N,N―ジフェニルアミノ基が挙げられる。   The disubstituted amino group is preferably a disubstituted amino group having 2 to 20 carbon atoms. Specific examples include N, N-dimethylamino group, N, N-diethylamino group, and N, N-diphenylamino group.

置換スルホンアミド基としては、炭素原子数1〜20の置換スルホンアミド基が好ましい。具体例としては、N,N−ジメチルスルホンアミド基、N−フェニルスルホンアミド基が挙げられる。   As the substituted sulfonamide group, a substituted sulfonamide group having 1 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples include N, N-dimethylsulfonamide group and N-phenylsulfonamide group.

アシルアミノ基としては、炭素原子数1〜20のアシルアミノ基が好ましい。具体例としては、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基が挙げられる。   As the acylamino group, an acylamino group having 1 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples include an acetylamino group and a benzoylamino group.

複素環基としては、炭素原子数2〜20の複素環基が好ましい。具体例としては、2−チエニル基、2−フラニル基、2−ピリジル基、4−ピリジル基、2−イミダゾリル基、2−ベンゾイミダゾリル基、2−チアゾリル基、2−オキサゾリル基が挙げられる。   As the heterocyclic group, a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples include 2-thienyl group, 2-furanyl group, 2-pyridyl group, 4-pyridyl group, 2-imidazolyl group, 2-benzimidazolyl group, 2-thiazolyl group, and 2-oxazolyl group.

ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。   Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

環Aおよび環Bの置換基の炭素原子上には、さらに上記の置換基があってもよい。   On the carbon atoms of the substituents of ring A and ring B, there may be further the above substituents.

一般式(1)中、n1は、1または2の整数であり、n1の値は、一般式(1)記載の光電変換素子用材料の吸収長波長帯に関係し、値が大きいほど吸収波長帯が長波長側に移動するため、一般式(1)記載の光電変換素子用材料を使用する際の目的・用途に応じて選択される。また、n1が2であるとき、複数のR同士および複数のR同士はそれぞれ同じであっても異なっていても良い。 In general formula (1), n1 is an integer of 1 or 2, and the value of n1 is related to the absorption long wavelength band of the photoelectric conversion element material described in general formula (1). Since the band moves to the long wavelength side, the band is selected according to the purpose and use when the photoelectric conversion element material described in the general formula (1) is used. When n1 is 2, the plurality of R 1 s and the plurality of R 2 s may be the same or different.

一般式(1)中,R〜Rは水素原子、炭化水素基、複素環基、ハロゲン原子、または一般式(2)で示される基を表し,R〜Rのうち少なくとも1つは一般式(2)で表される基である。 In General Formula (1), R 1 to R 3 represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group, a heterocyclic group, a halogen atom, or a group represented by General Formula (2), and at least one of R 1 to R 3 Is a group represented by the general formula (2).

〜Rの炭化水素基としては、アルキル基、アリール基が好ましい。アルキル基としては直鎖または分岐の炭素原子数1〜20のアルキル基がより好ましく、置換基を有していてもよい。また、アリール基としては炭素原子数6〜26のアリ−ル基がより好ましく、置換基を有していてもよい。
これらのアルキル基およびアリール基の具体例としては環Aおよび環Bの置換基と同様の基が挙げられる。
The hydrocarbon group for R 1 to R 3 is preferably an alkyl group or an aryl group. The alkyl group is more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may have a substituent. The aryl group is more preferably an aryl group having 6 to 26 carbon atoms and may have a substituent.
Specific examples of these alkyl groups and aryl groups include the same groups as the substituents of ring A and ring B.

〜Rの好ましい具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、1−ナフチル基、4−クロロフェニル基、2−チエニル基、4−ピリジル基、塩素原子、臭素原子であり、さらに好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基、塩素原子である。 Preferable specific examples of R 1 to R 3 include a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, trifluoromethyl group, phenyl group, 1-naphthyl group, 4-chlorophenyl group, 2-thienyl group, 4 -A pyridyl group, a chlorine atom, and a bromine atom, and more preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, and a chlorine atom.

一般式(2)中、環Cは、芳香環または複素環であり、これらは置換基を有していてもよい。具体例としては、化学式(C1)〜(C16)が挙げられ、好ましくは、化学式(C1)、化学式(C2)、化学式(C6)、化学式(C10)または化学式(C13)である。   In general formula (2), ring C is an aromatic ring or a heterocyclic ring, and these may have a substituent. Specific examples thereof include chemical formulas (C1) to (C16), preferably, chemical formula (C1), chemical formula (C2), chemical formula (C6), chemical formula (C10), or chemical formula (C13).

Figure 2005056650
[化学式(C1)〜(C16)中、R21〜R28は、環Aおよび環Bの置換基と同様の基であり、a21は0〜4の整数であり、a22は0〜6の整数であり、a23は0〜8の整数であり、a24は0〜2の整数であり、a26は0〜3の整数であり、a27は0〜5の整数であり、a28は0〜1の整数であり、*は環の連結基の位置を表す。]
化学式(C1)〜(C16)中、R21〜R28は、環Aおよび環Bの置換基と同様の基であり、好ましくは、環Aおよび環Bの置換基と同様のアルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、スルホン酸基、アリール基、ニトロ基、複素環基またはハロゲン原子であり、より好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ニトロ基、複素環基、またはハロゲン原子である。R21〜R28の好ましい具体例として、メチル基、エチル基、メトキシ基、フェニル基、ニトロ基、4−ピリジル基、カルボキシル基、メトキシ基、塩素
原子またはフッ素原子が挙げられる。
Figure 2005056650
[In the chemical formulas (C1) to (C16), R 21 to R 28 are the same groups as the substituents of the ring A and the ring B, a 21 is an integer of 0 to 4, and a 22 is 0 to 6 A 23 is an integer from 0 to 8, a 24 is an integer from 0 to 2, a 26 is an integer from 0 to 3, a 27 is an integer from 0 to 5, 28 is an integer of 0 to 1, and * represents the position of the linking group of the ring. ]
In chemical formulas (C1) to (C16), R 21 to R 28 are the same groups as the substituents of ring A and ring B, and preferably the same alkyl groups and alkoxy as the substituents of ring A and ring B Group, carboxyl group, sulfonic acid group, aryl group, nitro group, heterocyclic group or halogen atom, more preferably an alkyl group, alkoxy group, aryl group, nitro group, heterocyclic group or halogen atom. Preferable specific examples of R 21 to R 28 include methyl group, ethyl group, methoxy group, phenyl group, nitro group, 4-pyridyl group, carboxyl group, methoxy group, chlorine atom or fluorine atom.

化学式(C1)〜(C16)中、a21は0〜2の整数が好ましく、0または1がより好ましい。a22は0〜4の整数が好ましく、0または1がより好ましい。a23は0〜4の整数が好ましく、0または2がより好ましい。a24は0または1が好ましい。a26は0または1が好ましい。a27は0または1が好ましい。a28は0が好ましい。 In the chemical formula (C1) ~ (C16), a 21 is preferably an integer of 0 to 2, 0 or 1 are more preferable. a 22 is preferably an integer of 0 to 4, more preferably 0 or 1. a 23 is preferably an integer of 0 to 4, more preferably 0 or 2. a 24 is preferably 0 or 1. a 26 is preferably 0 or 1. a 27 is preferably 0 or 1. a 28 is preferably 0.

化学式(C1)〜(C16)中、*は環の連結基の位置を表し、*の一方がRおよびRが置換した窒素原子に、*のもう一方が、一般式(1)記載のR〜Rが置換している炭素原子にそれぞれ連結していることを表す。 In chemical formulas (C1) to (C16), * represents the position of the linking group of the ring, one of * is the nitrogen atom substituted by R 4 and R 5, and the other of * is represented by the formula (1) R 1 to R 3 are each connected to a substituted carbon atom.

一般式(2)中、RおよびRは、カルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基、ホウ酸基及びこれらのプロトン解離体からなる群から選ばれる少なくとも一種の官能基を有する基を表し、これらの官能基により置換されたアルキル基、アルケニル基、アリール基が好ましい。この場合のアルキル基、アルケニル基、アリール基としては、前記環AおよびBの置換基と同様の基が挙げられる。 In the general formula (2), R 4 and R 5 are selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a silicic acid group, a boric acid group, and their proton dissociators. It represents a group having at least one kind of functional group, and an alkyl group, an alkenyl group and an aryl group substituted with these functional groups are preferred. In this case, examples of the alkyl group, alkenyl group, and aryl group include the same groups as the substituents of the rings A and B.

前記プロトン解離体としては、−COO、−SO3 、−P(O)(OH)(O)、−B(OH)(O)が好ましい。 As the proton dissociation product, -COO -, -SO 3 -, -P (O) (OH) (O -), - B (OH) (O -) is preferred.

およびRの具体例としては、カルボキシメチル基、2−カルボキシエチル基、3−カルボキシプロピル基、18−カルボキシオクタデシル基、2−カルボキシビニル基、4−カルボキシフェニル基、3,5−ジカルボキシフェニル基、ヒドロキシメチル基、スルホメチル基、ホスホメチル基、珪酸メチル基およびホウ酸メチル基が挙げられる。 Specific examples of R 4 and R 5 include carboxymethyl group, 2-carboxyethyl group, 3-carboxypropyl group, 18-carboxyoctadecyl group, 2-carboxyvinyl group, 4-carboxyphenyl group, 3,5-di- Examples thereof include a carboxyphenyl group, a hydroxymethyl group, a sulfomethyl group, a phosphomethyl group, a methyl silicate group, and a methyl borate group.

およびRがプロトン解離体を有する場合には、対イオンとして塩形成陽イオンを有していてもよい。塩形成陽イオンとしては、無機または有機のアンモニウムイオン、アルカリ金属イオンが好ましい。無機または有機のアンモニウムイオンの具体例としては、アンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオンが挙げられる。アルカリ金属イオンの具体例としては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオンが挙げられる。これらの具体例のうち、テトラブチルアンモニウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンが好ましい。 When R 4 and R 5 have a proton dissociator, they may have a salt-forming cation as a counter ion. As the salt-forming cation, inorganic or organic ammonium ions and alkali metal ions are preferable. Specific examples of inorganic or organic ammonium ions include ammonium ions, tetraethylammonium ions, tetrabutylammonium ions, and pyridinium ions. Specific examples of alkali metal ions include sodium ions, potassium ions, and lithium ions. Of these specific examples, tetrabutylammonium ion, sodium ion, and potassium ion are preferred.

一般式(1)で表わされる化合物のうち、好ましい光電変換素子用材料としては、一般式(3)〜(5)を挙げることができる。   Among the compounds represented by the general formula (1), examples of preferable photoelectric conversion element materials include the general formulas (3) to (5).

