JP2005209682A - Semiconductor for photoelectric conversion material, optoelectric transducer and solar cell - Google Patents

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幸司 大福
Nobuaki Kagawa
宣明 香川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor for a photoelectric conversion material displaying high photoelectric-conversion efficiency and excellent stability, an optoelectric transducer and a solar cell. <P>SOLUTION: The semiconductor for the photoelectric conversion material containing a compound shown by a general formula (1), the optoelectric transducer using the semiconductor for the photoelectric conversion material and the solar cell are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光電変換材料用半導体、光電変換素子及び太陽電池に関する。   The present invention relates to a semiconductor for a photoelectric conversion material, a photoelectric conversion element, and a solar cell.

光電変換材料とは、電極間の電気化学反応を利用して光エネルギを電気エネルギに変換する材料である。光電変換材料に光を照射すると、一方の電極側で電子が発生し、対電極に移動する。対電極に移動した電子は、電解質中をイオンとして移動して一方の電極にもどる。   A photoelectric conversion material is a material that converts light energy into electrical energy using an electrochemical reaction between electrodes. When the photoelectric conversion material is irradiated with light, electrons are generated on one electrode side and move to the counter electrode. The electrons that have moved to the counter electrode move as ions in the electrolyte and return to one electrode.

すなわち、光電変換材料は光エネルギを電気エネルギとして連続して取り出せる材料であり、たとえば、太陽電池などに利用されている。太陽電池にはいくつかの種類があるが、住居設置用発電パネル、卓上計算機、時計、携帯用ゲーム機等に実用化されているものの大部分はシリコン太陽電池である。   That is, the photoelectric conversion material is a material that can continuously extract light energy as electric energy, and is used for, for example, a solar cell. There are several types of solar cells, but most of them are silicon solar cells that have been put to practical use in power generation panels for home installation, desk calculators, watches, portable game machines, and the like.

しかし、最近になって色素増感型太陽電池が注目され、実用化を目指して研究されている。色素増感型太陽電池は古くから研究されており、その基本構造は、具体的には金属酸化物半導体及びそこに吸着した色素、電解質溶液及び対向電極を構成として有するものである。   However, recently, dye-sensitized solar cells have attracted attention and are being studied for practical use. Dye-sensitized solar cells have been studied for a long time, and the basic structure specifically includes a metal oxide semiconductor, a dye adsorbed thereon, an electrolyte solution, and a counter electrode.

上記のような、従来の色素増感型太陽電池においては、光電変換材料は、半導体表面に可視光領域に吸収を持つ分光増感色素を吸着させたものが用いられている。例えば、金属酸化物半導体の表面に、遷移金属錯体などの分光増感色素層を有する太陽電池を記載しているもの(例えば、特許文献1参照。)、また、金属イオンでドープした酸化チタン半導体層の表面に、遷移金属錯体などの分光増感色素層を有する太陽電池を記載しているもの(例えば、特許文献2参照。)などが挙げられる。   In the conventional dye-sensitized solar cell as described above, a photoelectric conversion material in which a spectral sensitizing dye having absorption in the visible light region is adsorbed on the semiconductor surface is used. For example, a solar cell having a spectral sensitizing dye layer such as a transition metal complex on the surface of a metal oxide semiconductor is described (for example, see Patent Document 1), and a titanium oxide semiconductor doped with metal ions Examples include a solar cell having a spectral sensitizing dye layer such as a transition metal complex on the surface of the layer (for example, see Patent Document 2).

一方、光電変換能力を有する酸化物半導体電極としては、初期の頃は半導体の単結晶電極が用いられてきた。その種類としては、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)等がある。 On the other hand, as an oxide semiconductor electrode having photoelectric conversion ability, a semiconductor single crystal electrode has been used in the early days. The types include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), and the like.

しかし、単結晶電極は色素の吸着量が少ないため効率は非常に低く、コストが高いというデメリットがあった。そこで考え出されてきたのが、微粒子を焼結して形成された多数の細孔を有する高表面積半導体電極である。   However, since the single crystal electrode has a small amount of dye adsorption, the efficiency is very low and the cost is high. Thus, a high surface area semiconductor electrode having a large number of pores formed by sintering fine particles has been devised.

例えば、坪村らによって有機色素を吸着した多孔質酸化亜鉛電極が非常に性能が高いことが報告されている(例えば、非特許文献1参照。)。   For example, it has been reported by Tsubomura et al. That a porous zinc oxide electrode adsorbing an organic dye has very high performance (for example, see Non-Patent Document 1).

その後は、色素にも改良がされるようになり、Graetzelらはルテニウム錯体系色素を多孔質酸化チタン電極に吸着させることで、現在、シリコン太陽電池並みの性能を有するまでになっている(例えば、非特許文献2参照。)。   After that, the dye has also been improved, and Graetzel et al. Have adsorbed the ruthenium complex dye on the porous titanium oxide electrode, so that it now has the same performance as a silicon solar cell (for example, Non-patent document 2).

しかし、シリコン太陽電池を代替する実用化のためには、今まで以上に高いエネルギ変換効率や、さらに高い短絡電流、開放電圧、形状因子が求められており、現在のところ、多孔質半導体電極で報告されている物質としてはZnO、TiO2、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ニオブ(Nb25)等を用いての技術開発が行われている。 However, for practical use to replace silicon solar cells, higher energy conversion efficiency, higher short-circuit current, open-circuit voltage, and form factor are required than ever before. Technological developments using reported materials such as ZnO, TiO 2 , zirconium oxide (ZrO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ) and the like have been carried out.

また、色素増感型湿式太陽電池はシリコン太陽電池に比べ製造コストが非常に安いため、将来的には上述の種々の製品に用いられているシリコン太陽電池を代替する可能性があるが、その際には各々の製品に応じた太陽電池の特性が重要になる。太陽電池の特性には様々なものがあり中でも、下記に示す。
1.短絡電流
2.開放電圧
3.形状因子
4.エネルギ変換効率
5.光吸収スペクトル
などが重要であるが、特に4.のエネルギ変換効率は太陽電池の最大の課題であり、その改良が強く望まれていた。その効率を左右する技術課題の一つとして、光励起された電子を効率的に半導体に移動する能力を有する増感色素が求められている。これまでに検討された種々の色素のうち、前記ルテニウム錯体系色素は比較的優れた特性を有することがわかっているが、色素が高価であること、および錯体の中心金属であるルテニウムが稀少元素であり将来にわたる安定的な供給に懸念がもたれることから、より安価で安定的に供給可能な有機色素がより好ましい。こうした要請からこれまでにも多くの有機色素(例えば、特許文献3、4、5参照。)が検討されていて、メロシアニン色素、キサンテン系色素、クマリン系色素、アクリジン系色素、フェニルメタン系色素等がよく知られている。また、それら以外の新たな色素母核の開発も行われている。(例えば、特許文献6参照)。
In addition, since dye-sensitized wet solar cells are much cheaper to manufacture than silicon solar cells, there is a possibility of replacing silicon solar cells used in the above-mentioned various products in the future. In some cases, the characteristics of the solar cell according to each product are important. Various characteristics of solar cells are shown below.
1. 1. Short circuit current 2. Open circuit voltage Form factor 4. 4. Energy conversion efficiency The light absorption spectrum is important. The energy conversion efficiency of the solar cell is the biggest problem for solar cells, and its improvement has been strongly desired. As one of the technical problems affecting the efficiency, there is a demand for a sensitizing dye having the ability to efficiently transfer photoexcited electrons to a semiconductor. Of the various dyes studied so far, the ruthenium complex dyes have been found to have relatively excellent characteristics, but the dyes are expensive and ruthenium, the central metal of the complex, is a rare element. Therefore, organic dyes that can be supplied at a lower cost and more stably are more preferable. Many organic dyes (see, for example, Patent Documents 3, 4, and 5) have been studied so far, and merocyanine dyes, xanthene dyes, coumarin dyes, acridine dyes, phenylmethane dyes, and the like. Is well known. Other new pigment nuclei have also been developed. (For example, refer to Patent Document 6).

一方メチン色素が開示されている(例えば、特許文献7参照。)が、吸収波長領域がまだ短波長で、単純にメチン部を伸ばし、長波化を行っても変換効率が向上しない傾向が見られ、それら光電変換効率は未だ充分なものではない。従って、吸着力が強く長波長領域まで高効率な色素の更なる開発が望まれている。
特開平1−220380号公報 特表平5−504023号公報 特開平11−167937号公報(特許請求の範囲) 特開平11−214730号公報(特許請求の範囲) 特開平11−214731号公報(特許請求の範囲) 特開2001−76775号公報(特許請求の範囲) 特開2003−264010号公報 Nature,261(1976)p402 J.Am.Chem.Soc.115(1993)6382
On the other hand, methine dyes have been disclosed (for example, see Patent Document 7), but the absorption wavelength region is still short, and the conversion efficiency tends not to improve even if the methine portion is simply extended and lengthened. These photoelectric conversion efficiencies are not yet sufficient. Therefore, further development of a dye having strong adsorption power and high efficiency up to a long wavelength region is desired.
Japanese Patent Laid-Open No. 1-220380 Japanese National Patent Publication No. 5-504023 JP-A-11-167937 (Claims) JP-A-11-214730 (Claims) JP-A-11-214731 (Claims) JP 2001-76775 A (Claims) JP 2003-264010 A Nature, 261 (1976) p402. J. et al. Am. Chem. Soc. 115 (1993) 6382

本発明の目的は、高い光電変換効率と優れた安定性とを示す光電変換材料用半導体、光電変換素子及び太陽電池を提供することにある。   The objective of this invention is providing the semiconductor for photoelectric conversion materials, a photoelectric conversion element, and a solar cell which show high photoelectric conversion efficiency and the outstanding stability.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。   The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.

(請求項1)
下記一般式(1)で表される色素を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
(Claim 1)
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the pigment | dye represented by following General formula (1).

Figure 2005209682
Figure 2005209682

〔式中、R及びR1はそれぞれ置換基を表し、R2、R3及びR4は、各々独立して水素原子又は置換基を表しR2〜R4はお互いが結合して5〜6員環を形成してもよく、X1は酸素原子又は硫黄原子を表し、A2は炭素原子と共に3〜9員環を形成するのに必要な原子群を表し、A3は複素環を表し、nは0〜2を表し、pは0〜12を表し、qは0〜2を表す。〕
(請求項2)
下記一般式(2)で表されるポリメチン色素を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
[Wherein, R and R 1 each represent a substituent, R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and R 2 to R 4 are bonded to each other to form 5-6 A member ring may be formed, X 1 represents an oxygen atom or a sulfur atom, A 2 represents a group of atoms necessary to form a 3- to 9-membered ring with a carbon atom, and A 3 represents a heterocyclic ring. , N represents 0 to 2, p represents 0 to 12, and q represents 0 to 2. ]
(Claim 2)
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the polymethine pigment | dye represented by following General formula (2).

Figure 2005209682
Figure 2005209682

〔式中、R、R1、R2、R3、R4、X1は、それぞれ一般式(1)と同義の基を表し、R5はアルキル基、アリール基又は複素環基を表し、X2は酸素原子又は硫黄原子を表し、A3は複素環を表し、Lは2価の連結基を表し、mは0又は1を表し、n、p、qは一般式(1)と同義の数を表す。〕
(請求項3)
下記一般式(3)で表されるポリメチン色素を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
[Wherein, R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X 1 each represents a group having the same meaning as in general formula (1), R 5 represents an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, X 2 represents an oxygen atom or a sulfur atom, A 3 represents a heterocyclic ring, L represents a divalent linking group, m represents 0 or 1, and n, p, and q have the same meanings as in the general formula (1). Represents the number of ]
(Claim 3)
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the polymethine pigment | dye represented by following General formula (3).

Figure 2005209682
Figure 2005209682

〔式中、R、R1、R2、R3、R4、X1は、それぞれ一般式(1)と同義の基を表し、R5、X2、Lはそれぞれ一般式(2)と同義の基を表し、X3、X4及びX5はそれぞれ酸素原子又は硫黄原子を表し、mは一般式(2)と同義の数を表し、n、p、qは一般式(1)と同義の数を表す。〕
(請求項4)
下記一般式(4)で表されるポリメチン色素を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
[Wherein, R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X 1 each represent a group having the same meaning as in general formula (1), and R 5 , X 2 , and L each represent general formula (2) X 3 , X 4 and X 5 each represents an oxygen atom or a sulfur atom, m represents a number having the same meaning as in the general formula (2), and n, p and q represent the general formula (1) and Represents a synonymous number. ]
(Claim 4)
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the polymethine pigment | dye represented by following General formula (4).