一般式(3)〜(5)中、R〜Rおよびn1は一般式(1)と同様であり、R〜Rのうち少なくとも1つは一般式(2)で表される基である。 In general formulas (3) to (5), R 1 to R 3 and n1 are the same as in general formula (1), and at least one of R 1 to R 3 is a group represented by general formula (2). It is.

一般式(3)〜(5)中、R〜R10は環Aおよび環Bの置換基と同様の炭化水素基、含窒素官能基、含酸素官能基、含硫黄官能基、複素環基、ハロゲン原子を表す。 In general formulas (3) to (5), R 6 to R 10 are the same hydrocarbon groups, nitrogen-containing functional groups, oxygen-containing functional groups, sulfur-containing functional groups, and heterocyclic groups as the substituents of ring A and ring B. Represents a halogen atom.

一般式(3)〜(5)中、a〜 aは0〜4の整数を表し、好ましくは、0〜2の整数であり、a〜 aが2以上のとき、同一芳香環上に存在する複数のR〜R10は、それぞれ同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよく、R〜R10が互いに連結して環を形成した好ましい具体例としては、−CH―CH−CH―CH−、−CH(Cl)―CH−CH―CH−、−CH=CH−CH=CH−、−C(Cl)=CH−CH=CH−が挙げられ、
一般式(3)〜(5)中、R11〜R16は、好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基であり、より好ましくは環Aおよび環Bの置換基の説明で示したものと同様のア
ルキル基、アルケニル基、アリール基である。R11〜R16の好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−デシル基、n―オクタデシル基、カルボキシメチル基、2−カルボキシエチル基、3−スルホプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、ビニル基、フェニル基、4−カルボキシフェニル基が挙げられる。
In general formulas (3) to (5), a 1 to a 5 represent an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2, and when a 1 to a 5 is 2 or more, the same aromatic ring A plurality of R 6 to R 10 existing above may be the same as or different from each other, and may be connected to each other to form a ring, or preferred specific examples in which R 6 to R 10 are connected to each other to form a ring. As —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —, —CH (Cl) —CH 2 —CH 2 —CH 2 —, —CH═CH—CH═CH—, —C (Cl) ═CH -CH = CH-,
In the general formulas (3) to (5), R 11 to R 16 are preferably an alkyl group, an alkenyl group, and an aryl group, and more preferably the same as those described in the description of the substituents of the ring A and the ring B. An alkyl group, an alkenyl group, and an aryl group. Preferable specific examples of R 11 to R 16 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-decyl group, n-octadecyl group, carboxymethyl group, 2-carboxyethyl group, 3-sulfopropyl group, 3 -A hydroxypropyl group, a vinyl group, a phenyl group, 4-carboxyphenyl group is mentioned.

一般式(3)〜(5)中、Q〜Qはアルキレン基、−N(R)−、酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表す。 In general formulas (3) to (5), Q 1 to Q 4 represent an alkylene group, —N (R) —, an oxygen atom, a sulfur atom, or a selenium atom.

アルキレン基としては、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、具体例として、メチレン基、−C(CH−が挙げられる。 The alkylene group, preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, as a specific example, methylene, -C (CH 3) 2 - and the like.

−N(R)−におけるRは、直鎖または分岐の炭素原子数1〜20のアルキル基が好ましく、置換基を有していてもよい。具体例としては、メチル基、エチル基、n−ブチル基、n−デシル基、n―オクタデシル基等が挙げられる。Q〜Qの好ましい具体例としては、−C(CH−、−N(CH)−、硫黄原子または酸素原子であり、より好ましくは、−N(CH)−、硫黄原子または酸素原子である。 R in —N (R) — is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may have a substituent. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, an n-decyl group, and an n-octadecyl group. Preferable specific examples of Q 1 to Q 4 are —C (CH 3 ) 2 —, —N (CH 3 ) —, a sulfur atom or an oxygen atom, and more preferably —N (CH 3 ) —, sulfur. An atom or an oxygen atom.

一般式(3)〜(5)中、Z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し、陽イオンまたは陰イオンを表す。分子全体の電荷はZによって中和され、R及びRがカルボキシル基等のプロトン解離体を有する基であるときは、これらの基の電荷は陽イオンによって中和されてもよい。 In the general formulas (3) to (5), Z represents a counter ion when a counter ion is necessary for neutralizing the charge, and represents a cation or an anion. The charge of the whole molecule is neutralized by Z, and when R 4 and R 5 are groups having a proton dissociator such as a carboxyl group, the charge of these groups may be neutralized by a cation.

陽イオンは、無機または有機のアンモニウムイオン、アルカリ金属イオンが好ましい。無機または有機のアンモニウムイオンの具体例としては、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が挙げられ、アルカリ金属イオンの具体例としては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオンが挙げられる。   The cation is preferably an inorganic or organic ammonium ion or alkali metal ion. Specific examples of inorganic or organic ammonium ions include tetraalkylammonium ions and pyridinium ions, and specific examples of alkali metal ions include sodium ions, potassium ions, and lithium ions.

陰イオンとしては、ハロゲン化物イオン、アリールスルホン酸イオン、アリールジスルホン酸イオン、アルキル硫酸イオン、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、ヘキサフルオロホスフェートイオン、ピクリン酸イオンまたは酢酸イオンが挙げられる。また、電荷均衡対イオンとしてイオン性ポリマーも使用可能である。   Anions include halide ions, aryl sulfonate ions, aryl disulfonate ions, alkyl sulfate ions, sulfate ions, thiocyanate ions, perchlorate ions, tetrafluoroborate ions, hexafluorophosphate ions, picrate ions or An acetate ion is mentioned. Also, ionic polymers can be used as charge balancing counterions.

ハロゲン化物イオンの具体例としては、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンが挙げられる。   Specific examples of the halide ions include fluoride ions, chloride ions, bromide ions, and iodide ions.

アリールスルホン酸イオンの具体例としては、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が挙げられる。   Specific examples of the aryl sulfonate ion include p-toluene sulfonate ion and p-chlorobenzene sulfonate ion.

アリールジスルホン酸イオンの具体例としては、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が挙げられる。   Specific examples of the aryl disulfonate ion include 1,3-benzenedisulfonate ion, 1,5-naphthalenedisulfonate ion, and 2,6-naphthalenedisulfonate ion.

アルキル硫酸イオンの具体例としては、メチル硫酸イオン、トリフルオロメチル硫酸イオンが挙げられる。   Specific examples of the alkyl sulfate ion include methyl sulfate ion and trifluoromethyl sulfate ion.

一般式(1)で表される光電変換素子用材料のより好ましい例として、一般式(3)〜(5)中、Rが一般式(2)である光電変換素子用材料を挙げることができる。 More preferable examples of the photoelectric conversion element material represented by the general formula (1) include a photoelectric conversion element material in which R 2 is the general formula (2) in the general formulas (3) to (5). it can.

一般式(1)で表される光電変換素子用材料のさらに好ましい例としては、一般式(6
)で表される光電変換素子用材料を挙げることができる。
As a more preferable example of the photoelectric conversion element material represented by the general formula (1), the general formula (6
The material for photoelectric conversion elements represented by this can be mentioned.

一般式(6)中、環C、RおよびRは、一般式(2)と同様であり、R、R、R11、R12、a、a、Q、QおよびZは、一般式(3)と同様である。 In general formula (6), rings C, R 4 and R 5 are the same as in general formula (2), and R 6 , R 7 , R 11 , R 12 , a 1 , a 2 , Q 1 , Q 2 And Z are the same as those in the general formula (3).

一般式(1)で表される光電変換素子用材料の殊に好ましい例としては、一般式(6)中、環Cが一般式(7)により表される光電変換素子用材料を挙げることができる。   Particularly preferable examples of the photoelectric conversion element material represented by the general formula (1) include a photoelectric conversion element material in which the ring C is represented by the general formula (7) in the general formula (6). it can.

一般式(7)中、R21およびa21は、前記化学式(C1)と同様であり、*は環の連結基の位置を表し、*の一方がRおよびRが置換した窒素原子に、*のもう一方が、一般式(6)の環Cが連結している炭素原子にそれぞれ連結していることを表す。 In the general formula (7), R 21 and a 21 are the same as those in the chemical formula (C1), * represents the position of the linking group of the ring, and one of * represents a nitrogen atom substituted by R 4 and R 5. , * Represents that the other is connected to the carbon atom to which the ring C in the general formula (6) is connected.

一般式(1)で表される光電変換素子用材料の具体例を下記化学式(D−1)〜(D−42)を用いて以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the specific example of the material for photoelectric conversion elements represented by General formula (1) is shown below using following chemical formula (D-1)-(D-42), this invention is not limited to these. .

下記化学式(D−1)〜(D−42)のうち、Z1は、電荷を中和させる対イオンを表し、好ましい具体例としては、下記化学式Z1a〜Z1kが挙げられる。 Among the following chemical formulas (D-1) to (D-42), Z 1 represents a counter ion that neutralizes charges, and preferred specific examples include the following chemical formulas Z 1a to Z 1k .

Figure 2005056650
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本発明の一般式(1)で表される光電変換素子用材料は、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・リレーティッド・コンパウンズ(Heterocyclic Compounds-Cyanine Dyes and Related Compounds)」、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ(John Willy & Sons)社、ロンドン、1994年刊等を参考に、文献および文献中に引用された方法等を参考にして製造することができる。
Figure 2005056650
The material for the photoelectric conversion element represented by the general formula (1) of the present invention is “Heterocyclic Compounds-Cyanine Dyes and Related Compounds” by FM Harmer, With reference to John Willy & Sons, London, 1994, etc., it can be produced with reference to literature and methods cited in the literature.

例えば、本発明の一般式(1)で環Aおよび環Bが同じ種類の複素環である場合の製造法としては、以下の2段階の反応にて製造することができる。   For example, in the general formula (1) of the present invention, when the ring A and the ring B are the same kind of heterocycle, the production can be performed by the following two-stage reaction.

まず第1段階では下記一般式(8)と一般式(9)とを溶媒中で、塩基の存在下に20℃〜180℃好ましくは、50℃〜150℃で反応させ、下記一般式(10)を得、次いで第2段階では、前記第1段階で得た一般式(10)を溶媒中、塩基または酸存在下、加水分解反応を用いることにより製造することができる。   First, in the first stage, the following general formula (8) and general formula (9) are reacted in a solvent in the presence of a base at 20 ° C. to 180 ° C., preferably 50 ° C. to 150 ° C., and the following general formula (10 In the second stage, the general formula (10) obtained in the first stage can be prepared by using a hydrolysis reaction in a solvent in the presence of a base or an acid.

第1段階で用いられる溶媒としては、例えば、エタノール、iso−プロパノール、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、無水酢酸、ジメチルスルホキシド、クロロホルム、ヘキサンが挙げられる。また、塩基としては、例えば、モルホリン、ピペリジン、ピロリジン、トリエチルアミン、カリウム−t−ブトキシド、水素化ナトリウム、炭酸カリウムが挙げられる。   Examples of the solvent used in the first stage include ethanol, iso-propanol, toluene, xylene, chlorobenzene, N, N-dimethylformamide, dimethylimidazolidinone, acetic anhydride, dimethyl sulfoxide, chloroform, and hexane. Examples of the base include morpholine, piperidine, pyrrolidine, triethylamine, potassium t-butoxide, sodium hydride, and potassium carbonate.

第2段階で用いられる溶媒としては、例えば、エタノール、iso−プロパノール、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、無水酢酸、ジメチルスルホキシド、クロロホルム、ヘキサン、水が挙げられる。塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムエトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウム−t−ブトキシド、水素化ナトリウム、トリエチルアミンが挙げられる。また、酸としては、例えば、塩酸、硝酸,硫酸、臭化水素酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、燐酸、p−トルエンスルホン酸が挙げられる。   Examples of the solvent used in the second stage include ethanol, iso-propanol, toluene, xylene, chlorobenzene, N, N-dimethylformamide, dimethylimidazolidinone, acetic anhydride, dimethyl sulfoxide, chloroform, hexane, and water. . Examples of the base include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium ethoxide, sodium methoxide, potassium-t-butoxide, sodium hydride, and triethylamine. Examples of the acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrobromic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, phosphoric acid, and p-toluenesulfonic acid.

Figure 2005056650
[式中、環AおよびRは、一般式(1)と同様である。]
Figure 2005056650
[Wherein, ring A and R 1 are the same as in general formula (1). ]

Figure 2005056650
[式中、環Cは、一般式(2)と同様であり、R31およびR32は、カルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基またはホウ酸基のエステル体である基を有する置換基である。]
エステル体としては、メチルエステル、エチルエステルが好ましい。
Figure 2005056650
[Wherein, ring C is the same as in general formula (2), and R 31 and R 32 are a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a silicic acid group or a boric acid group. It is a substituent having a group which is an ester form. ]
As an ester body, methyl ester and ethyl ester are preferable.

Figure 2005056650
[式中、環A、環B、RおよびRは、一般式(1)と同様であり、環Cは、一般式(2)と同様であり、R31およびR32は、一般式(9)と同様である。]
Figure 2005056650
[Wherein, ring A, ring B, R 1 and R 2 are the same as in general formula (1), ring C is the same as in general formula (2), and R 31 and R 32 are Same as (9). ]

また、一般式(1)で環Aおよび環Bが異なる種類の複素環である場合の製造法としては、下記の3段階で製造することができる。即ち、第1段階で、一般式(8)と下記一般式(11)とを溶媒中で20℃〜180℃、好ましくは80℃〜150℃で反応させて、下記一般式(12)とした後、さらに、一般式(12)と第1段階目の反応で用いた一般式(8)とは種類の異なる一般式(8)とを溶媒中で、塩基の存在下に20℃〜180℃、好ましくは50℃〜150℃で反応させて、環Aおよび環Bが異なる種類の複素環である一般式(10)とした後に、前記加水分解反応と同様の方法を用いて加水分解することにより製造することができる。   Moreover, as a manufacturing method in case the ring A and the ring B are different types of heterocycles in the general formula (1), they can be manufactured in the following three stages. That is, in the first stage, the general formula (8) and the following general formula (11) are reacted in a solvent at 20 ° C. to 180 ° C., preferably 80 ° C. to 150 ° C., to obtain the following general formula (12). Thereafter, the general formula (12) and the general formula (8) different from the general formula (8) used in the first-stage reaction are added in a solvent in the presence of a base at 20 ° C to 180 ° C. The reaction is preferably carried out at 50 ° C. to 150 ° C. to make General Formula (10) in which Ring A and Ring B are different types of heterocycles, and then hydrolyzed using the same method as in the hydrolysis reaction. Can be manufactured.

環Aおよび環Bが異なる種類の複素環である場合の第1段階で用いられる溶媒としては、例えば、無水酢酸、エタノール、iso−プロパノール、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、クロロホルム、ヘキサンが挙げられる。   Examples of the solvent used in the first step when ring A and ring B are different types of heterocycles include acetic anhydride, ethanol, iso-propanol, toluene, xylene, chlorobenzene, N, N-dimethylformamide, dimethyl Examples include imidazolidinone, dimethyl sulfoxide, chloroform, and hexane.

環Aおよび環Bが異なる種類の複素環である場合の第2段階で用いられる溶媒としては、例えば、エタノール、iso−プロパノール、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、無水酢酸、ジメチルスルホキシド、クロロホルム、ヘキサンが挙げられる。   Examples of the solvent used in the second step when ring A and ring B are different types of heterocycles include ethanol, iso-propanol, toluene, xylene, chlorobenzene, N, N-dimethylformamide, and dimethylimidazolidinone. , Acetic anhydride, dimethyl sulfoxide, chloroform, hexane.

第2段階で用いられる塩基としては、例えば、モルホリン、ピペリジン、ピロリジン、トリエチルアミン、カリウム−t−ブトキシド、水素化ナトリウム、炭酸カリウムが挙げられる。   Examples of the base used in the second step include morpholine, piperidine, pyrrolidine, triethylamine, potassium t-butoxide, sodium hydride, and potassium carbonate.

Figure 2005056650
[式中、環Cは、一般式(2)と同様であり、R31およびR32は、一般式(9)と同様である。]
Figure 2005056650
[Wherein, ring C is the same as in general formula (2), and R 31 and R 32 are the same as in general formula (9). ]

Figure 2005056650
[式中、環AおよびRは、一般式(1)と同様であり、環Cは、一般式(2)と同様であり、R31およびR32は、一般式(9)と同様である。]
以上、詳述した一般式(1)および一般式(3)〜(6)により表される光電変換素子用材料は、可視光の波長領域で光増感することができ、半導体微粒子への吸着性能が高く、実用的な光電変換特性を与えるため光電変換素子用材料として非常に好ましい。
Figure 2005056650
[Wherein, ring A and R 1 are the same as in general formula (1), ring C is the same as in general formula (2), and R 31 and R 32 are the same as in general formula (9). is there. ]
As described above, the photoelectric conversion element materials represented by the general formula (1) and the general formulas (3) to (6) described above can be photosensitized in the wavelength region of visible light, and adsorbed on the semiconductor fine particles. It is highly preferable as a material for a photoelectric conversion element because it has high performance and provides practical photoelectric conversion characteristics.

次に本発明に係る光電変換素子について述べる。
本発明に係る光電変換素子は、一般式(1)および一般式(3)〜(6)の光電変換素子用材料を使用してなる光電変換素子であり、好ましくは、一般式(1)および一般式(3)〜(6)の光電変換素子用材料を半導体微粒子に結合および/または吸着させた電極を用いてなる光電変換素子であり、より好ましくは、図1に示すように、基板1、導電層3、色素吸着半導体微粒子層5、電荷移動層6、導電層4および基板2の順に積層してなる素子である。
Next, the photoelectric conversion element according to the present invention will be described.
The photoelectric conversion element according to the present invention is a photoelectric conversion element formed by using the material for the photoelectric conversion element of the general formula (1) and the general formulas (3) to (6), and preferably the general formula (1) and It is a photoelectric conversion element using the electrode which couple | bonded and / or adsorb | sucked the photoelectric conversion element material of General formula (3)-(6) to the semiconductor fine particle, More preferably, as shown in FIG. , A conductive layer 3, a dye-adsorbing semiconductor fine particle layer 5, a charge transfer layer 6, a conductive layer 4 and a substrate 2 in this order.

以下、前記の基板、導電層、色素吸着半導体微粒子層および電荷移動層に関して説明する。   Hereinafter, the substrate, the conductive layer, the dye-adsorbing semiconductor fine particle layer, and the charge transfer layer will be described.

本発明の光電変換素子に用いられる基板は、特に制限はないが、好ましくは、ガラスおよび樹脂の基板であり、ガラスの具体例としては、ホウケイ酸ガラス、ケイ酸ガラス、ソ−ダ石灰ガラス、ケイ酸アルカリガラス、カリ石灰ガラス、鉛ガラスまたはバリウムガラス等のケイ酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラスが挙げられ、樹脂の具体例としては、ポリカ−ボネ−ト、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタラ−トまたはテ
フロン(登録商標)等のフッ素樹脂が挙げられる。
The substrate used in the photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited, but is preferably a glass and resin substrate. Specific examples of the glass include borosilicate glass, silicate glass, soda lime glass, Examples include silicate glass such as alkali silicate glass, potassium lime glass, lead glass or barium glass, borate glass, and phosphate glass. Specific examples of the resin include polycarbonate, polyacrylonitrile, Examples thereof include fluorine resins such as polyethylene terephthalate or Teflon (registered trademark).

基板は、透明であっても半透明であってもよく、着色していてもよいが、透明なものが好ましく、可視光の透過率が70%以上の基板がさらに好ましい。基板の形状は、特に制限はないが、好ましくは、板状、フィルム状である。   The substrate may be transparent or translucent, and may be colored, but is preferably transparent and more preferably a substrate having a visible light transmittance of 70% or more. The shape of the substrate is not particularly limited, but is preferably a plate shape or a film shape.

本発明の光電変換素子に用いられる導電層は、金属、導電性金属酸化物または導電性有機物により形成された導電性のある層であり、導電層に用いる金属は、好ましくは、仕事関数が3.5〜6.0 eVの金属である。具体例としては、白金、金、銀、銅、コバルト、鉄、ニッケル、パラジウム、バナジウム、ロジウム、タングステン、アルミニウムおよび亜鉛が挙げられる。   The conductive layer used in the photoelectric conversion element of the present invention is a conductive layer formed of a metal, a conductive metal oxide, or a conductive organic substance, and the metal used for the conductive layer preferably has a work function of 3 .5 to 6.0 eV metal. Specific examples include platinum, gold, silver, copper, cobalt, iron, nickel, palladium, vanadium, rhodium, tungsten, aluminum and zinc.

導電性金属酸化物としては、好ましくは、インジウム−スズ複合酸化物、フッ素ド−プした酸化スズである。   The conductive metal oxide is preferably indium-tin composite oxide or fluorine-doped tin oxide.

導電性有機物としては、好ましくは、一般の炭素電極に用いられる炭素材料、フラ−レン、カ−ボンナノチュ−ブまたはポリアセチレン等の炭化水素、置換基を有していてもよいポリアニリンおよびポリチオフェン等の導電性高分子、テトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタン等の電荷移動錯体である。   The conductive organic material is preferably a carbon material used for a general carbon electrode, a hydrocarbon such as fullerene, carbon nanotube or polyacetylene, or a conductive material such as polyaniline and polythiophene which may have a substituent. Charge transfer complex such as a functional polymer, tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane.