Figure 2005209682
Figure 2005209682

〔式中、R、R1、R2、R3、R4、X1は、それぞれ一般式(1)と同義の基を表し、R5、X2、Lはそれぞれ一般式(2)と同義の基を表し、R6はアルキル基、アリール基又は複素環基を表し、Y1は−N=又は−CR7=を表し、R7はアルキル基、アリール基又は複素環基を表し、mは一般式(2)と同義の数を表し、n、p、qは一般式(1)と同義の数を表す。〕
(請求項5)
下記一般式(5)で表されるポリメチン色素を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
[Wherein, R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X 1 each represent a group having the same meaning as in general formula (1), and R 5 , X 2 , and L each represent general formula (2) R 6 represents an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, Y 1 represents —N═ or —CR 7 ═, R 7 represents an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, m represents a number synonymous with general formula (2), and n, p, and q represent a number synonymous with general formula (1). ]
(Claim 5)
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the polymethine pigment | dye represented by following General formula (5).

Figure 2005209682
Figure 2005209682

〔式中、R、R1、R2、R3、R4、X1は、それぞれ一般式(1)と同義の基を表し、R5、X2、Lはそれぞれ一般式(2)と同義の基を表し、R8は置換基を表し、Y2及びY3は各々独立して−N=又は−CR9=を表し、R8又はR9の少なくとも1つは−(L)m−COOHを表し、mは一般式(2)と同義の数を表し、n、p、qは一般式(1)と同義の数を表す。〕
(請求項6)
1が酸素原子であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。
[Wherein, R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X 1 each represent a group having the same meaning as in general formula (1), and R 5 , X 2 , and L each represent general formula (2) R 8 represents a substituent, Y 2 and Y 3 each independently represent —N═ or —CR 9 ═, and at least one of R 8 or R 9 represents — (L) m. -COOH is represented, m represents the number synonymous with General formula (2), n, p, q represents the number synonymous with General formula (1). ]
(Claim 6)
The photoelectric conversion material for semiconductor according to claim 1, wherein X 1 is an oxygen atom.

(請求項7)
1が酸素原子であり、X2が硫黄原子であることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。
(Claim 7)
X 1 is an oxygen atom, a photoelectric conversion material for semiconductor according to any one of claims 2-5, wherein X 2 is a sulfur atom.

(請求項8)
1及びX3が酸素原子であり、X2、X4及びX5が硫黄原子であることを特徴とする請求項3に記載の光電変換材料用半導体。
(Claim 8)
The semiconductor for a photoelectric conversion material according to claim 3, wherein X 1 and X 3 are oxygen atoms, and X 2 , X 4 and X 5 are sulfur atoms.

(請求項9)
一般式(1)〜(5)におけるnが0であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。
(Claim 9)
N in general formula (1)-(5) is 0, The semiconductor for photoelectric conversion materials of any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned.

(請求項10)
前記光電変換材料用半導体が、金属酸化物半導体または金属硫化物半導体であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。
(Claim 10)
The said semiconductor for photoelectric conversion materials is a metal oxide semiconductor or a metal sulfide semiconductor, The semiconductor for photoelectric conversion materials of any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned.

(請求項11)
請求項1〜10のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体が導電性支持体上に設けられていることを特徴とする光電変換素子。
(Claim 11)
The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-10 is provided on the electroconductive support body.

(請求項12)
請求項11に記載の光電変換素子と、電荷移動層および対向電極とを有することを特徴とする太陽電池。
(Claim 12)
A solar cell comprising the photoelectric conversion element according to claim 11, a charge transfer layer, and a counter electrode.

本発明により、高い光電変換効率と優れた安定性とを示す光電変換材料用半導体、光電変換素子及び太陽電池を提供することができた。   According to the present invention, it was possible to provide a semiconductor for a photoelectric conversion material, a photoelectric conversion element, and a solar cell that exhibit high photoelectric conversion efficiency and excellent stability.

本発明を更に詳しく説明する。   The present invention will be described in more detail.

本発明者等は上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、請求項1〜12に各々記載されている、前記一般式(1)〜(5)で表されるような特定構造を有する化合物を用いて増感した光電変換材料用半導体により、本発明に記載の効果、すなわち、高い光電変換効率と優れた安定性とを示す光電変換材料用半導体を得ることに成功した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found specific structures as represented by the general formulas (1) to (5) described in claims 1 to 12, respectively. The semiconductor for photoelectric conversion materials which sensitized using the compound which has it succeeded in obtaining the semiconductor for photoelectric conversion materials which shows the effect as described in this invention, ie, the high photoelectric conversion efficiency, and the outstanding stability.

《光電変換材料用半導体》
本発明の光電変換材料用半導体に用いられる半導体としては、シリコン、ゲルマニウムのような単体、周期表(元素周期表ともいう)の第3族〜第5族、第13族〜第15族系の元素を有する化合物、金属のカルコゲニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)、金属窒化物等を使用することができる。
<< Semiconductor for photoelectric conversion material >>
As a semiconductor used for the semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention, a simple substance such as silicon or germanium, a group 3 to group 5 of a periodic table (also referred to as an element periodic table), or a group 13 to group 15 system. A compound having an element, a metal chalcogenide (eg, an oxide, sulfide, selenide, etc.), a metal nitride, or the like can be used.

好ましい金属のカルコゲニドとして、チタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、またはタンタルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモンまたはビスマスの硫化物、カドミウムまたは鉛のセレン化物、カドミウムのテルル化物等が挙げられる。他の化合物半導体としては亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム等のリン化物、ガリウム−ヒ素または銅−インジウムのセレン化物、銅−インジウムの硫化物、チタンの窒化物等が挙げられる。   Preferred metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium or tantalum oxides, cadmium, zinc, lead, silver, antimony or Bismuth sulfide, cadmium or lead selenide, cadmium telluride and the like. Other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium and cadmium, gallium-arsenic or copper-indium selenide, copper-indium sulfide, titanium nitride, and the like.

本発明の光電変換材料用半導体に係る半導体の具体例としては、TiO2、SnO2、Fe23、WO3、ZnO、Nb25、CdS、ZnS、PbS、Bi23、CdSe、CdTe、GaP、InP、GaAs、CuInS2、CuInSe2、Ti34等が挙げられるが、好ましく用いられるのは、TiO2、ZnO、SnO2、Fe23、WO3、Nb25、CdS、PbSであり、更に好ましく用いられるのは、TiO2またはNb25であるが、中でも、好ましく用いられるのはTiO2である。 Specific examples of the semiconductor according to the semiconductor for photoelectric conversion material of the present invention include TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , WO 3 , ZnO, Nb 2 O 5 , CdS, ZnS, PbS, Bi 2 S 3 , CdSe. , CdTe, GaP, InP, GaAs, CuInS 2 , CuInSe 2 , Ti 3 N 4, etc., but TiO 2 , ZnO, SnO 2 , Fe 2 O 3 , WO 3 , Nb 2 O are preferably used. 5 , CdS, and PbS, and TiO 2 or Nb 2 O 5 is more preferably used, and TiO 2 is preferably used among them.

本発明の光電変換材料用半導体に用いる半導体は、上述した複数の半導体を併用して用いてもよい。例えば、上述した金属酸化物もしくは金属硫化物の数種類を併用することもできるし、また、酸化チタン半導体に20質量%の窒化チタン(Ti34)を混合して使用してもよい。また、J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,15(1999)記載の酸化亜鉛/酸化錫複合としてもよい。このとき、半導体として金属酸化物もしくは金属硫化物以外に成分を加える場合、追加成分の金属酸化物もしくは金属硫化物半導体に対する質量比は30%以下であることが好ましい。 The semiconductor used for the photoelectric conversion material semiconductor of the present invention may be a combination of the above-described plurality of semiconductors. For example, several types of metal oxides or metal sulfides described above can be used in combination, or 20% by mass of titanium nitride (Ti 3 N 4 ) may be mixed and used in the titanium oxide semiconductor. In addition, J.H. Chem. Soc. , Chem. Commun. 15 (1999). At this time, when a component is added as a semiconductor in addition to the metal oxide or metal sulfide, the mass ratio of the additional component to the metal oxide or metal sulfide semiconductor is preferably 30% or less.

上記の光電変換材料用半導体を前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物により増感処理することにより、本発明に記載の目的のひとつである、高い光電変換効率と優れた安定性とを示す、本発明の光電変換材料用半導体を得ることが出来る。   High photoelectric conversion which is one of the objects described in the present invention by sensitizing the semiconductor for photoelectric conversion material with any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (5). The semiconductor for photoelectric conversion materials of the present invention showing efficiency and excellent stability can be obtained.