導電層を基板上に形成する方法としては、基板上に塗布または蒸着等により形成する方法であれば制限はないが、好ましくは、スパッタ法、蒸着法、スピンコ−ト法である。導電層の厚さは、好ましくは、0.02〜10mmである。   The method of forming the conductive layer on the substrate is not limited as long as it is a method of forming the conductive layer on the substrate by coating or vapor deposition, but a sputtering method, vapor deposition method, or spin coating method is preferable. The thickness of the conductive layer is preferably 0.02 to 10 mm.

また、基板上に形成された導電層は、表面抵抗が低いものほどよく、好ましくは、表面抵抗の範囲は100Ω/cm2以下であり、より好ましくは、30Ω/cm2以下である。 The conductive layer formed on the substrate should have a lower surface resistance. Preferably, the surface resistance range is 100 Ω / cm 2 or less, and more preferably 30 Ω / cm 2 or less.

本発明の光電変換素子に用いられる色素吸着半導体微粒子層は、半導体微粒子層と色素層から構成される層である。半導体微粒子層は、半導体微粒子により形成された層であり、色素層は、本発明の光電変換素子用材料を半導体微粒子層に結合および/または吸着させることにより形成された光電変換素子用材料の層である。   The dye-adsorbing semiconductor fine particle layer used in the photoelectric conversion element of the present invention is a layer composed of a semiconductor fine particle layer and a dye layer. The semiconductor fine particle layer is a layer formed of semiconductor fine particles, and the dye layer is a layer of photoelectric conversion element material formed by bonding and / or adsorbing the photoelectric conversion element material of the present invention to the semiconductor fine particle layer. It is.

半導体微粒子に用いる材料としては、好ましくは、金属酸化物である。具体例としては、TiO2、 Fe2O3、 WO3、 ZnO、 Nb2O5、 SnO2が挙げられ、好ましくは、TiO2、 ZnO、 SnO2であり、より好ましくはTiO2である。 The material used for the semiconductor fine particles is preferably a metal oxide. Specific examples include TiO 2 , Fe 2 O 3 , WO 3 , ZnO, Nb 2 O 5 , and SnO 2 , preferably TiO 2 , ZnO, and SnO 2 , and more preferably TiO 2 .

また、半導体微粒子に用いる材料は、1種類でもよいし2種類以上で用いてもよい。さらには、導電層に用いる金属として挙げたものと同様の金属と、前記半導体微粒子に用いる材料の混合物でもよい。
半導体微粒子の粒径は、好ましくは、5〜10mm、であり、より好ましくは、5〜200nmであり、特に好ましくは、8〜50nmである。
Further, the material used for the semiconductor fine particles may be one kind or two or more kinds. Furthermore, a mixture of the same metals as those used for the conductive layer and the materials used for the semiconductor fine particles may be used.
The particle size of the semiconductor fine particles is preferably 5 to 10 mm, more preferably 5 to 200 nm, and particularly preferably 8 to 50 nm.

半導体微粒子層を形成する場合、特開平11−312541号公報に記載のように緻密な薄膜層を下塗り層として、導電層を形成した基板上に塗布しておくことが好ましい。
半導体微粒子層を形成する方法としては、半導体微粒子のコロイド溶液または分散溶液を調製し、導電層を形成した基板上に塗布する方法が好ましい。
In the case of forming a semiconductor fine particle layer, it is preferable to apply a fine thin film layer as an undercoat layer on a substrate on which a conductive layer is formed, as described in JP-A-11-312541.
As a method for forming the semiconductor fine particle layer, a method in which a colloidal solution or dispersion solution of semiconductor fine particles is prepared and applied on the substrate on which the conductive layer is formed is preferable.

半導体微粒子のコロイド溶液の調製方法としては、技術情報協会の「ゾル−ゲル法による薄膜コ−ティング技術」(1995年)、(株)シ−エムシ−社発行の「色素増感太陽
電池の最新技術」(2001年)等に記載のゾル−ゲル法による調製方法が好ましい。半導体微粒子の分散溶液の調製方法としては、半導体微粒子に用いる材料の粉砕後、分散溶剤に分散させることにより分散溶液とする方法が挙げられる。
半導体微粒子に用いる材料の粉砕方法としては、乳鉢ですり潰す方法、ミルによる粉砕法等が挙げられる。
As a method for preparing a colloidal solution of semiconductor fine particles, “Thin Film Coating Technology by Sol-Gel Method” (1995) of the Technical Information Association, “Latest of dye-sensitized solar cells” published by CMC Co., Ltd. A preparation method by a sol-gel method described in “Technology” (2001) and the like is preferable. Examples of a method for preparing a dispersion solution of semiconductor fine particles include a method in which a material used for semiconductor fine particles is pulverized and then dispersed in a dispersion solvent to obtain a dispersion solution.
Examples of the method of pulverizing the material used for the semiconductor fine particles include a method of grinding with a mortar, a method of pulverizing with a mill, and the like.

係る方法により調製した半導体微粒子を分散させるための分散溶媒の具体例としては、水、メタノ−ル、エタノ−ル、iso−プロピルアルコ−ル、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリル、酢酸エチルが挙げられる。分散の際、必要に応じて、ポリマ−、界面活性剤、酸、もしくはキレ−ト剤等を分散補助剤として用いてもよい。   Specific examples of the dispersion solvent for dispersing the semiconductor fine particles prepared by such a method include water, methanol, ethanol, iso-propyl alcohol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, and ethyl acetate. When dispersing, if necessary, a polymer, a surfactant, an acid, a chelating agent, or the like may be used as a dispersion aid.

係る半導体微粒子のコロイド溶液または分散液を、導電層を形成した基板上に塗布する方法の具体例としては、ドクタ−ブレ−ド法、ロ−ラ法、ディップ法、エア−ナイフ法、スピン法、スプレ−法、スクリ−ン印刷法等が挙げられ、好ましくは、ドクタ−ブレ−ド法、ロ−ラ法、スピン法、スクリ−ン印刷法である。   Specific examples of a method for applying the colloidal solution or dispersion of semiconductor fine particles to a substrate on which a conductive layer is formed include a doctor blade method, a roller method, a dipping method, an air knife method, and a spin method. , Spray method, screen printing method, and the like, and doctor blade method, roller method, spin method, and screen printing method are preferable.

また、半導体微粒子層は単層に限定する必要はない。粒径が異なる半導体微粒子のコロイド溶液または分散溶液を多層に塗布することも可能であり、材料の種類が異なる、もしくは、バインダ−および添加剤の組成が異なる半導体微粒子のコロイド溶液または分散溶液を多層に塗布することもできる。多層に塗布する場合、数回から十数回重ね塗りしてもよい。重ね塗りの場合にはスクリ−ン印刷法が好ましい。   The semiconductor fine particle layer need not be limited to a single layer. It is also possible to apply a colloidal solution or dispersion solution of semiconductor fine particles with different particle diameters in multiple layers, and colloidal solution or dispersion solution of semiconductor fine particles with different types of materials or different binder and additive compositions. It can also be applied. When applying to a multilayer, it may be overcoated several times to dozens of times. In the case of overcoating, the screen printing method is preferred.

半導体微粒子層の厚みは、好ましくは、0.1〜200μmである。より好ましくは、1〜100μmである。導電層を形成した基板1平方メートルあたりの半導体微粒子の塗布量は、好ましくは、0.5〜400gであり、より好ましくは、5〜100gである。   The thickness of the semiconductor fine particle layer is preferably 0.1 to 200 μm. More preferably, it is 1-100 micrometers. The coating amount of the semiconductor fine particles per square meter of the substrate on which the conductive layer is formed is preferably 0.5 to 400 g, and more preferably 5 to 100 g.

係る半導体微粒子のコロイド溶液または分散液の塗布後、塗膜強度を向上させるために加熱処理することが好ましい。加熱処理温度の範囲は、好ましくは、40℃以上700℃未満であり、より好ましくは、100℃以上550℃未満である。また、加熱処理時間は10分〜10時間程度であるが、好ましくは、30分〜2時間である。樹脂基板など融点の低い基板を用いる場合は、高温処理は好ましくなく、基板の変質や変形が起こる温度よりも低い温度で加熱処理を行うのが好ましい。   After the application of the semiconductor fine particle colloidal solution or dispersion, heat treatment is preferably performed to improve the coating strength. The range of the heat treatment temperature is preferably 40 ° C. or higher and lower than 700 ° C., and more preferably 100 ° C. or higher and lower than 550 ° C. The heat treatment time is about 10 minutes to 10 hours, preferably 30 minutes to 2 hours. In the case of using a substrate having a low melting point such as a resin substrate, high temperature treatment is not preferable, and it is preferable to perform heat treatment at a temperature lower than a temperature at which the substrate is altered or deformed.

さらには、加熱処理後に半導体微粒子の表面純度を上げてもよく、また、四塩化チタンや三塩化チタンを用いたメッキ処理を行ってもよい。酸または塩基処理により半導体微粒子表面のpHを調整することが好ましい。   Furthermore, the surface purity of the semiconductor fine particles may be increased after the heat treatment, or a plating treatment using titanium tetrachloride or titanium trichloride may be performed. It is preferable to adjust the pH of the surface of the semiconductor fine particles by acid or base treatment.

半導体微粒子層は、表面積が大きいものが好ましい。このため導電層を形成した基板上に塗設した状態での表面積は、投影面積に対して10〜3000倍であることが好ましい。   The semiconductor fine particle layer preferably has a large surface area. For this reason, it is preferable that the surface area in the state coated on the substrate on which the conductive layer is formed is 10 to 3000 times the projected area.

色素層の形成方法としては、半導体微粒子層に結合および/または吸着することにより層を形成させる方法であれば特に制限はないが、本発明の光電変換素子用材料を溶媒に溶解させた後、該溶液に、導電層および半導体微粒子層を形成した基板を一定時間浸漬する方法が好ましい。   The method for forming the dye layer is not particularly limited as long as the layer is formed by bonding and / or adsorbing to the semiconductor fine particle layer, but after dissolving the photoelectric conversion element material of the present invention in a solvent, A method of immersing the substrate on which the conductive layer and the semiconductor fine particle layer are formed in the solution for a predetermined time is preferable.