《一般式(1)で表される化合物》
一般式(1)において、R、R1、R2、R3及びR4で表される置換としては置換可能であれば特に制限はないが、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等で置換基を有していても良く例えばトリフルオロメチル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、ビシクロアルキル基(例えば、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン−2−イル基、ビシクロ[2,2,2]オクタン−3−イル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基、プレニル基、オクテニル基等)、シクロアルケニル基(例えば、例えば、2−シクロペンテン−1−イル基、2−シクロヘキセン−1−イル基等)、ビシクロアルケニル基(例えば、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−1−イル基、ビシクロ[2,2,2]オクト−2−エン−4−イル基等)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基、エチニル基、トリメチルシリルエチニル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基、p−トリル基、m−クロロフェニル基、o−ヘキサデカノイルアミノフェニル基等)、複素環基(例えば、ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、フリル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、セレナゾリル基、スルホラニル基、ピペリジニル基、ピラゾリル基、テトラゾリル基等)、複素環オキシ基(例えば、1−フェニルテトラゾール−5−オキシ基、2−テトラヒドロピラニルオキシ基、ピリジルオキシ基、チアゾリルオキシ基、オキサゾリルオキシ基、イミダゾリルオキシ基等)、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基、2−メチルフェノキシ基、4−tert−ブチルフェノキシ基、3−ニトロフェノキシ基、2−テトラデカノイルアミノフェノキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、複素環チオ基(例えば、ピリジルチオ基、チアゾリルチオ基、オキサゾリルチオ基、イミダゾリルチオ基、フリルチオ基、ピロリルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ステアロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、p−メトキシフェニルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アシルアミノ基(例えば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、ホルミルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ラウロイルアミノ基、3,4,5−トリ−n−オクチルオキシフェニルカルボニルアミノ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、アルキルスルフィニル基またはアリールスルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基またはアリールスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、N−メチルアニリノ基、ジフェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、シリルオキシ基(例えば、トリメチルシリルオキシ基、tert−ブチルジメチルシリルオキシ基等)、アミノカルボニルオキシ基(例えば、N,N−ジメチルカルバモイルオキシ基、N,N−ジエチルカルバモイルオキシ基、モルホリノカルボニルオキシ基、N,N−ジ−n−オクチルアミノカルボニルオキシ基、N−n−オクチルカルバモイルオキシ基等)、アルコキシカルボニルオキシ基(例えば、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、tert−ブトキシカルボニルオキシ基、n−オクチルカルボニルオキシ基等)、アリールオキシカルボニルオキシ基(例えば、フェノキシカルボニルオキシ基、p−メトキシフェノキシカルボニルオキシ基、p−n−ヘキサデシルオキシフェノキシカルボニルオキシ基等)、アルコキシカルボニルアミノ基(例えば、メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、tert−ブトキシカルボニルアミノ基、n−オクタデシルオキシカルボニルアミノ基、N−メチル−メトキシカルボニルアミノ基等)、アリールオキシカルボニルアミノ基(例えば、フェノキシカルボニルアミノ基、p−クロロフェノキシカルボニルアミノ基、m−n−オクチルオキシフェノキシカルボニルアミノ基等)、スルファモイルアミノ基(例えば、スルファモイルアミノ基、N,N−ジメチルアミノスルホニルアミノ基、N−n−オクチルアミノスルホニルアミノ基等)、メルカプト基、アリールアゾ基(例えば、フェニルアゾ基、ナフチルアゾ基、p−クロロフェニルアゾ基、5−エチルチオ−1,3,4−チアジアゾール−2−イルアゾ基等)、複素環アゾ基(例えば、ピリジルアゾ基、チアゾリルアゾ基、オキサゾリルアゾ基、イミダゾリルアゾ基、フリルアゾ基、ピロリルアゾ基)、イミノ基(例えば、N−スクシンイミド−1−イル基、N−フタルイミド−1−イル基等)、ホスフィノ基(例えば、ジメチルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基、メチルフェノキシホスフィノ基等)、ホスフィニル基(例えば、ホスフィニル基、ジオクチルオキシホスフィニル基、ジエトキシホスフィニル基等)、ホスフィニルオキシ基(例えば、ジフェノキシホスフィニルオキシ基、ジオクチルオキシホスフィニルオキシ基等)、ホスフィニルアミノ基(例えば、ジメトキシホスフィニルアミノ基、ジメチルアミノホスフィニルアミノ基等)、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、スルホ基、カルボキシル基等が挙げられる。また、それらは別の置換基で置換されていても良い。
<< Compound Represented by Formula (1) >>
In the general formula (1), the substitution represented by R, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is not particularly limited as long as it can be substituted. For example, an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group) , A propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, a pentadecyl group, etc., which may have a substituent, such as a trifluoromethyl group) A cycloalkyl group (eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.), a bicycloalkyl group (eg, bicyclo [1,2,2] heptan-2-yl group, bicyclo [2,2,2] octane-3-yl group) Etc.), an alkenyl group (eg, vinyl group, allyl group, prenyl group, octenyl group, etc.), cycloalkenyl group (eg, 2-cyclopentene- 1-yl group, 2-cyclohexen-1-yl group, etc.), bicycloalkenyl group (for example, bicyclo [2,2,1] hept-2-en-1-yl group, bicyclo [2,2,2] octet) -2-en-4-yl group, etc.), alkynyl groups (for example, propargyl group, ethynyl group, trimethylsilylethynyl group, etc.), aryl groups (for example, phenyl group, naphthyl group, p-tolyl group, m-chlorophenyl group, o-hexadecanoylaminophenyl group, etc.), heterocyclic group (for example, pyridyl group, thiazolyl group, oxazolyl group, imidazolyl group, furyl group, pyrrolyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, selenazolyl group, sulfolanyl group, Piperidinyl group, pyrazolyl group, tetrazolyl group, etc.), heterocyclic oxy group (for example, 1-phenyltetrazole- -Oxy group, 2-tetrahydropyranyloxy group, pyridyloxy group, thiazolyloxy group, oxazolyloxy group, imidazolyloxy group, etc.), halogen atom (for example, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, fluorine atom), Alkoxy groups (for example, methoxy, ethoxy, propyloxy, tert-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, octyloxy, dodecyloxy, etc.), cycloalkoxy groups (for example, cyclopentyloxy, cyclohexyloxy) Group), aryloxy group (for example, phenoxy group, naphthyloxy group, 2-methylphenoxy group, 4-tert-butylphenoxy group, 3-nitrophenoxy group, 2-tetradecanoylaminophenoxy group), alkylthio group (For example, methylthio group Ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio group (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), complex Ring thio group (for example, pyridylthio group, thiazolylthio group, oxazolylthio group, imidazolylthio group, furylthio group, pyrrolylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (for example, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxy) Carbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl group (eg, aminos) Sulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2- Pyridylaminosulfonyl group, etc.), ureido group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, octylureido group, dodecylureido group, phenylureido group, naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group, etc.) An acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2- Tilhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc.), acyloxy group (for example, formyloxy group, acetyloxy group, pivaloyloxy group, stearoyloxy group, benzoyloxy group, p-methoxyphenyl) Carbonyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), acylamino group (for example, acetylamino group, benzoylamino group, formylamino group, pivaloylamino group) , Lauroylamino group, 3,4,5-tri-n-octyloxyphenylcarbonylamino group, etc.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbo Ruamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc. ), Carbamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylamino) Carbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), alkyl Sulfinyl group or arylsulfinyl group (for example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc.) Alkylsulfonyl group or arylsulfonyl group (for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group, phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group) Etc.), amino group (for example, amino group, methylamino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentyl) Mino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, N-methylanilino group, diphenylamino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group, etc., silyloxy group (for example, trimethylsilyloxy group, tert-butyldimethylsilyl) Oxy group, etc.), aminocarbonyloxy group (for example, N, N-dimethylcarbamoyloxy group, N, N-diethylcarbamoyloxy group, morpholinocarbonyloxy group, N, N-di-n-octylaminocarbonyloxy group, N -N-octylcarbamoyloxy group, etc.), alkoxycarbonyloxy group (eg, methoxycarbonyloxy group, ethoxycarbonyloxy group, tert-butoxycarbonyloxy group, n-octylcarbonyloxy group, etc.), aryloxycal Nyloxy groups (for example, phenoxycarbonyloxy group, p-methoxyphenoxycarbonyloxy group, pn-hexadecyloxyphenoxycarbonyloxy group, etc.), alkoxycarbonylamino groups (for example, methoxycarbonylamino group, ethoxycarbonylamino group, tert -Butoxycarbonylamino group, n-octadecyloxycarbonylamino group, N-methyl-methoxycarbonylamino group, etc.), aryloxycarbonylamino group (for example, phenoxycarbonylamino group, p-chlorophenoxycarbonylamino group, mn- Octyloxyphenoxycarbonylamino group, etc.), sulfamoylamino groups (for example, sulfamoylamino group, N, N-dimethylaminosulfonylamino group, Nn-octylaminosulfo group) Nylamino group, etc.), mercapto group, arylazo group (eg, phenylazo group, naphthylazo group, p-chlorophenylazo group, 5-ethylthio-1,3,4-thiadiazol-2-ylazo group), heterocyclic azo group (eg, , Pyridylazo group, thiazolylazo group, oxazolylazo group, imidazolylazo group, furylazo group, pyrrolylazo group), imino group (for example, N-succinimido-1-yl group, N-phthalimido-1-yl group, etc.), phosphino group (for example, , Dimethylphosphino group, diphenylphosphino group, methylphenoxyphosphino group, etc.), phosphinyl group (eg phosphinyl group, dioctyloxyphosphinyl group, diethoxyphosphinyl group etc.), phosphinyloxy group (eg , Diphenoxyphosphinyloxy group, diocty Oxyphosphinyloxy group, etc.), phosphinylamino group (eg, dimethoxyphosphinylamino group, dimethylaminophosphinylamino group, etc.), silyl group (eg, trimethylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, phenyl) Dimethylsilyl group, etc.), cyano group, nitro group, hydroxyl group, sulfo group, carboxyl group and the like. In addition, they may be substituted with another substituent.

一般式(1)において、R2〜R4はnが1以上の場合は各々異なっていても良くお互いに結合し環状構造を形成しても良く、前述の置換基によって置換されていてもよいし、さらに別の環構造と縮合していてもよい。また、nが1以上の場合は繰り返し単位となるR2及びR3は各々異なっていても良く、隣り合う繰り返し単位のR2又はR3との間で環を形成しても良い。形成される環もしくは多環性の芳香族、複素環、もしくは脂肪式の環の好ましい例としては、例えばシクロブテン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、ベンゼン環、ピリジン環、ジヒドロピリジン環、テトラヒドロピリジン環、フラン環、チオフェン環、ジヒドロチオフェン環が挙げられる。 In the general formula (1), when n is 1 or more, R 2 to R 4 may be different from each other, may be bonded to each other to form a cyclic structure, and may be substituted by the above-described substituents. Further, it may be condensed with another ring structure. When n is 1 or more, R 2 and R 3 which are repeating units may be different from each other, and a ring may be formed between R 2 or R 3 of adjacent repeating units. Preferred examples of the formed ring or polycyclic aromatic, heterocyclic or aliphatic ring include, for example, cyclobutene ring, cyclopentene ring, cyclohexene ring, benzene ring, pyridine ring, dihydropyridine ring, tetrahydropyridine ring, furan A ring, a thiophene ring, and a dihydrothiophene ring.

一般式(1)において、A2は炭素原子と共に3〜9員環を形成するのに必要な原子群を表す。A2と炭素原子で形成させる環の例としては、チアゾリジン−4−オン環、チアゾリジン−4−チオン環、オキサゾリジン−4−オン環、オキサゾリジン−4−チオン環、イソオキサゾリン−3−オン環、イソオキサゾリン−3−チオン環等が挙げらる。
一般式(1)において、A3は複素環を表す。A3で表される複素環の例としては、ピラゾロン環、ピラゾロトリゾール環、ピラゾロイミダゾール環、ピロリドン環、ピリジン−2,6−ジオン環、イソオキサゾロン環、ジヒドロキノリン環、ピラゾリジンジオン環、ピロール−2,4−ジオン環、イソキノリン−1,3−ジオン環が挙げられる。
In the general formula (1), A 2 represents an atomic group necessary to form a 3 to 9 membered ring with the carbon atoms. Examples of the ring formed by A 2 and a carbon atom include thiazolidine-4-one ring, thiazolidine-4-thione ring, oxazolidin-4-one ring, oxazolidine-4-thione ring, isoxazolin-3-one ring, And isoxazoline-3-thione ring.
In the general formula (1), A 3 represents a heterocyclic ring. Examples of the heterocyclic ring represented by A 3 include pyrazolone ring, pyrazolotrizole ring, pyrazoloimidazole ring, pyrrolidone ring, pyridine-2,6-dione ring, isoxazolone ring, dihydroquinoline ring, pyrazolidine Examples include a dione ring, a pyrrole-2,4-dione ring, and an isoquinoline-1,3-dione ring.

Rとして好ましくは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アシルアミノ基等が挙げられるが更に好ましくは水素原子、アルキル基、ヒドロキシル基、アシルアミノ基である。   R is preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, an acylamino group, or the like, and more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group, or an acylamino group.

1として好ましくは水素原子(pが0の場合)、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシルオキシ基等が挙げられるが好ましくは水素原子(pが0の場合)、アルキル基、アルコキシ基である。 R 1 is preferably a hydrogen atom (when p is 0), a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an amino group, an acyloxy group, etc., preferably a hydrogen atom (when p is 0), an alkyl Group, an alkoxy group.

2〜R4として好ましくは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基等が挙げられるが更に好ましくは水素原子、アルキル基であり、R2とR3、又はnが1以上の場合は任意のR2、R3又はR4で互いに結合し5又は6員の環状構造(例えばチオフェン環、フラン環、シクロヘキセン環、ピラン環等)を形成することも好ましい。 R 2 to R 4 are preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an amino group or the like, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and R 2 and R 3 , or n is 1 or more. In some cases, any R 2 , R 3 or R 4 may be bonded to each other to form a 5- or 6-membered cyclic structure (for example, a thiophene ring, a furan ring, a cyclohexene ring, or a pyran ring).

2で表される環として好ましいのはチアゾリジン−4−オン環、チアゾリジン−4−チオン環であり、最も好ましいのはチアゾリジン−4−オン環である。 Preferred as the ring represented by A 2 are a thiazolidine-4-one ring and a thiazolidine-4-thione ring, and most preferred is a thiazolidine-4-one ring.

3で表される複素環として好ましいのはチアゾリジン−4−オン環、ピラゾロン環、ピラゾロトリゾール環、ピラゾロイミダゾール環、ピロリドン環である。 Preferred as the heterocyclic ring represented by A 3 are a thiazolidine-4-one ring, a pyrazolone ring, a pyrazolotrizole ring, a pyrazoloimidazole ring, and a pyrrolidone ring.

1として好ましくは酸素原子である。 X 1 is preferably an oxygen atom.

《一般式(2)で表される化合物》
一般式(2)において、R、R1〜R4、X1、p、q、n及びA3は、前記一般式(1)におけるR、R1〜R4、X1、p、q、n及びA3と同義であり好ましい範囲も同様である。
<< Compound Represented by Formula (2) >>
In the general formula (2), R, R 1 ~R 4, X 1, p, q, n and A 3, the R in the general formula (1), R 1 ~R 4 , X 1, p, q, a preferred range has the same meaning as n, and a 3 is similar.

一般式(2)において、X2は酸素原子又は硫黄原子を表すが好ましくは硫黄原子である。 In the general formula (2), X 2 represents an oxygen atom or a sulfur atom, preferably a sulfur atom.

一般式(2)において、R5はアルキル基、アリール基又は複素環基を表すが好ましくはアルキル基、アリール基である。 In the general formula (2), R 5 represents an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, preferably an alkyl group or an aryl group.

一般式(2)において、Lは2価の連結基を表し、2価の連結基の例として具体的にはメチレン基、エチレン基、エチン基、オクタン−1,8−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基、p−フェニレン基、o−フェニレン基、ナフタレン−1,4−ジイル基、ナフタレン−1,8−ジイル基、チオフェン−2,5−ジイル基などが挙げられ、特に好ましくはメチレン基、エチン基、p−フェニレン基、o−フェニレン基である。また、これらの連結基はさらに前述の置換基で置換されていてもよい。   In the general formula (2), L represents a divalent linking group, and specific examples of the divalent linking group include a methylene group, an ethylene group, an ethyne group, an octane-1,8-diyl group, and cyclohexane-1. , 4-diyl group, p-phenylene group, o-phenylene group, naphthalene-1,4-diyl group, naphthalene-1,8-diyl group, thiophene-2,5-diyl group, etc. are particularly preferable. A methylene group, an ethyne group, a p-phenylene group, and an o-phenylene group. Further, these linking groups may be further substituted with the above-described substituents.

一般式(2)において、mは0又は1を表す。   In the general formula (2), m represents 0 or 1.

《一般式(3)で表される化合物》
一般式(3)において、R、R1〜R5、X1、X2、p、q、L、n及びmは、前記一般式(2)におけるR、R1〜R5、X1、X2、p、q、L、n及びmと同義であり好ましい範囲も同様である。
<< Compound Represented by Formula (3) >>
In the general formula (3), R, R 1 to R 5 , X 1 , X 2 , p, q, L, n and m are R, R 1 to R 5 , X 1 , X 2, p, q, L , have the same meanings as n and m preferably ranges are also the same.

一般式(3)においてX3、X4及びX5はそれぞれ酸素原子又は硫黄原子を表すが好ましくはX3は酸素原子、X4及びX5は硫黄原子である。 In the general formula (3), X 3 , X 4 and X 5 each represent an oxygen atom or a sulfur atom, preferably X 3 is an oxygen atom, and X 4 and X 5 are sulfur atoms.

《一般式(4)で表される化合物》
一般式(4)において、R、R1〜R5、X1、X2、p、q、L、n及びmは、前記一般式(2)におけるR、R1〜R5、X1、X2、p、q、L、n及びmと同義であり好ましい範囲も同様である。
<< Compound Represented by Formula (4) >>
In the general formula (4), R, R 1 to R 5 , X 1 , X 2 , p, q, L, n, and m are R, R 1 to R 5 , X 1 , X 2, p, q, L , have the same meanings as n and m preferably ranges are also the same.

一般式(4)において、R6はアルキル基、アリール基又は複素環基を表す。 In the general formula (4), R 6 represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group.

一般式(4)において、Y1は−N=又は−CR7=を表し、好ましくは−N=である。 In the general formula (4), Y 1 represents -N = or -CR 7 =, preferably -N =.

一般式(4)において、R7はアルキル基、アリール基及び複素環基を表す。 In the general formula (4), R 7 represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group.

《一般式(5)で表される化合物》
一般式(5)において、R、R1〜R5、X1、X2、p、q、L、n及びmは、前記一般式(2)におけるR、R1〜R5、X1、X2、p、q、L、n及びmと同義であり好ましい範囲も同様である。
<< Compound Represented by Formula (5) >>
In the general formula (5), R, R 1 to R 5 , X 1 , X 2 , p, q, L, n, and m are R, R 1 to R 5 , X 1 , X 2, p, q, L , have the same meanings as n and m preferably ranges are also the same.

一般式(5)において、R8は置換基を表し、一般式(1)におけるRと同義であるが、好ましくはアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アミノ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基等が挙げられ、更に好ましくはアルキル基、アリール基、アルケニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基である。 In the general formula (5), R 8 represents a substituent and has the same meaning as R in the general formula (1), but preferably an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, an amino group, a cyano group. And an alkoxycarbonyl group, and an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group are more preferable.

一般式(5)において、Y2及びY3は各々独立して−N=又は−CR9=を表すが、更に詳しく説明すると、一般式(5)で示される化合物はY2及びY3の違いで以下に示す一般式(5−1)〜(5−4)の4種の縮合環の部分構造をを取る事が可能である(この場合*印でメチン基と結合する)。これらの構造においてR8及びRの置換基は前述で説明したものと同義であり、R9は各々独立して同一又は異なる置換基であっても良い。 In General Formula (5), Y 2 and Y 3 each independently represent —N═ or —CR 9 ═. More specifically, the compound represented by General Formula (5) is represented by Y 2 and Y 3 . Depending on the difference, it is possible to take partial structures of four types of condensed rings represented by the following general formulas (5-1) to (5-4) (in this case, they are combined with a methine group at *). In these structures, the substituents of R 8 and R are as defined above, and R 9 may be independently the same or different substituents.

Figure 2005209682
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2及びY3として好ましくはY3が=C(R9)−の場合であり、R9として好ましくは置換又は無置換のアルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アシルアミノ基、アルコキシ基、アルケニル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基等であり、更に好ましくは置換又は無置換のアルキル基、アリール基、複素環基、アルケニル基、カルボキシル基である。Y2及びY3として更に好ましくはY3が=C(R9)−でY2が=N−の場合である。 Y 2 and Y 3 are preferably Y 3 ═C (R 9 ) —, and R 9 is preferably a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, heterocyclic group, amino group, acylamino group, alkoxy Group, alkenyl group, alkoxycarbonyl group, carboxyl group and the like, more preferably substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, heterocyclic group, alkenyl group and carboxyl group. Y 2 and Y 3 are more preferably Y 3 = C (R 9 )-and Y 2 = N-.

以下に本発明係る前記一般式(1)〜(5)で表される化合物の具体例を示すが、本発明は、これらに限定されない。   Specific examples of the compounds represented by the general formulas (1) to (5) according to the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2005209682
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本発明に係る前記一般式(1)〜(5)で表される化合物は、例えば、特開平10−60296号公報、特開2000−191934号公報、特開2003−203684号公報等に記載された従来公知の方法を参考にして合成することができる。   The compounds represented by the general formulas (1) to (5) according to the present invention are described in, for example, JP-A-10-60296, JP-A-2000-191934, JP-A-2003-203684, and the like. It can be synthesized with reference to the conventionally known methods.

以下に具体的に合成法の一例を示すが、その他の化合物も同様にして合成することが可能であり、合成法としては、これらに限定されない。   Although an example of a synthetic method is specifically shown below, other compounds can be synthesized in the same manner, and the synthetic method is not limited thereto.

《合成例1》
《例示化合物I−2の合成》
1)合成ルート
<< Synthesis Example 1 >>
<< Synthesis of Exemplified Compound I-2 >>
1) Synthesis route

Figure 2005209682
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2)中間体3の合成
中間体1:4.95g、中間体2:3.22g、トルエン:40ml及びモルホリン:1.95gを加え、生成する水を除去しながら加熱還流反応を2時間行う。その後、撹拌しながら冷却して再結晶を行い、濾取した後、トルエン、次いで酢酸エチルの順で掛け洗いを行う事で中間体3:6.13gを得た。Mass、1H−NMR、IRスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
2) Synthesis of Intermediate 3 Intermediate 1: 4.95 g, Intermediate 2: 3.22 g, Toluene: 40 ml and morpholine: 1.95 g are added, and a reflux reaction is carried out for 2 hours while removing the water produced. Thereafter, the mixture was cooled and recrystallized with stirring, and after filtration, it was washed with toluene and then ethyl acetate in this order to obtain 6.13 g of Intermediate 3: It was identified by Mass, 1H-NMR, and IR spectrum, and confirmed to be the target product.

3)例示化合物I−2の合成
中間体3:6.00g、ジメチル硫酸:21.1gg、トルエン:80mlを加え、90〜95℃で2時間加熱攪拌した。その後、冷却してから酢酸エチルを加えると、オイルアウトしたためこれをデカンテーションし、上澄みを除去した。次に残った粘性オイルに中間体4:3.52g、ピリジン80mlを加え、80℃で1時間加熱攪拌した。その後冷却してからジイソプロピルエーテルを加えると、結晶が析出したのでこれを濾取した。この結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はn−ヘキサン:酢酸エチル=1:1)により精製して目的物である例示化合物I−2:5.92gを得た。Mass、1H−NMR、IRスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
3) Synthesis of Exemplary Compound I-2 Intermediate 3: 6.00 g, dimethyl sulfate: 21.1 mg, and toluene: 80 ml were added, and the mixture was heated and stirred at 90 to 95 ° C. for 2 hours. Then, after cooling, when ethyl acetate was added, since it was oiled out, it was decanted and the supernatant was removed. Next, Intermediate 4: 3.52 g and 80 ml of pyridine were added to the remaining viscous oil, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 1 hour. Then, after cooling, diisopropyl ether was added, and crystals were precipitated and collected by filtration. The crystals were purified by silica gel column chromatography (developing solvent: n-hexane: ethyl acetate = 1: 1) to obtain 5.92 g of the target compound, exemplified compound I-2. It was identified by Mass, 1H-NMR, and IR spectrum, and confirmed to be the target product.

《合成例2》
《例示化合物I−22の合成》
1)合成ルート
<< Synthesis Example 2 >>
<< Synthesis of Exemplified Compound I-22 >>
1) Synthesis route

Figure 2005209682
Figure 2005209682

2)中間体6の合成
中間体2:3.22g、ジメチル硫酸25.2g、トルエン:80mlを加え、90〜95℃で2時間加熱攪拌した。その後、冷却してから酢酸エチルを加え、析出した結晶を濾取した。次に、濾取した結晶と中間体5:4.50g、ピリジン:100mlを加え、80℃で1時間加熱攪拌した。その後冷却してからジイソプロピルエーテルを加えると、結晶が析出したのでこれを濾取した。この結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はn−ヘキサン:酢酸エチル=1:2)により精製し、目的物である中間体6:5.02gを得た。Mass、1H−NMR、IRスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
2) Synthesis of Intermediate 6 Intermediate 2: 3.22 g, dimethyl sulfate 25.2 g, and toluene: 80 ml were added, and the mixture was heated and stirred at 90 to 95 ° C for 2 hours. Then, after cooling, ethyl acetate was added, and the precipitated crystals were collected by filtration. Next, crystals collected by filtration and intermediate 5: 4.50 g and pyridine: 100 ml were added, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 1 hour. Then, after cooling, diisopropyl ether was added, and crystals were precipitated and collected by filtration. The crystals were purified by silica gel column chromatography (developing solvent: n-hexane: ethyl acetate = 1: 2) to obtain 5.02 g of the target product, Intermediate 6: 5.02. It was identified by Mass, 1H-NMR, and IR spectrum, and confirmed to be the target product.

3)例示化合物I−22の合成
中間体6:3.31g、中間体1:2.47g、トルエン:50ml及びモルホリン:0.97gを加え、生成する水を除去しながら加熱還流反応を3時間行う。その後、撹拌しながら冷却して再結晶を行い、濾取した後、トルエン、次いで酢酸エチルの順で掛け洗いを行う事で例示化合物I−22:4.33gを得た。Mass、1H−NMR、IRスペクトルによって同定し、目的物であることを確認した。
3) Synthesis of Exemplified Compound I-22 Intermediate 6: 3.31 g, Intermediate 1: 2.47 g, Toluene: 50 ml and Morpholine: 0.97 g were added, and the reflux reaction was carried out for 3 hours while removing the generated water. Do. Thereafter, the mixture was cooled with stirring, recrystallized, collected by filtration, and then washed in the order of toluene and then ethyl acetate to obtain 4.33 g of Exemplified Compound I-22. It was identified by Mass, 1H-NMR, and IR spectrum, and confirmed to be the target product.

《光電変換材料用半導体の増感処理》
本発明の光電変換材料用半導体は、前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物を含むことにより増感し、本発明に記載の効果を奏することが可能となる。ここで、該化合物を含むとは、半導体表面への吸着、半導体が多孔質などのポーラスな構造を有する場合には、半導体の多孔質構造に前記化合物が入りこむ等の種々の態様が挙げられる。
<< Sensitivity treatment of semiconductor for photoelectric conversion material >>
The semiconductor for photoelectric conversion materials of the present invention is sensitized by including any one compound represented by the general formulas (1) to (5), and can exhibit the effects described in the present invention. Become. Here, including the compound includes various modes such as adsorption to the semiconductor surface, and when the semiconductor has a porous structure such as a porous structure, the compound enters the porous structure of the semiconductor.

また、半導体層(半導体でもよい)1m2あたりの前記一般式(1)〜(5)で表される、各々の化合物の総含有量は0.01ミリモル〜100ミリモルの範囲が好ましく、更に好ましくは、0.1ミリモル〜50ミリモルであり、特に好ましくは、0.5ミリモル〜20ミリモルである。 The total content of each compound represented by the general formulas (1) to (5) per 1 m 2 of the semiconductor layer (which may be a semiconductor) is preferably in the range of 0.01 mmol to 100 mmol, and more preferably. Is from 0.1 to 50 mmol, particularly preferably from 0.5 to 20 mmol.