色素層の形成に用いられる溶媒としては、半導体微粒子層を形成した基板の材質を変質や変形などにより痛めることなく、また本発明の光電変換素子用材料を溶解させるものであれば限定されない。溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、iso−プロパノール等のアルコール類、アセトニトリル、クロロホルム、ジクロロメタン、N,N−ジメ
チルホルムアミド、トルエン、アセトン、ヘキサンまたは水が挙げられる。好ましくは、メタノール、エタノール、アセトニトリルである。
色素層の形成に用いられる該溶液は、本発明の光電変換素子用材料の少なくとも1種からなるものでもよいし、2種類以上混合したものでもよい。
The solvent used for forming the dye layer is not limited as long as it does not hurt the material of the substrate on which the semiconductor fine particle layer is formed due to alteration or deformation, and dissolves the photoelectric conversion element material of the present invention. Specific examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol and iso-propanol, acetonitrile, chloroform, dichloromethane, N, N-dimethylformamide, toluene, acetone, hexane or water. Preferred are methanol, ethanol, and acetonitrile.
The solution used for forming the dye layer may be composed of at least one kind of the material for a photoelectric conversion element of the present invention, or may be a mixture of two or more kinds.

また、本発明の光電変換素子用材料と公知の色素とを併用することも可能である。公知の色素の具体例としては、公知のポルフィリン色素、ルテニウム錯体色素、メチン色素、スクアリリウム色素、キサンテン色素、フェナジノン色素、トリフェニルメタン色素、クマリン色素またはフタロシアニン色素が挙げられる。   Moreover, it is also possible to use together the material for photoelectric conversion elements of this invention, and a well-known pigment | dye. Specific examples of known dyes include known porphyrin dyes, ruthenium complex dyes, methine dyes, squarylium dyes, xanthene dyes, phenazinone dyes, triphenylmethane dyes, coumarin dyes or phthalocyanine dyes.

色素層の形成に用いられる該溶液の濃度は、0.0001〜1.0 mol / Lに調製すればよいが、好ましくは、0.1〜100 mM / Lである。ここで、Mはmol / Lを表わす(以下、同様)。
色素層の形成に用いられる該溶液に、導電層および半導体微粒子層を形成した基板を浸漬する温度および時間は、好ましくは、それぞれ室温から溶媒の還流温度、10分〜1000時間である。
The concentration of the solution used for forming the dye layer may be adjusted to 0.0001 to 1.0 mol / L, but preferably 0.1 to 100 mM / L. Here, M represents mol / L (hereinafter the same).
The temperature and time for immersing the substrate on which the conductive layer and the semiconductor fine particle layer are formed in the solution used for forming the dye layer is preferably from room temperature to the reflux temperature of the solvent, 10 minutes to 1000 hours, respectively.

本発明の光電変換素子に用いられる電荷移動層は、本発明の光電変換素子用材料の酸化体に電子を補充する、または光電変換素子用材料の還元体に正孔を補充する機能を有する電荷輸送材料を含有する層である。   The charge transfer layer used in the photoelectric conversion element of the present invention has a function of replenishing electrons to the oxidant of the photoelectric conversion element material of the present invention or replenishing holes to the reductant of the photoelectric conversion element material. It is a layer containing a transport material.

電荷輸送材料としては、好ましくは、酸化還元能を有する化合物が有機溶媒に溶解した電解液、該電解液をポリマ−マトリクスに含浸したゲル電解質、酸化還元能を有する溶融塩および固体電解質等である。   The charge transport material is preferably an electrolytic solution in which a compound having redox ability is dissolved in an organic solvent, a gel electrolyte in which the electrolytic solution is impregnated in a polymer matrix, a molten salt having redox ability, a solid electrolyte, and the like. .

電荷輸送材料として用いられる電解液は、電解質、溶媒、添加物から構成されることが好ましい。
電解液に使用される電解質は、好ましくは、過塩素酸ナトリウム、4級アンモニウム塩のハロゲン化物、テトラアルキルアンモニウムPF6、テトラアルキルアンモニウムBF4、金属ハロゲン化物、臭素またはヨウ素である。
The electrolytic solution used as the charge transport material is preferably composed of an electrolyte, a solvent, and an additive.
The electrolyte used in the electrolytic solution is preferably sodium perchlorate, a quaternary ammonium salt halide, tetraalkylammonium PF 6 , tetraalkylammonium BF 4 , metal halide, bromine or iodine.

4級アンモニウム塩のハロゲン化物の具体例としては、テトラアルキルアンモニウムクロリド、テトラアルキルアンモニウムブロミド、テトラアルキルアンモニウムヨ−ダイドが挙げられ、好ましくはテトラエチルアンモニウムヨーダイドである。   Specific examples of the halide of the quaternary ammonium salt include tetraalkylammonium chloride, tetraalkylammonium bromide, and tetraalkylammonium iodide, with tetraethylammonium iodide being preferred.

金属ハロゲン化物の具体例としては、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、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、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウムが挙げられる。   Specific examples of the metal halide include lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, and cesium bromide. Can be mentioned.

電解液に使用される電解質の好ましい具体例としては、過塩素酸ナトリウム、テトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ヨウ素またはヨウ化リチウムが挙げられる。また、電解液に使用される電解質は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
電解液に使用される電解質の濃度は、好ましくは、0.1 mM以上10 M以下であり、より好ましくは、0.1 mM以上5.0M以下であり、さらに好ましくは、0.1 mM以上1.0 M以下である。
Preferable specific examples of the electrolyte used in the electrolytic solution include sodium perchlorate, tetraalkylammonium iodide, iodine or lithium iodide. Moreover, the electrolyte used for electrolyte solution may be used independently and may be used together 2 or more types.
The concentration of the electrolyte used in the electrolytic solution is preferably 0.1 mM or more and 10 M or less, more preferably 0.1 mM or more and 5.0 M or less, and further preferably 0.1 mM or more. 1.0 M or less.

電解液に使用される溶媒は、粘度が低く誘電率の高い溶媒が好ましく、具体例としては、ジオキサン、ジエチルエ−テル、エチレングリコ−ルジアルキルエ−テル、プロピレングリコ−ルジアルキルエ−テル等の環状または鎖状エ−テル類;メタノ−ル、エタノ−ル、エチレングリコ−ルモノアルキルエ−テル等のアルコ−ル類;エチレングリコ−ル、ポリエチレングリコ−ル、グリセリン等の多価アルコ−ル類;アセトニトリル、メトキシア
セトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類;エチレンカ−ボネ−ト、プロピレンカ−ボネ−ト等のカ−ボネ−ト類;ジメチルスルホキシド、スルホラン等が挙げられる。
また、電解液に使用される溶媒は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
The solvent used in the electrolytic solution is preferably a solvent having a low viscosity and a high dielectric constant. Specific examples thereof include cyclic or chain forms such as dioxane, diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, and propylene glycol dialkyl ether. Ethers; alcohols such as methanol, ethanol and ethylene glycol monoalkyl ether; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, polyethylene glycol and glycerin; acetonitrile; Nitriles such as methoxyacetonitrile and benzonitrile; carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate; dimethyl sulfoxide, sulfolane and the like.
Moreover, the solvent used for electrolyte solution may be used independently and may be used together 2 or more types.

電解液に使用される添加物は、電解液の酸化還元特性を変化させる添加物であり、所望により電解液中に添加することができる。添加物として、好ましくは、キノン類、有機塩基類、金属錯体、ピリジニウム塩である。具体例としては、ハイドロキノンおよびジシアノジクロロパラベンゾキノン等のキノン類;4−t−ブチルピリジン、ビオローゲン、2−ピコリン、トリエタノ−ルアミン等の有機塩基類;フェロセン−フェリシアン酸塩およびポルフィリン等の金属錯体;メチルビオロ−ゲン等のピリジニウム塩が挙げられ、好ましくは、4−t−ブチルピリジンおよびトリエタノールアミンである。また、電解液に使用される添加物は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
電解液に使用される添加物の濃度は、好ましくは、0.001 mM以上1.0 M以下であり、より好ましくは、0.001 mM以上0.5M以下である。
The additive used in the electrolytic solution is an additive that changes the oxidation-reduction characteristics of the electrolytic solution, and can be added to the electrolytic solution as desired. As the additive, quinones, organic bases, metal complexes, and pyridinium salts are preferable. Specific examples include quinones such as hydroquinone and dicyanodichloroparabenzoquinone; organic bases such as 4-t-butylpyridine, viologen, 2-picoline and triethanolamine; metal complexes such as ferrocene-ferricyanate and porphyrin. A pyridinium salt such as methyl viologen is preferable, and 4-t-butylpyridine and triethanolamine are preferable. Moreover, the additive used for electrolyte solution may be used independently and may be used together 2 or more types.
The concentration of the additive used in the electrolytic solution is preferably 0.001 mM or more and 1.0 M or less, and more preferably 0.001 mM or more and 0.5 M or less.

電荷輸送材料として用いられるゲル電解質に用いられるポリマーの具体例としては、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
電荷輸送材料として用いられる溶融塩としては、好ましくは、カチオン種とアニオン種の組み合わせによりなるイオン伝導性塩である。具体例としては、カチオン種として、テトラアルキルアンモニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、トリアルキルスルホニルカチオン等が挙げられ、アニオン種として、ヨウ素アニオン(I、I3 )、塩化アルミニウムアニオン(AlCl4 、AlCl7 )、含フッ素アニオン〔BF4 、PF6 、CF3SO3 、N(CF3SO22 、F(HF)n 〕が挙げられる。また、電荷輸送材料として用いられる溶融塩は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
Specific examples of the polymer used for the gel electrolyte used as the charge transport material include polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride.
The molten salt used as the charge transport material is preferably an ion conductive salt comprising a combination of a cationic species and an anionic species. Specific examples include tetraalkylammonium cations, imidazolium cations, pyridinium cations, trialkylsulfonyl cations and the like as cation species, and iodine anions (I , I 3 ), aluminum chloride anions (AlCl) as anion species. 4 -, AlCl 7 -), a fluorine-containing anion [BF 4 -, PF 6 -, CF 3 SO 3 -, n (CF 3 SO 2) 2 -, F (HF) n - ] and the like. Moreover, the molten salt used as a charge transport material may be used alone or in combination of two or more.

電荷輸送材料として用いられる固体電解質としては、好ましくは、正孔輸送材料、導電性高分子、金属のハロゲン化物、金属のチオシアン化物、金属のシアン化物または金属の硫酸化物であり、具体例としては、N,N−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン等の芳香族アミン類等の正孔輸送材料、置換または無置換のポリチオフェンおよびポリピロ−ル等の導電性高分子、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅等の金属のハロゲン化物、チオアシアン化銅等の金属のチオシアン化物、シアン化銅等の金属のシアン化物または硫酸銅等の金属の硫酸化物が挙げられ、また電荷輸送材料として用いられる固体電解質は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。   The solid electrolyte used as the charge transport material is preferably a hole transport material, a conductive polymer, a metal halide, a metal thiocyanide, a metal cyanide, or a metal sulfate. Hole transport materials such as N, N-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine and other aromatic amines, substituted or unsubstituted Conductive polymers such as polythiophene and polypyrrole, metal halides such as copper chloride, copper bromide, copper iodide, metal thiocyanides such as copper thiocyanide, metal cyanides such as copper cyanide or Examples thereof include metal sulfates such as copper sulfate, and solid electrolytes used as charge transport materials may be used alone or in combination of two or more.