本発明に係る前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物を用いて増感処理を行う場合、前記化合物を単独で用いてもよいし、複数を併用することも、本発明に係る前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物と他の化合物(例えば米国特許第4,684,537号明細書、同第4,927,721号明細書、同第5,084,365号明細書、同第5,350,644号明細書、同第5,463,057号明細書、同第5,525,440号明細書等の各明細書、特開平7−249790号公報、特開2000−150007号公報等に記載の化合物)とを混合して用いることもできる。   When performing sensitization using any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (5) according to the present invention, the compounds may be used alone or in combination. Any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (5) according to the present invention and other compounds (for example, U.S. Pat. Nos. 4,684,537, 4,927, No. 721, No. 5,084,365, No. 5,350,644, No. 5,463,057, No. 5,525,440, etc. The compounds described in each specification, JP-A-7-249790, JP-A-2000-150007, and the like can also be used as a mixture.

特に、本発明の光電変換材料用半導体の用途が、後述する太陽電池である場合には、光電変換の波長域をできるだけ広くして太陽光を有効に利用できるように、吸収波長の異なる二種類以上の色素を混合して用いることが好ましい。   In particular, when the application of the semiconductor for photoelectric conversion material of the present invention is a solar cell described later, two types of absorption wavelengths are different so that the wavelength range of photoelectric conversion can be made as wide as possible to effectively use sunlight. It is preferable to use a mixture of the above dyes.

半導体に、前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物を含ませるには、前記化合物を適切な溶媒(エタノールなど)に溶解し、その溶液中によく乾燥した半導体を長時間浸漬する方法が一般的である。   In order to include any one compound represented by the general formulas (1) to (5) in the semiconductor, the compound was dissolved in an appropriate solvent (such as ethanol) and dried well in the solution. A method of immersing a semiconductor for a long time is common.

前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物を複数種類併用したり、その他の増感色素化合物とを併用した光電変換材料用半導体を作製する際には、各々の化合物の混合溶液を調製して用いてもよいし、それぞれの化合物について溶液を用意して、各溶液に順に浸漬して作製することもできる。各化合物について別々の溶液を用意し、各溶液に順に浸漬して作製する場合は、半導体に前記化合物や増感色素等を含ませる順序がどのようであっても本発明に記載の効果を得ることができる。また、前記化合物を単独で吸着させた半導体微粒子を混合する等により作製してもよい。   When producing a semiconductor for a photoelectric conversion material using a combination of any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (5) or another sensitizing dye compound, A mixed solution of these compounds may be prepared and used. Alternatively, a solution may be prepared for each compound and immersed in each solution in order. When preparing a separate solution for each compound and immersing in each solution in order, the effects described in the present invention can be obtained regardless of the order in which the semiconductor, the sensitizing dye, and the like are included in the semiconductor. be able to. Further, it may be produced by mixing semiconductor fine particles on which the compound is adsorbed alone.

吸着処理は半導体が粒子状の時に行ってもよいし、支持体上に膜を形成した後に行ってもよい。吸着処理に用いる化合物を溶解した溶液は、それを常温で用いてもよいし、該化合物が分解せず溶液が沸騰しない温度範囲で加熱して用いてもよい。また、後述する光電変換素子の製造のように、半導体微粒子の塗布後(感光層の形成後)に、前記化合物の吸着を実施してもよい。また、半導体微粒子と本発明の前記化合物とを同時に塗布することにより、前記化合物の吸着を実施してもよい。また、未吸着の化合物は洗浄によって除去することが出来る。   The adsorption treatment may be performed when the semiconductor is in the form of particles, or may be performed after forming a film on the support. The solution in which the compound used for the adsorption treatment is dissolved may be used at room temperature, or may be used by heating in a temperature range in which the compound does not decompose and the solution does not boil. Moreover, you may implement adsorption | suction of the said compound after application | coating of a semiconductor fine particle (after formation of a photosensitive layer) like manufacture of the photoelectric conversion element mentioned later. Moreover, you may implement adsorption | suction of the said compound by apply | coating a semiconductor fine particle and the said compound of this invention simultaneously. Unadsorbed compounds can be removed by washing.

また、本発明の光電変換材料用半導体の増感処理については、半導体に、前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物を含有させることにより増感処理が行われるが、増感処理の詳細については、後述する光電変換素子のところで具体的に説明する。   Moreover, about the sensitization process of the semiconductor for photoelectric conversion materials of this invention, a sensitization process is performed by making a semiconductor contain any one compound represented by the said General formula (1)-(5). However, the details of the sensitization process will be specifically described in the photoelectric conversion element described later.

また、空隙率の高い半導体薄膜を有する光電変換材料用半導体の場合には、空隙に水分、水蒸気などにより水が半導体薄膜上、並びに半導体薄膜内部の空隙に吸着する前に、前記化合物や増感色素化合物等の吸着処理(光電変換材料用半導体の増感処理)を完了することが好ましい。   Further, in the case of a semiconductor for a photoelectric conversion material having a semiconductor thin film with a high porosity, the above compound or sensitization is performed before water is adsorbed on the semiconductor thin film and in the voids inside the semiconductor thin film by moisture, water vapor, etc. It is preferable to complete the adsorption treatment (sensitization treatment of a semiconductor for a photoelectric conversion material) such as a dye compound.

本発明の光電変換材料用半導体は、有機塩基を用いて表面処理してもよい。前記有機塩基としては、ジアリールアミン、トリアリールアミン、ピリジン、4−t−ブチルピリジン、ポリビニルピリジン、キノリン、ピペリジン、アミジン等が挙げられるが、中でも、ピリジン、4−t−ブチルピリジン、ポリビニルピリジンが好ましい。   You may surface-treat the semiconductor for photoelectric conversion materials of this invention using an organic base. Examples of the organic base include diarylamine, triarylamine, pyridine, 4-t-butylpyridine, polyvinylpyridine, quinoline, piperidine, amidine, and the like. Among them, pyridine, 4-t-butylpyridine, and polyvinylpyridine are preferable. preferable.

上記の有機塩基が液体の場合はそのまま、固体の場合は有機溶媒に溶解した溶液を準備し、本発明の光電変換材料用半導体を液体アミンまたはアミン溶液に浸漬することで、表面処理を実施できる。   When the organic base is a liquid, it can be surface treated by preparing a solution dissolved in an organic solvent as it is, and immersing the semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention in a liquid amine or an amine solution. .

また、本発明に係る前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物と併用して用いることの出来る色素としては、本発明に係る半導体を分光増感しうるものならばいずれの色素も用いることができる。光電変換の波長域をできるだけ広くし、かつ変換効率を上げるため、二種類以上の色素を混合することが好ましい。また、目的とする光源の波長域と強度分布に合わせるように、混合する色素とその割合を選ぶことができる。   In addition, as a dye that can be used in combination with any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (5) according to the present invention, those that can spectrally sensitize the semiconductor according to the present invention. Any dye can be used. In order to make the wavelength range of photoelectric conversion as wide as possible and increase the conversion efficiency, it is preferable to mix two or more kinds of dyes. Moreover, the pigment | dye to mix and its ratio can be selected so that it may match with the wavelength range and intensity distribution of the target light source.

本発明に係る色素の中では、光電子移動反応活性、光耐久性、光化学的安定性等の総合的な観点から、金属錯体色素、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、ポリメチン系色素が好ましく用いられる。   Among the dyes according to the present invention, metal complex dyes, phthalocyanine dyes, porphyrin dyes, and polymethine dyes are preferably used from the comprehensive viewpoints such as photoelectron transfer reaction activity, light durability, and photochemical stability.

金属錯体色素の中では、特開2001−223037号、同2001−226607号、米国特許第4,927,721号、同第4,684,537号、同第5,084,365号、同第5,350,644号、同第5,463,057号、同第5,525,440号、特開平7−249750号、特表平10−504512号、世界特許989/50393号等に記載のルテニウム錯体色素が好ましく用いられる。   Among the metal complex dyes, JP-A Nos. 2001-223037, 2001-226607, US Pat. Nos. 4,927,721, 4,684,537, 5,084,365, 5,350,644, 5,463,057, 5,525,440, JP-A-7-249750, JP 10-504512, World Patent 989/50393, etc. Ruthenium complex dyes are preferably used.

ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素としては、特開2001−223037号に記載の色素が好ましい色素としてあげられる。   Examples of the porphyrin dye and the phthalocyanine dye include dyes described in JP-A No. 2001-223037 as preferable dyes.

ポリメチン系色素としては、従来公知のメチン系色素、特開平11−35836号公報、同11−158395号公報、同11−163378号公報、同11−214730号公報、同11−214731号公報、同10−093118号公報、同11−273754号公報、特開2000−106224号公報、同2000−357809号公報、同2001−052766号公報、欧州特許第892,411号、同911,841号等に記載のものが挙げられる。   Examples of the polymethine dye include conventionally known methine dyes, JP-A Nos. 11-35836, 11-158395, 11-163378, 11-214730, and 11-214731. 10-093118, 11-273754, JP-A-2000-106224, 2000-357809, 2001-052766, EP 892,411, 911,841, etc. Those described are mentioned.

《光電変換材料用半導体の作製方法》
本発明の光電変換材料用半導体の作製方法について説明する。
<< Method for Manufacturing Semiconductor for Photoelectric Conversion Material >>
A method for manufacturing a semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention will be described.

本発明の光電変換材料用半導体の一態様としては、導電性支持体上に上記の光電変換材料用半導体を焼成により形成する等の方法が挙げられる。   As one embodiment of the semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention, a method such as forming the above semiconductor for a photoelectric conversion material on a conductive support by firing is exemplified.

本発明の光電変換材料用半導体が焼成により作製される場合には、上記の化合物や増感色素を用いての該半導体の増感(吸着、多孔質への入り込み等)処理は、焼成後に実施することが好ましい。焼成後、半導体に水が吸着する前に、素早く化合物の吸着処理を実施することが特に好ましい。   When the semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention is produced by firing, the semiconductor is sensitized (adsorption, penetration into a porous layer, etc.) with the above-described compound or sensitizing dye after firing. It is preferable to do. It is particularly preferable to perform the compound adsorption treatment quickly after the firing and before the water is adsorbed to the semiconductor.

本発明の光電変換材料用半導体が粒子状の場合には、光電変換材料用半導体を
導電性支持体に塗布あるいは吹き付けて、半導体電極を作製するのがよい。また、本発明の光電変換材料用半導体が膜状であって、導電性支持体上に保持されていない場合には、光電変換材料用半導体を導電性支持体上に貼合して半導体電極を作製することが好ましい。
When the semiconductor for photoelectric conversion materials of the present invention is in the form of particles, the semiconductor electrode is preferably prepared by applying or spraying the semiconductor for photoelectric conversion materials onto a conductive support. Moreover, when the semiconductor for photoelectric conversion materials of this invention is a film | membrane form, Comprising: It is not hold | maintained on an electroconductive support body, the semiconductor electrode for photoelectric conversion materials is bonded on an electroconductive support body, and a semiconductor electrode is attached. It is preferable to produce it.

以下、本発明の光電変換材料用半導体の作製工程を具体的に述べる。   Hereinafter, a process for producing a semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention will be specifically described.

《半導体微粉末含有塗布液の調製》
まず、半導体の微粉末を含む塗布液を調製する。この半導体微粉末は、その1次粒子径が微細な程好ましく、その1次粒子径は、1nm〜5000nmが好ましく、更に好ましくは2nm〜50nmである。半導体微粉末を含む塗布液は、半導体微粉末を溶媒中に分散させることによって調製することができる。溶媒中に分散された半導体微粉末は、その1次粒子状で分散する。溶媒としては、半導体微粉末を分散し得るものであればよく、特に制約されない。
<< Preparation of coating liquid containing semiconductor fine powder >>
First, a coating solution containing fine semiconductor powder is prepared. The semiconductor fine powder preferably has a finer primary particle diameter, and the primary particle diameter is preferably 1 nm to 5000 nm, and more preferably 2 nm to 50 nm. The coating liquid containing the semiconductor fine powder can be prepared by dispersing the semiconductor fine powder in a solvent. The semiconductor fine powder dispersed in the solvent is dispersed in the form of primary particles. The solvent is not particularly limited as long as it can disperse the semiconductor fine powder.

前記溶媒としては、水、有機溶媒、水と有機溶媒との混合液が包含される。有機溶媒としては、メタノールやエタノール等のアルコール、メチルエチルケトン、アセトン、アセチルアセトン等のケトン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素等が用いられる。塗布液中には、必要に応じ、界面活性剤や粘度調節剤(ポリエチレングリコール等の多価アルコール等)を加えることができる。溶媒中の半導体微粉末濃度の範囲は、0.1質量%〜70質量%が好ましく、更に好ましくは0.1質量%〜30質量%である。   Examples of the solvent include water, an organic solvent, and a mixed solution of water and an organic solvent. As the organic solvent, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as methyl ethyl ketone, acetone and acetyl acetone, hydrocarbons such as hexane and cyclohexane, and the like are used. A surfactant and a viscosity modifier (polyhydric alcohol such as polyethylene glycol) can be added to the coating solution as necessary. The range of the semiconductor fine powder concentration in the solvent is preferably 0.1% by mass to 70% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 30% by mass.

《半導体微粉末含有塗布液の塗布と形成された半導体層の焼成処理》
上記のようにして得られた半導体微粉末含有塗布液を導電性支持体上に塗布または吹きつけ、乾燥等を行った後、空気中または不活性ガス中で焼成して、導電性支持体上に半導体層(半導体膜)が形成される。
<< Application of Semiconductor Fine Powder-Containing Coating Liquid and Firing Process of Formed Semiconductor Layer >>
The semiconductor fine powder-containing coating solution obtained as described above is applied or sprayed onto a conductive support, dried, etc., and then baked in air or in an inert gas, on the conductive support. A semiconductor layer (semiconductor film) is formed.

導電性支持体上に塗布液を塗布、乾燥して得られる皮膜は、半導体微粒子の集合体からなるもので、その微粒子の粒径は使用した半導体微粉末の1次粒子径に対応するものである。   The film obtained by applying and drying the coating liquid on the conductive support is composed of an aggregate of semiconductor fine particles, and the particle size of the fine particles corresponds to the primary particle size of the semiconductor fine powder used. is there.

このようにして導電性支持体等の基板上に形成された半導体微粒子集合体膜は、導電性支持体との結合力や、微粒子相互の結合力が弱く、機械的強度の弱いものであることから、前記半導体微粒子集合体膜を焼成処理して機械的強度を高め、基板に強く固着した焼成物膜となるため好ましく行われる。   The semiconductor fine particle aggregate film formed on the substrate such as the conductive support in this way has a low bonding strength with the conductive support and a bonding strength between the fine particles and a low mechanical strength. From the above, the semiconductor fine particle aggregate film is preferably fired to increase the mechanical strength and to obtain a fired product film firmly fixed to the substrate.

本発明においては、この焼成物膜はどのような構造を有していても良いが、多孔質構造膜(空隙を有する、ポーラスな層ともいう)であることが好ましい。   In the present invention, the fired product film may have any structure, but is preferably a porous structure film (also referred to as a porous layer having voids).

ここで、本発明に係る半導体薄膜の空隙率は、10体積%以下が好ましく、更に好ましくは、8体積%以下であり、特に好ましくは、0.01体積%〜5体積%以下である。尚、半導体薄膜の空隙率は、誘電体の厚み方向に貫通性のある空隙率を意味し、水銀ポロシメーター(島津ポアライザー9220型)等の市販の装置を用いて測定することが出来る。   Here, the porosity of the semiconductor thin film according to the present invention is preferably 10% by volume or less, more preferably 8% by volume or less, and particularly preferably 0.01% by volume to 5% by volume. The porosity of the semiconductor thin film means a porosity that is penetrable in the thickness direction of the dielectric, and can be measured using a commercially available apparatus such as a mercury porosimeter (Shimadzu Polarizer 9220 type).

多孔質構造を有する焼成物膜になった、半導体層の膜厚は、少なくとも10nm以上が好ましく、更に好ましくは100nm〜10000nmである。   The film thickness of the semiconductor layer that is a fired product film having a porous structure is preferably at least 10 nm or more, more preferably 100 nm to 10,000 nm.

焼成処理時、焼成物膜の実表面積を適切に調整し、上記の空隙率を有する焼成物膜を得る観点から、焼成温度は1000℃より低いことが好ましく、更に好ましくは、200℃〜800℃の範囲であり、特に好ましくは300℃〜800℃の範囲である。   From the viewpoint of appropriately adjusting the actual surface area of the fired product film during the firing treatment and obtaining a fired product film having the above porosity, the firing temperature is preferably lower than 1000 ° C, more preferably 200 ° C to 800 ° C. It is the range of 300 degreeC, Most preferably, it is the range of 300 to 800 degreeC.

また、見かけ表面積に対する実表面積の比は、半導体微粒子の粒径及び比表面積や、焼成温度等によりコントロールすることができる。また、加熱処理後、半導体粒子の表面積を増大させたり、半導体粒子近傍の純度を高め、色素から半導体粒子への電子注入効率を高める目的で、例えば四塩化チタン水溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行ってもよい。   Further, the ratio of the actual surface area to the apparent surface area can be controlled by the particle diameter and specific surface area of the semiconductor fine particles, the firing temperature, and the like. In addition, after heat treatment, for example, chemical plating or aqueous trichloride using a titanium tetrachloride aqueous solution is used to increase the surface area of the semiconductor particles, increase the purity in the vicinity of the semiconductor particles, and increase the efficiency of electron injection from the dye into the semiconductor particles. Electrochemical plating using a titanium aqueous solution may be performed.

《半導体の増感処理》
半導体の増感処理は、上記のように、色素を適切な溶媒に溶解し、その溶液に前記半導体を焼成した基板を浸漬することによって行われる。その際には半導体層(半導体膜ともいう)を焼成により形成させた基板を、あらかじめ減圧処理したり加熱処理したりして膜中の気泡を除去し、前記一般式(1)〜(5)のいずれか1種の化合物が半導体層(半導体膜)内部深くに進入できるようにしておくことが好ましく、半導体層(半導体膜)が多孔質構造膜である場合には特に好ましい。
<Semiconductor sensitization processing>
As described above, the semiconductor sensitization treatment is performed by dissolving the dye in an appropriate solvent and immersing the substrate obtained by firing the semiconductor in the solution. In that case, a substrate on which a semiconductor layer (also referred to as a semiconductor film) is formed by baking is subjected to pressure reduction treatment or heat treatment beforehand to remove bubbles in the film, and the general formulas (1) to (5) It is preferable that any one of the above compounds can enter deep inside the semiconductor layer (semiconductor film), and it is particularly preferable when the semiconductor layer (semiconductor film) is a porous structure film.

《溶媒》
前記一般式(1)〜(5)のいずれか1種の化合物を溶解するのに用いる溶媒は、前記化合物を溶解することができ、且つ、半導体を溶解したり半導体と反応したりすることのないものであれば格別の制限はないが、溶媒に溶解している水分および気体が半導体膜に進入して、前記化合物の吸着等の増感処理を妨げることを防ぐために、あらかじめ脱気および蒸留精製しておくことが好ましい。
"solvent"
The solvent used for dissolving any one compound of the general formulas (1) to (5) can dissolve the compound, and can dissolve the semiconductor or react with the semiconductor. There is no particular limitation if it is not present, but in order to prevent moisture and gas dissolved in the solvent from entering the semiconductor film and hindering the sensitization treatment such as adsorption of the compound, degassing and distillation in advance. It is preferable to purify it.

前記化合物の溶解において、好ましく用いられる溶媒はメタノール、エタノール、n−プロパノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル系溶媒、塩化メチレン、1,1,2−トリクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素溶媒であり、特に好ましくはメタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、塩化メチレンである。   Solvents preferably used in dissolving the above compounds are alcohol solvents such as methanol, ethanol and n-propanol, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, ether solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran and 1,4-dioxane. Solvents and halogenated hydrocarbon solvents such as methylene chloride and 1,1,2-trichloroethane, particularly preferably methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran and methylene chloride.

《増感処理の温度、時間》
半導体を焼成した基板を、前記一般式(1)〜(5)のいずれか1種の化合物を含む溶液に浸漬する時間は、半導体層(半導体膜)に前記化合物が深く進入して吸着等を充分に進行させ、半導体を十分に増感させ、且つ、溶液中のでの前記化合物の分解等により生成して分解物が化合物の吸着を妨害することを抑制する観点から、25℃条件下では、3時間〜48時間が好ましく、更に好ましくは、4時間〜24時間である。この効果は、特に、半導体膜が多孔質構造膜である場合において顕著である。但し、浸漬時間については、25℃条件での値であり、温度条件を変化させて場合には、上記の限りではない。
《Tensing temperature and time》
The time for immersing the substrate on which the semiconductor has been baked in the solution containing any one compound of the general formulas (1) to (5) is such that the compound enters the semiconductor layer (semiconductor film) deeply and adsorbs it. From the viewpoint of sufficiently proceeding, sufficiently sensitizing the semiconductor, and suppressing degradation of the compound, which is generated by decomposition of the compound in a solution and hinders adsorption of the compound, at 25 ° C., It is preferably 3 hours to 48 hours, more preferably 4 hours to 24 hours. This effect is particularly remarkable when the semiconductor film is a porous structure film. However, the immersion time is a value under the condition of 25 ° C., and is not limited to the above when the temperature condition is changed.

浸漬しておくにあたり前記一般式(1)〜(5)のいずれか1種の化合物を含む溶液は、前記化合物が分解しないかぎりにおいて、沸騰しない温度にまで加熱して用いてもよい。好ましい温度範囲は10℃〜100℃であり、更に好ましくは25℃〜80℃であるが、前記のとおり溶媒が前記温度範囲で沸騰する場合はこの限りでない。   When immersed, the solution containing any one compound of the general formulas (1) to (5) may be used by heating to a temperature at which it does not boil as long as the compound does not decompose. A preferable temperature range is 10 ° C to 100 ° C, and more preferably 25 ° C to 80 ° C. However, as described above, this is not the case when the solvent boils in the temperature range.

《光電変換素子》
本発明の光電変換素子について、図1を用いて説明する。
<< Photoelectric conversion element >>
The photoelectric conversion element of this invention is demonstrated using FIG.

図1は、本発明の光電変換素子の構造の一例を示す部分断面図である。   FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an example of the structure of the photoelectric conversion element of the present invention.

1は導電性支持体、2は感光層、3は電荷移動層、4は対向電極を表す。尚、導電性支持体1と感光層2をあわせて半導体電極ともいう。   Reference numeral 1 denotes a conductive support, 2 denotes a photosensitive layer, 3 denotes a charge transfer layer, and 4 denotes a counter electrode. The conductive support 1 and the photosensitive layer 2 are also collectively referred to as a semiconductor electrode.

ここで、感光層2は本発明の光電変換材料用半導体を有する層であり、電荷移動層3は通常、レドックス電解質が含有し、導電性支持体1、感光層2、対向電極4に接触した形態で用いられる。   Here, the photosensitive layer 2 is a layer having the semiconductor for a photoelectric conversion material of the present invention, and the charge transfer layer 3 usually contains a redox electrolyte and is in contact with the conductive support 1, the photosensitive layer 2, and the counter electrode 4. Used in form.

《光電変換素子の製造方法》
図1を用いながら、光電変換素子の製造方法を説明する。
<< Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Element >>
The manufacturing method of a photoelectric conversion element is demonstrated using FIG.

本発明の光電変換素子は、図1に示すような導電性支持体1上に、上記記載のようにプラズマ処理装置を用いて半導体薄膜を形成した後に、本発明に係る前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物を吸着させるという工程を経て製造される。   The photoelectric conversion element of the present invention is obtained by forming the semiconductor thin film on the conductive support 1 as shown in FIG. 1 using the plasma processing apparatus as described above, and then the general formula (1) according to the present invention. It is manufactured through a process of adsorbing any one compound represented by (5).

また、半導体薄膜の表面積を増大させたり、半導体薄膜表面の不純物などを除去して、半導体の純度を高め、前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物から半導体への電子注入効率を高める目的で、例えば四塩化チタン水溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行ってもよい。また、同様の効果を得るために色素吸着後にカルボン酸類(酢酸、プロピオン酸、ヘキサン酸、安息香酸等)を半導体表面へ吸着させてもよい。   In addition, the surface area of the semiconductor thin film is increased or impurities on the surface of the semiconductor thin film are removed to increase the purity of the semiconductor, and the semiconductor is formed from any one compound represented by the general formulas (1) to (5). For example, chemical plating using a titanium tetrachloride aqueous solution or electrochemical plating using a titanium trichloride aqueous solution may be performed for the purpose of increasing the efficiency of electron injection into the substrate. In order to obtain the same effect, carboxylic acids (acetic acid, propionic acid, hexanoic acid, benzoic acid, etc.) may be adsorbed on the semiconductor surface after dye adsorption.