また、該素子の強度をより高めるため、各層に保護層や下塗り層等他の1層以上の層を形成していてもかまわない。
さらには、本発明の光電変換素子は、エポキシ樹脂、シリコンゴム、シリコン樹脂、フッ素ゴムまたはフッ素樹脂等の樹脂を用いて封止するのが好ましい。これらの樹脂は、単独または2種以上を併用することができる。
In order to further increase the strength of the element, one or more other layers such as a protective layer and an undercoat layer may be formed in each layer.
Furthermore, the photoelectric conversion element of the present invention is preferably sealed using a resin such as epoxy resin, silicon rubber, silicon resin, fluororubber, or fluororesin. These resins can be used alone or in combination of two or more.

本発明の光電変換素子は、太陽電池、屋内発電素子、光センサ−(フォトセル、カラ−センサ−、複写機用感光ドラム、撮像デバイス)、発電可能な窓ガラスやフィルム等への用途が考えられる。
以下に本発明について実施例によって具体的に説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。
The photoelectric conversion element of the present invention is considered to be used for solar cells, indoor power generation elements, photosensors (photocells, color sensors, photosensitive drums for copying machines, imaging devices), window glass or films that can generate power. It is done.
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

本発明の化学式D―1でZ1がヨウ化物イオンの化合物(以下、D―1―Z1dと略す)の製造法を反応式(1)に示す。
D―1―Z1dの製造
窒素雰囲気下、1 Lの3つ口フラスコに、3−エチル−2−メチルベンゾチアゾリウムヨーダイド15.2g (50mmol)、4−N,N−ビス(エトキシカルボニルメチル)アミノベンズアルデヒド7.3g(25mmol)および無水エタノール400mLを装入し、撹拌しながらピペリジン10mLを装入し6時間加熱環流した。続いてエタノールおよびピペリジンを減圧留去後、残渣をカラムクロマトグラフィーにより精製し、得た固体を、窒素雰囲気下、300mLの3つ口フラスコに、エタノール100mLおよび5N水酸化ナトリウム水溶液5mLと共に装入し、室温で12時間攪拌した。ここで、前記Nはmol / Lを表わす(以下、同様)。反応溶液の溶媒を減圧留去し、生じた固体を1Nの塩酸中で攪拌した。この固体を水で洗浄し濾取した。さらに濾取した固体をメタノールおよび水の混合溶媒から再結晶し、4.1gのD―1―Z1dを得た。D―1―Z1dの分析結果を下記に示す。
D―1―Z1dの分析結果
FD−MS 572(M+−ヨウ化物イオンの分子量)
元素分析:計算値:C;53.22、H;4.32、N;6.01
:分析値:C;53.21、H;4.45、N;6.11
HPLC純度>99面積%
A method for producing a compound of the present invention having the chemical formula D-1 and Z 1 being an iodide ion (hereinafter abbreviated as D-1-Z 1d ) is shown in the reaction formula (1).
Production of D-1-Z 1d In a 1 L three-necked flask under a nitrogen atmosphere, 15.2 g (50 mmol) of 3-ethyl-2-methylbenzothiazolium iodide, 4-N, N-bis (ethoxy) Carbonylmethyl) aminobenzaldehyde (7.3 g, 25 mmol) and absolute ethanol (400 mL) were charged, and piperidine (10 mL) was charged with stirring, followed by heating under reflux for 6 hours. Subsequently, ethanol and piperidine were distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by column chromatography. The obtained solid was charged into a 300 mL three-necked flask under nitrogen atmosphere together with 100 mL of ethanol and 5 mL of 5N aqueous sodium hydroxide solution. And stirred at room temperature for 12 hours. Here, the N represents mol / L (the same applies hereinafter). The solvent of the reaction solution was distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was stirred in 1N hydrochloric acid. This solid was washed with water and collected by filtration. The filtered solid was recrystallized from a mixed solvent of methanol and water to obtain 4.1 g of D-1-Z 1d . The analysis results of D-1-Z 1d are shown below.
Analysis result of D-1-Z 1d FD-MS 572 (M + -iodide molecular weight)
Elemental analysis: calculated value: C; 53.22, H; 4.32, N; 6.01
: Analytical value: C; 53.21, H; 4.45, N; 6.11
HPLC purity> 99 area%

Figure 2005056650
Figure 2005056650

本発明の化学式D―2でZ1がヨウ化物イオンの化合物(以下、D―2―Z1dと略す)の製造法を反応式(2)に示す。
D―2―Z1dの製造
実施例1において、3−エチル−2−メチルベンゾチアゾリウムヨーダイドを使用するかわりに、1−エチル−2−メチル−ナフト[1、2−d]チアゾリウムヨーダイド17.7gを使用した以外は実施例1と同様の操作により、D―2―Z1dを5.3g得た。D―2―Z1dの分析結果を下記に示す。
D―2―Z1dの分析結果
FD−MS 672(M+−ヨウ化物イオンの分子量)
元素分析:計算値:C;58.57、H;4.29、N;5.25
:分析値:C;58.62、H;4.12、N;5.28
HPLC純度>99面積%
The production method of the compound of the present invention having the chemical formula D-2 and Z 1 being iodide ion (hereinafter abbreviated as D-2-Z 1d ) is shown in the reaction formula (2).
Preparation of D-2-Z 1d In Example 1, instead of using 3-ethyl-2-methylbenzothiazolium iodide, 1-ethyl-2-methyl-naphtho [1,2-d] thiazo 5.3 g of D-2-Z 1d was obtained in the same manner as in Example 1 except that 17.7 g of rhodium iodide was used. The analysis results of D-2-Z 1d are shown below.
Analysis result of D-2-Z 1d FD-MS 672 (M + -iodide molecular weight)
Elemental analysis: calculated value: C; 58.57, H; 4.29, N; 5.25
: Analytical value: C; 58.62, H; 4.12, N; 5.28
HPLC purity> 99 area%

Figure 2005056650
Figure 2005056650

本発明の化学式D―7でZ1がヨウ化物イオンの化合物(以下、D―7―Z1dと略す)の製造法を反応式(3)に示す。
D―7―Z1dの製造
実施例1において、3−エチル−2−メチルベンゾチアゾリウムヨーダイドおよび4−N,N−ビス(エトキシカルボニルメチル)アミノベンズアルデヒドを使用するかわりに、3−エチル−2―メチル−ベンゾセレナゾリウムヨーダイド17.6gおよび4−N,N−ビス(エトキシカルボニルエチル)アミノベンズアルデヒド 8.0gを使用した以外は実施例1と同様の操作により、D―7―Z1dを7.3g得た。D―7―Z1dの分析結果を下記に示す。
D―7―Z1dの分析結果
FD−MS 696(M+−ヨウ化物イオンの分子量)
元素分析:計算値:C;57.07、H;4.93、N;6.05
:分析値:C;57.96、H;4.99、N;6.23
HPLC純度>99面積%
A method for producing a compound of the present invention having the chemical formula D-7 and Z 1 being an iodide ion (hereinafter abbreviated as D-7-Z 1d ) is shown in the reaction formula (3).
Preparation of D-7-Z 1d In Example 1, instead of using 3-ethyl-2-methylbenzothiazolium iodide and 4-N, N-bis (ethoxycarbonylmethyl) aminobenzaldehyde, 3-ethyl -2-Methyl-benzoselenazolium iodide 17.6 g and 4-N, N-bis (ethoxycarbonylethyl) aminobenzaldehyde were used in the same manner as in Example 1 except that D-7- 7.3 g of Z 1d was obtained. The analysis results of D-7-Z 1d are shown below.
Analysis result of D-7-Z 1d FD-MS 696 (M + -iodide molecular weight)
Elemental analysis: calculated value: C; 57.07, H; 4.93, N; 6.05
: Analytical value: C; 57.96, H; 4.99, N; 6.23
HPLC purity> 99 area%

Figure 2005056650
Figure 2005056650

本発明の化学式D―10でZ1がヨウ化物イオンの化合物(以下、D―10―Z1dと略す)の製造法を反応式(4)に示す。
D―10―Z1dの製造
実施例1において、3−エチル−2−メチルベンゾチアゾリウムヨーダイドおよび4−
N,N−ビス(エトキシカルボニルメチル)アミノベンズアルデヒドを使用するかわりに、3−エチル−1,1,2―トリメチル−1H−ベンゾインドリウムヨーダイド18.3gおよび4−N,N−ビス(4−エトキシカルボニルフェニル)−4−アミノベンズアルデヒド10.4gを使用した以外は実施例1と同様の操作により、D―10―Z1dを8.3g得た。D―10―Z1dの分析結果を下記に示す。
D―10―Z1dの分析結果
FD−MS 816(M+)(M+−ヨウ化物イオンの分子量)
元素分析:計算値:C;69.98、H;5.34、N;4.45
:分析値:C;70.06、H;5.28、N;4.73
HPLC純度>99面積%
A method for producing a compound of the present invention having the chemical formula D-10 and Z 1 being iodide ion (hereinafter abbreviated as D-10-Z 1d ) is shown in the reaction formula (4).
Production of D-10-Z 1d In Example 1, 3-ethyl-2-methylbenzothiazolium iodide and 4-
Instead of using N, N-bis (ethoxycarbonylmethyl) aminobenzaldehyde, 18.3 g of 3-ethyl-1,1,2-trimethyl-1H-benzoindolinium iodide and 4-N, N-bis (4 8.3 g of D-10-Z 1d was obtained in the same manner as in Example 1 except that 10.4 g of -ethoxycarbonylphenyl) -4-aminobenzaldehyde was used. The analysis results of D-10-Z 1d are shown below.
Analysis result of D-10-Z 1d FD-MS 816 (M + ) (M + -iodide molecular weight)
Elemental analysis: calculated: C; 69.98, H; 5.34, N; 4.45
: Analytical value: C; 70.06, H; 5.28, N; 4.73
HPLC purity> 99 area%