導電性支持体1上に形成した半導体膜には上記記載の前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物を吸着させ、半導体膜を増感させて感光層2を形成する。増感処理方法は先に説明したとおり、前記化合物を適切な溶媒に溶解し、導電性支持体1上に形成された半導体膜をその溶液に浸漬することによって行われる。その際には半導体膜は、あらかじめ減圧処理したり加熱処理したりして膜中の気泡を除去し、前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物が半導体膜内部深くに進入できるようにしておくことが好ましい。   The semiconductor film formed on the conductive support 1 adsorbs any one of the compounds represented by the above general formulas (1) to (5) to sensitize the semiconductor film, thereby photosensitive layer 2. Form. As described above, the sensitizing treatment method is performed by dissolving the compound in an appropriate solvent and immersing the semiconductor film formed on the conductive support 1 in the solution. In that case, the semiconductor film is preliminarily decompressed or heat-treated to remove bubbles in the film, and any one compound represented by the general formulas (1) to (5) is converted into a semiconductor film. It is preferable to be able to enter deep inside.

本発明に係る半導体に、前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物を吸着させる際には、単独で用いてもよいし、複数を併用してもよい。さらに、従来公知の増感色素化合物(例えば、米国特許第4,684,537号、同第4,927,721号、同第5,084,365号、同第5,350,644号、同第5,463,057号、同第5,525,440号、特開平7−249790号、特開2000−150007号等に記載の化合物)とを混合して吸着させてもよい。   When any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (5) is adsorbed to the semiconductor according to the present invention, it may be used alone or in combination. Furthermore, conventionally known sensitizing dye compounds (for example, U.S. Pat. Nos. 4,684,537, 4,927,721, 5,084,365, 5,350,644, No. 5,463,057, 5,525,440, JP-A-7-249790, JP-A-2000-150007, etc.) may be mixed and adsorbed.

特に、半導体の用途が太陽電池である場合、光電変換の波長域を広くして太陽光を可能な限り有効に利用できるように、二種類以上の色素を混合して用いることが好ましい。   In particular, when the application of the semiconductor is a solar cell, it is preferable to use a mixture of two or more types of dyes so that the wavelength range of photoelectric conversion can be widened and sunlight can be used as effectively as possible.

上記記載の前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物を複数種類併用して増感した光電変換材料用半導体は、併用する前記化合物を混合して調製した溶液に浸漬させて作製してもよいし、各々の化合物について溶液を調製し、各溶液に順に浸漬して作製することもできる。   The semiconductor for photoelectric conversion materials sensitized by combining a plurality of types of any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (5) described above is a solution prepared by mixing the compounds to be used together It may be prepared by immersing in a solution, or a solution may be prepared for each compound, and it may be prepared by immersing in each solution in turn.

各化合物について別々の溶液を用意し、各溶液に順に浸漬して作製する場合は、半導体に前記化合物や従来公知の増感色素を吸着させる順番がどのような順番であっても本発明の効果を得ることができる。   When preparing a separate solution for each compound and immersing in each solution in order, the effect of the present invention regardless of the order in which the compound or a conventionally known sensitizing dye is adsorbed to the semiconductor Can be obtained.

吸着処理は、前記化合物が溶解した溶液を常温で用いてもよいし、また、前記化合物に影響を与えない範囲の温度まで溶液を加熱して行っても良い。更に、吸着処理時に未吸着となった色素については溶媒等の洗浄処理により除去することが好ましい。   For the adsorption treatment, a solution in which the compound is dissolved may be used at room temperature, or the solution may be heated to a temperature that does not affect the compound. Furthermore, it is preferable to remove the dye that has not been adsorbed during the adsorption treatment by washing treatment with a solvent or the like.

導電性支持体1上に形成した半導体膜に色素を吸着させて感光層2を形成したら、該感光層2と向かい合うようにして対向電極4を配置する。さらに、半導体電極と対向電極4の間に電荷移動層であるレドックス電解質を注入して光電変換素子とする。   After the dye is adsorbed to the semiconductor film formed on the conductive support 1 to form the photosensitive layer 2, the counter electrode 4 is disposed so as to face the photosensitive layer 2. Further, a redox electrolyte as a charge transfer layer is injected between the semiconductor electrode and the counter electrode 4 to obtain a photoelectric conversion element.

《太陽電池》
本発明の太陽電池について説明する。
《Solar cell》
The solar cell of the present invention will be described.

本発明の太陽電池は、図1に示すような、本発明の光電変換素子の一態様として、太陽光に最適の設計並びに、回路設計が行われ、太陽光を光源として用いたときに最適な光電変換が行われるような構造を有する。即ち、光電変換材料用半導体に太陽光が照射されうる構造となっている。本発明の太陽電池を構成する際には、前記半導体電極、電荷移動層及び対向電極をケース内に収納して封止するか、あるいはそれら全体を樹脂封止することが好ましい。   As shown in FIG. 1, the solar cell of the present invention is optimally designed for sunlight and circuit design as one aspect of the photoelectric conversion element of the present invention, and is optimal when sunlight is used as a light source. It has a structure in which photoelectric conversion is performed. That is, the semiconductor for photoelectric conversion material has a structure that can be irradiated with sunlight. When constituting the solar cell of the present invention, it is preferable that the semiconductor electrode, the charge transfer layer and the counter electrode are housed in a case and sealed, or the whole is sealed with resin.

本発明の太陽電池に太陽光または太陽光と同等の電磁波を照射すると、光電変換材料用半導体に吸着された本発明の化合物は、照射された光もしくは電磁波を吸収して励起する。励起によって発生した電子は半導体に移動し、次いで導電性支持体1を経由して対向電極4に移動して、電荷移動層3のレドックス電解質を還元する。一方、半導体に電子を移動させた本発明の化合物は酸化体となっているが、対向電極4から電荷移動層3のレドックス電解質を経由して電子が供給されることにより、還元されて元の状態に戻り、同時に電荷移動層3のレドックス電解質は酸化されて、再び対向電極4から供給される電子により還元されうる状態に戻る。このようにして電子が流れ、本発明の光電変換素子を用いた太陽電池を構成することができる。   When the solar cell of the present invention is irradiated with sunlight or an electromagnetic wave equivalent to sunlight, the compound of the present invention adsorbed on the semiconductor for photoelectric conversion material absorbs the irradiated light or electromagnetic wave and excites it. Electrons generated by excitation move to the semiconductor, and then move to the counter electrode 4 via the conductive support 1 to reduce the redox electrolyte of the charge transfer layer 3. On the other hand, the compound of the present invention in which electrons are transferred to a semiconductor is an oxidant, but is reduced by the supply of electrons from the counter electrode 4 via the redox electrolyte of the charge transfer layer 3 and is reduced to the original. At the same time, the redox electrolyte of the charge transfer layer 3 is oxidized and returned to a state where it can be reduced again by the electrons supplied from the counter electrode 4. In this way, electrons flow, and a solar cell using the photoelectric conversion element of the present invention can be configured.

《導電性支持体》
本発明の光電変換素子や本発明の太陽電池に用いられる導電性支持体には、金属板のような導電性材料や、ガラス板やプラスチックフイルムのような非導電性材料に導電性物質を設けた構造のものを用いることができる。導電性支持体に用いられる材料の例としては金属(例えば白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム)あるいは導電性金属酸化物(例えばインジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素をドープしたもの)や炭素を挙げることができる。導電性支持体の厚さは特に制約されないが、0.3mm〜5mmが好ましい。
<Conductive support>
The conductive support used in the photoelectric conversion element of the present invention and the solar battery of the present invention is provided with a conductive material such as a conductive material such as a metal plate or a non-conductive material such as a glass plate or a plastic film. A structure having a different structure can be used. Examples of materials used for the conductive support include metal (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium) or conductive metal oxide (for example, indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine) And carbon). The thickness of the conductive support is not particularly limited, but is preferably 0.3 mm to 5 mm.

また導電性支持体は実質的に透明であることが好ましく、実質的に透明であるとは光の透過率が10%以上であることを意味し、50%以上であることがさらに好ましく、80%以上であることが最も好ましい。透明な導電性支持体を得るためには、ガラス板またはプラスチックフイルムの表面に、導電性金属酸化物からなる導電性層を設けることが好ましい。透明な導電性支持体1を用いる場合、光は支持体側から入射させることが好ましい。   The conductive support is preferably substantially transparent, and substantially transparent means that the light transmittance is 10% or more, more preferably 50% or more, and 80 % Or more is most preferable. In order to obtain a transparent conductive support, it is preferable to provide a conductive layer made of a conductive metal oxide on the surface of a glass plate or a plastic film. When the transparent conductive support 1 is used, light is preferably incident from the support side.

導電性支持体は表面抵抗は、50Ω/cm2以下であることが好ましく、10Ω/cm2以下であることがさらに好ましい。 The conductive support preferably has a surface resistance of 50 Ω / cm 2 or less, and more preferably 10 Ω / cm 2 or less.

《電荷移動層》
本発明に用いられる電荷移動層について説明する。
《Charge transfer layer》
The charge transfer layer used in the present invention will be described.

電荷移動層にはレドックス電解質が好ましく用いられる。ここで、レドックス電解質としては、I-/I3-系や、Br-/Br3-系、キノン/ハイドロキノン系等が挙げられる。このようなレドックス電解質は、従来公知の方法によって得ることができ、例えば、I-/I3-系の電解質は、ヨウ素のアンモニウム塩とヨウ素を混合することによって得ることができる。電荷移動層はこれらレドックス電解質の分散物で構成され、それら分散物は溶液である場合に液体電解質、常温において固体である高分子中に分散させた場合に固体高分子電解質、ゲル状物質に分散された場合にゲル電解質と呼ばれる。電荷移動層として液体電解質が用いられる場合、その溶媒としては、電気化学的に不活性なものが用いられ、例えば、アセトニトリル、炭酸プロピレン、エチレンカーボネート等が用いられる。固体高分子電解質の例としては特開2001−160427記載の電解質が、ゲル電解質の例としては『表面科学』21巻、第5号288ページ〜293ページに記載の電解質が挙げられる。 A redox electrolyte is preferably used for the charge transfer layer. Here, examples of the redox electrolyte include I / I 3− , Br / Br 3 , and quinone / hydroquinone. Such a redox electrolyte can be obtained by a conventionally known method. For example, an I / I 3− type electrolyte can be obtained by mixing an ammonium salt of iodine and iodine. The charge transfer layer is composed of dispersions of these redox electrolytes. These dispersions are liquid electrolytes when they are in solution, and are dispersed in solid polymer electrolytes and gel substances when dispersed in polymers that are solid at room temperature. When called, it is called a gel electrolyte. When a liquid electrolyte is used as the charge transfer layer, an electrochemically inert solvent is used as the solvent, for example, acetonitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, or the like is used. Examples of the solid polymer electrolyte include the electrolyte described in JP-A No. 2001-160427, and examples of the gel electrolyte include the electrolyte described in “Surface Science” Vol. 21, No. 5, pages 288 to 293.

《対向電極》
本発明に用いられる対向電極について説明する。
《Counter electrode》
The counter electrode used in the present invention will be described.

対向電極は、導電性を有するものであればよく、任意の導電性材料が用いられるが、I3-イオン等の酸化や他のレドックスイオンの還元反応を充分な速さで行わせる触媒能を持ったものの使用が好ましい。このようなものとしては、白金電極、導電材料表面に白金めっきや白金蒸着を施したもの、ロジウム金属、ルテニウム金属、酸化ルテニウム、カーボン等が挙げられる。 The counter electrode is not particularly limited as long as it has conductivity, and any conductive material can be used. However, the counter electrode has a catalytic ability to oxidize I 3− ions and other redox ions at a sufficiently high rate. It is preferable to use what you have. Examples of such a material include a platinum electrode, a surface of a conductive material subjected to platinum plating or platinum deposition, rhodium metal, ruthenium metal, ruthenium oxide, and carbon.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these.

実施例1
《光電変換素子1の作製》
下記に記載のようにして、図1に示すような光電変換素子を作製した。
Example 1
<< Production of Photoelectric Conversion Element 1 >>
A photoelectric conversion device as shown in FIG. 1 was produced as described below.

チタンテトライソプロポキシド(和光純薬社製一級)62.5mlを純水375ml中に室温下、激しく攪拌しながら10分間で滴下し(白色の析出物が生成する)、次いで70%硝酸水を2.65ml加えて反応系を80℃に加熱した後、8時間攪拌を続けた。さらに該反応混合物の体積が約200mlになるまで減圧下に濃縮した後、純水を125ml、酸化チタン粉末(昭和タイタニウム社製スーパータイタニアF−6)140gを加えて酸化チタン懸濁液(約800ml)を調製した。フッ素をドープした酸化スズをコートした透明導電性ガラス板上に該酸化チタン懸濁液を塗布し、自然乾燥の後300℃で60分間焼成して、支持体上に膜状の酸化チタンを形成した。   62.5 ml of titanium tetraisopropoxide (first grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dropped into 375 ml of pure water at room temperature with vigorous stirring for 10 minutes (a white precipitate was formed), and then 70% aqueous nitric acid was added. After 2.65 ml was added and the reaction system was heated to 80 ° C., stirring was continued for 8 hours. Furthermore, after concentrating under reduced pressure until the volume of the reaction mixture becomes about 200 ml, 125 ml of pure water and 140 g of titanium oxide powder (Super Titania F-6 manufactured by Showa Titanium Co., Ltd.) are added to a titanium oxide suspension (about 800 ml ) Was prepared. The titanium oxide suspension is applied onto a transparent conductive glass plate coated with fluorine-doped tin oxide, dried naturally and then fired at 300 ° C. for 60 minutes to form a film-like titanium oxide on the support. did.