Figure 2005056650
Figure 2005056650

本発明の化学式D―19でZ1がヨウ化物イオンの化合物(以下、D―19―Z1dと略す)の製造法を反応式(5)に示す。
D―19―Z1dの製造
実施例1において、3−エチル−2−メチルベンゾチアゾリウムヨーダイドおよび4−N,N―ビス(エトキシカルボニルメチル)アミノベンズアルデヒドを使用するかわりに、1−エチル−2,3,3,6―テトラメチル−3H−インドリウムヨーダイド16.5gおよび4−N,N−ビス(エトキシカルボニルメチル)アミノナフタレンカルボアルデヒド8.6gを使用した以外は実施例1と同様の操作により、D―19―Z1dを6.1g得た。D―19―Z1dの分析結果を下記に示す。
D―19―Z1dの分析結果
FD−MS 670(M+)(M+−ヨウ化物イオンの分子量)
元素分析:計算値:C;67.74、H;6.06、N;5.27
:分析値:C;67.99、H;6.12、N;5.18
HPLC純度>99面積%
A method for producing a compound of the present invention having the chemical formula D-19 and Z 1 being an iodide ion (hereinafter abbreviated as D-19-Z 1d ) is shown in the reaction formula (5).
Preparation of D-19-Z 1d In Example 1, instead of using 3-ethyl-2-methylbenzothiazolium iodide and 4-N, N-bis (ethoxycarbonylmethyl) aminobenzaldehyde, 1-ethyl Example 1 except that 16.5 g of -2,3,3,6-tetramethyl-3H-indolium iodide and 8.6 g of 4-N, N-bis (ethoxycarbonylmethyl) aminonaphthalenecarbaldehyde were used. By the same operation, 6.1g of D-19-Z 1d was obtained. The analysis results of D-19-Z 1d are shown below.
Analysis result of D-19-Z 1d FD-MS 670 (M + ) (M + -iodide molecular weight)
Elemental analysis: calculated value: C; 67.74, H; 6.06, N; 5.27
: Analytical value: C; 69.99, H; 6.12, N; 5.18
HPLC purity> 99 area%

Figure 2005056650
Figure 2005056650

光電変換素子を以下(J1)〜(J4)の操作により作製し、光電変換素子の光電変換特性を以下の(J5)の操作により測定した。
(J1) テフロン(登録商標)コ−トしたステンレス容器に二酸化チタン微粒子〔日本アエロジル(株)製、Degussa P−25〕15g、脱イオン水45g、分散剤〔アルドリッチ社製、Triton X−100〕1g、直径0.5mmのジルコニアビ−ズ30gを入れ、サンドグラインダ−ミルを用いて1500rpmで2時間分散処理した。得られた分散液からジルコニアビ−ズをろ過により除去した。得られた分散液中の二酸化チタン微粒子の平均粒径は2.5μmであった。
Photoelectric conversion elements were prepared by the following operations (J1) to (J4), and the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion elements were measured by the following operation (J5).
(J1) In a Teflon (registered trademark) coated stainless steel container, titanium dioxide fine particles (Nippon Aerosil Co., Ltd., Degussa P-25) 15 g, deionized water 45 g, dispersant [Aldrich, Triton X-100] 1 g and 30 g of zirconia beads having a diameter of 0.5 mm were added, and dispersion treatment was performed at 1500 rpm for 2 hours using a sand grinder mill. Zirconia beads were removed from the obtained dispersion by filtration. The average particle diameter of the titanium dioxide fine particles in the obtained dispersion was 2.5 μm.

(J2) 面積2平方センチメートルの透明電極付きガラス基板〔旭硝子(株)製 TCO−ガラス−U:表面抵抗約30Ω/cm2〕にガラス棒を用いて、(J1)で調製した二酸化チタン分散液を塗布し(塗布面積は1平方センチメートル、塗布量は20g/mとした)、1日風乾した。次に、この二酸化チタン分散液を塗布した透明電極付きガラス基板を電気炉に入れ、450℃にて30分間焼成し、室温まで冷却後取り出し、基板、導電層および半導体微粒子層を形成した半導体微粒子電極基板とした。 (J2) Using a glass rod on a glass substrate with a transparent electrode having an area of 2 square centimeters [TCO-glass-U: surface resistance of about 30Ω / cm 2 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.], the titanium dioxide dispersion prepared in (J1) It was applied (application area was 1 cm 2 , application amount was 20 g / m 2 ) and air-dried for 1 day. Next, the glass substrate with a transparent electrode coated with this titanium dioxide dispersion is placed in an electric furnace, baked at 450 ° C. for 30 minutes, cooled to room temperature, and taken out to form a semiconductor fine particle having a substrate, a conductive layer and a semiconductor fine particle layer. An electrode substrate was used.

(J3) (J2)で作製した半導体微粒子電極基板を化合物D―1―Z1dのエタノ−ル溶液(3×10−4mol/L)に15時間浸漬した。その後、前記溶液から取り出した半導体微粒子電極基板を4−t−ブチルピリジン2mol%のアセトニトリル溶液に15分間浸漬した後、エタノ−ルで洗浄し、自然乾燥し、D―1―Z1dを吸着させた半導体微粒子電極基板とした。 (J3) The semiconductor fine particle electrode substrate prepared in (J2) was immersed in an ethanol solution (3 × 10 −4 mol / L) of compound D-1-Z 1d for 15 hours. After that, the semiconductor fine particle electrode substrate taken out from the solution is immersed in a 2-mol% 2-t-butylpyridine acetonitrile solution for 15 minutes, washed with ethanol, air-dried, and adsorbed D-1-Z 1d. A semiconductor fine particle electrode substrate was obtained.

(J4) (J3)で作製したD―1―Z1dを吸着させた半導体微粒子電極基板に、これと同じ大きさの白金蒸着ガラスを重ね合わせ、次に両ガラスの隙間に毛細管現象を利用して電解液を染み込ませ、エポキシ系封止剤で封止し、図1に示す構成の光電変換素子を作製した。尚、電解液としてはエチレンカ−ボネ−トとアセトニトリルの混合溶液(4:1vol/vol)10mL中にヨウ化リチウム0.13gとヨウ素0.13gを溶解させたものを使用した。 (J4) Platinum vapor deposited glass of the same size is superimposed on the semiconductor fine particle electrode substrate adsorbed with D-1-Z 1d prepared in (J3), and then capillary action is used in the gap between the two glasses. Then, the electrolytic solution was impregnated and sealed with an epoxy sealant to produce a photoelectric conversion element having the configuration shown in FIG. As the electrolytic solution, a solution in which 0.13 g of lithium iodide and 0.13 g of iodine were dissolved in 10 mL of a mixed solution of ethylene carbonate and acetonitrile (4: 1 vol / vol) was used.

(J5) 500Wのキセノンランプ〔ウシオ製〕から発生させ、AM 1.5Gフィルター〔Oriel社製〕および紫外線カットフィルターを用いて透過させた光量98mW/cm2の模擬太陽光を用いて、(J4)で作製した光電変換素子の光電変換特性を測定し、表1にまとめた。 (J5) Using simulated sunlight with a light intensity of 98 mW / cm 2 generated from a 500 W xenon lamp (manufactured by Ushio) and transmitted using an AM 1.5G filter (manufactured by Oriel) and an ultraviolet cut filter (J4 The photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion elements prepared in (1) were measured and summarized in Table 1.

実施例6において、D―1―Z1dを使用するかわりに、D―2―Z1dを使用した以外は実施
例6と同様な操作により光電変換素子を作製した。作製した光電変換素子の光電変換特性を実施例6と同様な方法で測定し、表1にまとめた。
In Example 6, instead of using D-1-Z 1d , a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 6 except that D-2-Z 1d was used. The photoelectric conversion characteristics of the produced photoelectric conversion elements were measured by the same method as in Example 6, and are summarized in Table 1.

実施例6において、D―1―Z1dを使用するかわりにD―7―Z1dを使用した以外は実施例6と同様な操作により光電変換素子を作製した。作製した光電変換素子の光電変換特性を実施例6と同様な方法で測定し、表1にまとめた。 In Example 6, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 6 except that D-7-Z 1d was used instead of using D-1-Z 1d . The photoelectric conversion characteristics of the produced photoelectric conversion elements were measured by the same method as in Example 6, and are summarized in Table 1.

実施例6において、D―1―Z1dを使用するかわりに、D―10―Z1dを使用した以外は実施例6と同様な操作により光電変換素子を作製した。作製した光電変換素子の光電変換特性を実施例6と同様な方法で測定し、表1にまとめた。 In Example 6, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 6 except that D-10-Z 1d was used instead of using D-1-Z 1d . The photoelectric conversion characteristics of the produced photoelectric conversion elements were measured by the same method as in Example 6, and are summarized in Table 1.

実施例6において、D―1―Z1dを使用するかわりに、D―19―Z1dを使用した以外は実施例6と同様な操作により光電変換素子を作製した。作製した光電変換素子の光電変換特性を実施例6と同様な方法で測定し、表1にまとめた。 In Example 6, a photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 6 except that D-19-Z 1d was used instead of using D-1-Z 1d . The photoelectric conversion characteristics of the produced photoelectric conversion elements were measured by the same method as in Example 6, and are summarized in Table 1.

以下の方法により、D―1―Z1dの半導体微粒子電極基板への吸着量を算出した。
まず、実施例6の(J2)で作製した半導体微粒子電極基板をD―1―Z1dのエタノ−ル溶液(3×10−4mol/L)に15時間浸漬し、半導体微粒子電極基板に未吸着のD―1―Z1dをエタノールで洗い流した後、乾燥し、D―1―Z1dを吸着させた半導体微粒子電極基板を作製した。
The adsorption amount of D-1-Z 1d to the semiconductor fine particle electrode substrate was calculated by the following method.
First, the semiconductor fine particle electrode substrate prepared in (J2) of Example 6 was immersed in an ethanol solution of D-1-Z 1d (3 × 10 −4 mol / L) for 15 hours, and was not put on the semiconductor fine particle electrode substrate. The adsorbed D-1-Z 1d was washed away with ethanol and then dried to produce a semiconductor fine particle electrode substrate on which D-1-Z 1d was adsorbed.

次に、このD―1―Z1dを吸着させた半導体微粒子電極基板を1Nの水酸化ナトリウム水溶液10mLに浸し、D―1―Z1dを半導体微粒子電極基板より脱離させた。このD―1―Z1dの脱離した水溶液のpHを、1N塩酸を用いてpH2とした後、この水溶液から水を除去し、半導体微粒子電極基板に吸着していたD―1―Z1dを得た。この半導体微粒子電極基板に吸着していたD―1―Z1dをエタノール100mLに溶解し、可視光紫外分光光度計〔島津UV-2550、測定光路長1cm〕を用いて最大吸収波長の吸光度(以下ABSと略す)を測定した。 Next, the semiconductor fine particle electrode substrate on which D-1-Z 1d was adsorbed was immersed in 10 mL of a 1N aqueous sodium hydroxide solution, and D-1-Z 1d was detached from the semiconductor fine particle electrode substrate. After the pH of the aqueous solution from which D-1-Z 1d was desorbed was adjusted to pH 2 with 1N hydrochloric acid, water was removed from the aqueous solution, and D-1-Z 1d adsorbed on the semiconductor fine particle electrode substrate was removed. Obtained. D-1-Z 1d adsorbed on the semiconductor fine particle electrode substrate is dissolved in 100 mL of ethanol, and the absorbance at the maximum absorption wavelength (hereinafter referred to as “Shimadzu UV-2550, measurement optical path length 1 cm”) is used. (Abbreviated as ABS).

さらに、この分光光度計を用いてD―1―Z1dのエタノール中での最大吸収波長でのモル吸光係数(単位は[L / mol x cm]であり、以下、Eと略す)を測定した。
半導体微粒子電極基板1平方センチメートルあたりのD―1―Z1dの吸着量(単位は[mol/cm2]であり、以下、Pと略す)を、ABSおよびEの値を用いて式(P−1)により算出した。
P = ABS ÷ E ÷ 10 式(P−1)
式(P−1)を用いて算出したD―1―Z1dの半導体微粒子電極基板への吸着量を表2にまとめた。
Furthermore, using this spectrophotometer, the molar extinction coefficient (unit: [L / mol x cm], hereinafter abbreviated as E) of D-1-Z 1d at the maximum absorption wavelength in ethanol was measured. .
The amount of adsorption of D-1-Z 1d per square centimeter of the semiconductor fine particle electrode substrate (unit: [mol / cm 2 ], hereinafter abbreviated as P) is expressed by the formula (P-1 ).
P = ABS ÷ E ÷ 10 formulas (P-1)
Table 2 summarizes the adsorption amount of D-1-Z 1d calculated using the formula (P-1) onto the semiconductor fine particle electrode substrate.

(比較例1)
実施例6においてD―1―Z1dを使用するかわりに、比較化合物(D−N)を使用した以外は実施例6と同様な操作で光電変換素子を作製し、光電変換特性を測定し、表1にまとめた。
(Comparative Example 1)
Instead of using D-1-Z 1d in Example 6, a photoelectric conversion element was prepared in the same manner as in Example 6 except that the comparative compound (DN) was used, and the photoelectric conversion characteristics were measured. The results are summarized in Table 1.

Figure 2005056650
Figure 2005056650

(比較例2)
実施例6においてD―1―Z1dを使用するかわりに、特開2003−78152号公報記載の下記比較化合物(D−M)を使用する以外は、実施例6と同様な操作で光電変換素子を作製し、光電変換特性を測定し、表1にまとめた。
(Comparative Example 2)
Instead of using D-1-Z 1d in Example 6, the photoelectric conversion element was operated in the same manner as in Example 6 except that the following comparative compound (DM) described in JP-A-2003-78152 was used. The photoelectric conversion characteristics were measured and summarized in Table 1.

Figure 2005056650
Figure 2005056650

Figure 2005056650
表1より明らかなように、本発明の光電変換素子用材料を用いた光電変換素子は、比較化合物(D−N)および比較化合物(D−M)を用いた光電変換素子の光電変換特性と比
較して、良好かつ実用的な値を示した。また、実施例6〜10の光電変換特性の測定中、光電変換特性の値に変化は見られなかった。一方で、比較例1および2の光電変換素子は、短絡電流密度の値においてそれぞれ初期値の10%および15%の低下が観測された。以上の結果より本発明の化合物を用いた光電変換素子は、比較化合物(D−N)および比較化合物(D−M)を用いた光電変換素子に対して、耐久性も良好であった。
Figure 2005056650
As is clear from Table 1, the photoelectric conversion element using the photoelectric conversion element material of the present invention has the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element using the comparative compound (DN) and the comparative compound (DM). In comparison, good and practical values were shown. Moreover, the change in the value of the photoelectric conversion characteristic was not seen during the measurement of the photoelectric conversion characteristic of Examples 6-10. On the other hand, in the photoelectric conversion elements of Comparative Examples 1 and 2, a decrease of 10% and 15% of the initial value was observed in the value of the short circuit current density, respectively. From the above results, the photoelectric conversion element using the compound of the present invention was also more durable than the photoelectric conversion element using the comparative compound (DN) and the comparative compound (DM).

(比較例3)
実施例11においてD―1―Z1dを使用するかわりに、比較化合物(D−N)を使用した以外は実施例11と同様な操作で半導体微粒子電極基板への吸着量を算出し、表2にまとめた。

Figure 2005056650
また、表2から明らかなように、本発明の光電変換素子用材料は、比較化合物(D−N)に対して、半導体微粒子電極基板への吸着性能が良好であることがわかる。 (Comparative Example 3)
In Example 11, instead of using D-1-Z 1d , the adsorption amount to the semiconductor fine particle electrode substrate was calculated in the same manner as in Example 11 except that the comparative compound (DN) was used. Summarized in
Figure 2005056650
Further, as is clear from Table 2, it can be seen that the material for a photoelectric conversion element of the present invention has good adsorption performance to the semiconductor fine particle electrode substrate with respect to the comparative compound (DN).

本発明の光電変換素子用材料を用いた光電変換素子は、例えば、太陽電池等の素子として使用することができる。   The photoelectric conversion element using the photoelectric conversion element material of the present invention can be used as an element such as a solar cell, for example.

本発明の好ましい光電変換素子の構造を表す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the structure of the preferable photoelectric conversion element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、2…基板
3、4…導電層
5…色素吸着半導体微粒子層
6…電荷移動層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Substrate 3, 4 ... Conductive layer 5 ... Dye adsorption semiconductor fine particle layer 6 ... Charge transfer layer

Claims (9)

下記一般式(1)により表されることを特徴とする光電変換素子用材料。
Figure 2005056650
〔式中、環Aおよび環Bは複素環を表し、n1は1または2であり、R〜Rは水素原子、炭化水素基、複素環基、ハロゲン原子、または一般式(2)で示される基を表し、R〜Rのうち少なくとも1つは下記一般式(2)で表される基である。〕
Figure 2005056650
〔式中、環Cは芳香環または複素環を表し、RおよびRは、カルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、珪酸基、ホウ酸基及びこれらのプロトン解離体からなる群から選ばれる少なくとも一種を有する基である。〕
A photoelectric conversion element material represented by the following general formula (1).
Figure 2005056650
[Wherein, ring A and ring B represent a heterocyclic ring, n1 is 1 or 2, and R 1 to R 3 represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group, a heterocyclic group, a halogen atom, or a general formula (2) The group shown is represented, and at least one of R 1 to R 3 is a group represented by the following general formula (2). ]
Figure 2005056650
[Wherein, ring C represents an aromatic ring or a heterocyclic ring, and R 4 and R 5 represent a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a silicic acid group, a boric acid group and their protons. It is a group having at least one selected from the group consisting of dissociators. ]
一般式(1)により表される光電変換素子用材料が下記一般式(3)、一般式(4)または一般式(5)で表される請求項1記載の光電変換素子用材料。
Figure 2005056650
〔一般式(3)〜(5)中、R〜Rおよびn1は一般式(1)と同様の基であり、R〜Rのうち少なくとも1つは一般式(2)で表される基であり、R〜R16は炭
化水素基、含窒素官能基、含酸素官能基、含硫黄官能基、複素環基、ハロゲン原子を表し、a〜 aは0〜4の整数を表し、a〜 aが2以上のとき、同一芳香環上における複数のR〜R10はそれぞれ同じでも異なっていてもよく互いに連結して環を形成してもよく、Q〜Qはアルキレン基、−N(R)−(Rはアルキル基を表す)、酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表し、Z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。〕
The photoelectric conversion element material according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element material represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (3), general formula (4), or general formula (5).
Figure 2005056650
[In General Formulas (3) to (5), R 1 to R 3 and n1 are the same groups as in General Formula (1), and at least one of R 1 to R 3 is represented by General Formula (2). R 6 to R 16 represent a hydrocarbon group, a nitrogen-containing functional group, an oxygen-containing functional group, a sulfur-containing functional group, a heterocyclic group, or a halogen atom, and a 1 to a 5 are 0 to 4 Represents an integer, and when a 1 to a 5 are 2 or more, a plurality of R 6 to R 10 on the same aromatic ring may be the same or different, and may be connected to each other to form a ring, and Q 1 to Q 4 represents an alkylene group, -N (R) - (R represents an alkyl group), an oxygen atom, a sulfur atom or a selenium atom, Z is versus when necessary counterions to neutralize the charge Represents an ion. ]
一般式(3)〜(5)中、Rが一般式(2)で表される請求項2記載の光電変換素子用材料。 The photoelectric conversion element material according to claim 2, wherein R 2 is represented by the general formula (2) in the general formulas (3) to (5). 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電変換素子用材料を使用してなる光電変換素子。 The photoelectric conversion element formed using the material for photoelectric conversion elements of any one of Claims 1-3. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電変換素子用材料を半導体微粒子に結合および/または吸着させた電極を用いてなる請求項4記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element of Claim 4 using the electrode which couple | bonded and / or adsorb | sucked the photoelectric conversion element material of any one of Claims 1-3 to the semiconductor fine particle. 下記一般式(6)により表されるシアニン化合物。
Figure 2005056650
〔一般式(6)中、環C、RおよびRは、一般式(2)と同様であり、R、R、R11、R12、a、a、Q、QおよびZは、一般式(3)と同様である。〕
A cyanine compound represented by the following general formula (6).
Figure 2005056650
[In General Formula (6), Rings C, R 4 and R 5 are the same as in General Formula (2), and R 6 , R 7 , R 11 , R 12 , a 1 , a 2 , Q 1 , Q 2 and Z are the same as those in the general formula (3). ]
環Cが下記一般式(7)により表される請求項6記載のシアニン化合物。
Figure 2005056650
〔一般式(7)中、R21は炭化水素基、含窒素官能基、含酸素官能基、含硫黄官能基、複素環基、ハロゲン原子を表し、a21は0〜4の整数を表し、*は環の連結基の位置を表す。〕
The cyanine compound according to claim 6, wherein ring C is represented by the following general formula (7).
Figure 2005056650
[In General Formula (7), R 21 represents a hydrocarbon group, a nitrogen-containing functional group, an oxygen-containing functional group, a sulfur-containing functional group, a heterocyclic group, or a halogen atom, and a 21 represents an integer of 0 to 4, * Represents the position of the linking group of the ring. ]
一般式(1)で表される化合物が請求項6または請求項7記載のシアニン化合物である請求項1記載の光電変換素子用材料。   The material for a photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the compound represented by the general formula (1) is the cyanine compound according to claim 6 or 7. 請求項8記載の光電変換素子用材料を使用してなる光電変換素子。   The photoelectric conversion element formed using the material for photoelectric conversion elements of Claim 8.
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