ついで、エタノール溶液200ml中に、例示化合物I−2を5g溶解した溶液を調製し、上記膜状酸化チタン(光電変換材料用半導体層)を支持体ごと浸し、さらにトリフルオロ酢酸1gを加えて2時間超音波照射した。反応後膜状酸化チタン(光電変換材料用半導体層)をクロロホルムで洗浄し真空乾燥して、感光層2(光電変換材料用半導体)を作製した。   Next, a solution in which 5 g of Exemplified Compound I-2 was dissolved in 200 ml of ethanol solution was prepared. Ultrasonic irradiation for hours. After the reaction, the film-like titanium oxide (semiconductor layer for photoelectric conversion material) was washed with chloroform and vacuum dried to prepare a photosensitive layer 2 (semiconductor for photoelectric conversion material).

対向電極4として、フッ素をドープした酸化スズをコートし、さらにその上に白金を担持した透明導電性ガラス板を用い、前記導電性支持体1と前記対向電極4との間に体積比が1:4であるアセトニトリル/炭酸エチレンの混合溶媒に、テトラプロピルアンモニウムアイオダイドと沃素とを、それぞれの濃度が0.46モル/リットル、0.06モル/リットルとなるように溶解したレドックス電解質を入れた電荷移動層3を作製して、光電変換素子1を作製した。   As the counter electrode 4, a transparent conductive glass plate coated with fluorine-doped tin oxide and further carrying platinum thereon is used, and the volume ratio is 1 between the conductive support 1 and the counter electrode 4. : A redox electrolyte in which tetrapropylammonium iodide and iodine were dissolved in a mixed solvent of acetonitrile / ethylene carbonate of 4 to a concentration of 0.46 mol / liter and 0.06 mol / liter, respectively. The charge transfer layer 3 was produced, and the photoelectric conversion element 1 was produced.

《光電変換素子2〜25の作製》:本発明
光電変換素子1の作製において、例示化合物I−2を表1に記載の化合物に変更した以外は同様にして、光電変換素子2〜25を得た。
<< Preparation of Photoelectric Conversion Elements 2 to 25 >>: Present Invention In the preparation of photoelectric conversion element 1, except that Exemplified Compound I-2 was changed to the compounds shown in Table 1, Photoelectric Conversion Elements 2 to 25 were obtained. It was.

《光電変換素子R1及びR2の作製》:比較例
光電変換素子1の作製において、表1に記載の比較化合物R1及びR2に変更した以外は同様にして、光電変換素子R1及びR2を得た。
<< Preparation of Photoelectric Conversion Elements R1 and R2 >> Comparative Example Photoelectric conversion elements R1 and R2 were obtained in the same manner as in the preparation of the photoelectric conversion element 1, except that the comparison compounds R1 and R2 shown in Table 1 were changed.

Figure 2005209682
Figure 2005209682

《太陽電池SC−1〜SC−25の作製》:本発明
光電変換素子1の側面を樹脂で封入した後、リード線を取り付けて、本発明の太陽電池SC−1〜SC−25を各々3ロットずつ作製した。
<< Preparation of Solar Cells SC-1 to SC-25 >>: The present invention photoelectric conversion element 1 was sealed with a resin, and then a lead wire was attached to each of the solar cells SC-1 to SC-25 of the present invention. Lots were made one by one.

《太陽電池SC−R1及びR2の作製》:比較例
上記の太陽電池SC−1の作製において、比較の光電変換素子R1及びR2を用いた以外は同様にして、太陽電池SC−R1及びR2を3ロットずつ作製した。
<< Production of Solar Cells SC-R1 and R2 >>: Comparative Example In the production of the above-described solar cell SC-1, solar cells SC-R1 and R2 were similarly manufactured except that comparative photoelectric conversion elements R1 and R2 were used. Three lots were prepared.

《太陽電池の光電変換特性評価》
上記で得られた太陽電池SC−1〜SC−25、及び太陽電池SC−R1及びR2の各々にソーラーシミュレーター(JASCO(日本分光)製、低エネルギー分光感度測定装置CEP−25)により100mW/m2の強度の光を照射した時の短絡電流密度Jsc(mA/cm2)および開放電圧値Voc(V)を測定し表1に示した。示した値は、同じ構成および作製方法の太陽電池3つについての測定結果の平均値とした。
<< Evaluation of photoelectric conversion characteristics of solar cells >>
The solar cells SC-1 to SC-25 obtained above and the solar cells SC-R1 and R2 are each 100 mW / m by a solar simulator (manufactured by JASCO (JASCO), low energy spectral sensitivity measuring device CEP-25). The short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ) and the open-circuit voltage value Voc (V) when irradiated with light having an intensity of 2 were measured and shown in Table 1. The indicated value was the average value of the measurement results for three solar cells having the same configuration and production method.

Figure 2005209682
Figure 2005209682

表1より、比較であるSC−R1及びR2に比べて、本発明の太陽電池は高い光電変換特性を示し、前記一般式(1)〜(5)で表されるいずれか1種の化合物を用いることが有効であることがわかる。また、且つ、本発明の太陽電池SC−1〜SC−25は、ソーラーシミュレーターによる100mW/m2の光照射100時間を経ても光電変換効率の低下が認められず、安定性に優れていることが明らかになった。 From Table 1, compared with SC-R1 and R2 which are comparisons, the solar cell of the present invention exhibits high photoelectric conversion characteristics, and any one compound represented by the general formulas (1) to (5) is used. It turns out that it is effective to use. Moreover, the solar cells SC-1 to SC-25 of the present invention are excellent in stability because no decrease in photoelectric conversion efficiency is observed even after 100 hours of light irradiation of 100 mW / m 2 by a solar simulator. Became clear.

本発明の光電変換素子の構造の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of the structure of the photoelectric conversion element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 導電性支持体
2 感光層
3 電荷移動層
4 対向電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive support body 2 Photosensitive layer 3 Charge transfer layer 4 Counter electrode

Claims (12)

下記一般式(1)で表される色素を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 2005209682
〔式中、R及びR1はそれぞれ置換基を表し、R2、R3及びR4は、各々独立して水素原子又は置換基を表しR2〜R4はお互いが結合して5〜6員環を形成してもよく、X1は酸素原子又は硫黄原子を表し、A2は炭素原子と共に3〜9員環を形成するのに必要な原子群を表し、A3は複素環を表し、nは0〜2を表し、pは0〜12を表し、qは0〜2を表す。〕
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the pigment | dye represented by following General formula (1).
Figure 2005209682
[Wherein, R and R 1 each represent a substituent, R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and R 2 to R 4 are bonded to each other to form 5-6 A member ring may be formed, X 1 represents an oxygen atom or a sulfur atom, A 2 represents a group of atoms necessary to form a 3- to 9-membered ring with a carbon atom, and A 3 represents a heterocyclic ring. , N represents 0 to 2, p represents 0 to 12, and q represents 0 to 2. ]
下記一般式(2)で表されるポリメチン色素を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 2005209682
〔式中、R、R1、R2、R3、R4、X1は、それぞれ一般式(1)と同義の基を表し、R5はアルキル基、アリール基又は複素環基を表し、X2は酸素原子又は硫黄原子を表し、A3は複素環を表し、Lは2価の連結基を表し、mは0又は1を表し、n、p、qは一般式(1)と同義の数を表す。〕
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the polymethine pigment | dye represented by following General formula (2).
Figure 2005209682
[Wherein, R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X 1 each represents a group having the same meaning as in general formula (1), R 5 represents an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, X 2 represents an oxygen atom or a sulfur atom, A 3 represents a heterocyclic ring, L represents a divalent linking group, m represents 0 or 1, and n, p, and q have the same meanings as in the general formula (1). Represents the number of ]
下記一般式(3)で表されるポリメチン色素を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 2005209682
〔式中、R、R1、R2、R3、R4、X1は、それぞれ一般式(1)と同義の基を表し、R5、X2、Lはそれぞれ一般式(2)と同義の基を表し、X3、X4及びX5はそれぞれ酸素原子又は硫黄原子を表し、mは一般式(2)と同義の数を表し、n、p、qは一般式(1)と同義の数を表す。〕
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the polymethine pigment | dye represented by following General formula (3).
Figure 2005209682
[Wherein, R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X 1 each represent a group having the same meaning as in general formula (1), and R 5 , X 2 , and L each represent general formula (2) X 3 , X 4 and X 5 each represents an oxygen atom or a sulfur atom, m represents a number having the same meaning as in the general formula (2), and n, p and q represent the general formula (1) and Represents a synonymous number. ]
下記一般式(4)で表されるポリメチン色素を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 2005209682
〔式中、R、R1、R2、R3、R4、X1は、それぞれ一般式(1)と同義の基を表し、R5、X2、Lはそれぞれ一般式(2)と同義の基を表し、R6はアルキル基、アリール基又は複素環基を表し、Y1は−N=又は−CR7=を表し、R7はアルキル基、アリール基又は複素環基を表し、mは一般式(2)と同義の数を表し、n、p、qは一般式(1)と同義の数を表す。〕
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the polymethine pigment | dye represented by following General formula (4).
Figure 2005209682
[Wherein, R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X 1 each represent a group having the same meaning as in general formula (1), and R 5 , X 2 , and L each represent general formula (2) R 6 represents an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, Y 1 represents —N═ or —CR 7 ═, R 7 represents an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, m represents a number synonymous with general formula (2), and n, p, and q represent a number synonymous with general formula (1). ]
下記一般式(5)で表されるポリメチン色素を含むことを特徴とする光電変換材料用半導体。
Figure 2005209682
〔式中、R、R1、R2、R3、R4、X1は、それぞれ一般式(1)と同義の基を表し、R5、X2、Lはそれぞれ一般式(2)と同義の基を表し、R8は置換基を表し、Y2及びY3は各々独立して−N=又は−CR9=を表し、R8又はR9の少なくとも1つは−(L)m−COOHを表し、mは一般式(2)と同義の数を表し、n、p、qは一般式(1)と同義の数を表す。〕
The semiconductor for photoelectric conversion materials characterized by including the polymethine pigment | dye represented by following General formula (5).
Figure 2005209682
[Wherein, R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X 1 each represent a group having the same meaning as in general formula (1), and R 5 , X 2 , and L each represent general formula (2) R 8 represents a substituent, Y 2 and Y 3 each independently represent —N═ or —CR 9 ═, and at least one of R 8 or R 9 represents — (L) m. -COOH is represented, m represents the number synonymous with General formula (2), n, p, q represents the number synonymous with General formula (1). ]
1が酸素原子であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。 The photoelectric conversion material for semiconductor according to claim 1, wherein X 1 is an oxygen atom. 1が酸素原子であり、X2が硫黄原子であることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。 X 1 is an oxygen atom, a photoelectric conversion material for semiconductor according to any one of claims 2-5, wherein X 2 is a sulfur atom. 1及びX3が酸素原子であり、X2、X4及びX5が硫黄原子であることを特徴とする請求項3に記載の光電変換材料用半導体。 The semiconductor for a photoelectric conversion material according to claim 3, wherein X 1 and X 3 are oxygen atoms, and X 2 , X 4 and X 5 are sulfur atoms. 一般式(1)〜(5)におけるnが0であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。 N in general formula (1)-(5) is 0, The semiconductor for photoelectric conversion materials of any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned. 前記光電変換材料用半導体が、金属酸化物半導体または金属硫化物半導体であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体。 The said semiconductor for photoelectric conversion materials is a metal oxide semiconductor or a metal sulfide semiconductor, The semiconductor for photoelectric conversion materials of any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光電変換材料用半導体が導電性支持体上に設けられていることを特徴とする光電変換素子。 The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-10 is provided on the electroconductive support body. 請求項11に記載の光電変換素子と、電荷移動層および対向電極とを有することを特徴とする太陽電池。 A solar cell comprising the photoelectric conversion element according to claim 11, a charge transfer layer, and a counter electrode.
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