JP2006298776A - Quarter-pyridine derivative, complex containing the same, photoelectric converter and dye sensitization solar cell - Google Patents

Quarter-pyridine derivative, complex containing the same, photoelectric converter and dye sensitization solar cell Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel quarter-pyridine derivative, a complex containing the same, a photoelectric converter, and a dye sensitization solar cell. <P>SOLUTION: The quarter-pyridine derivative is represented by formula (I) (wherein R<SP>1</SP>, R<SP>2</SP>, R<SP>3</SP>, and R<SP>4</SP>are each -OR', -COOR', -CONR', -CHO, -CH<SB>2</SB>OR', -CN, -COONR' or the like; R' is hydrogen or a 1-4C alkyl group; m1 and m4 are each an integer of 0-4; and m2 and m3 are each an integer of 0-3). The complex, the photoelectric converter, and the dye sensitization solar cell comprise the quarter pyridine derivative. The complex comprises the quarter pyridine, and the photoelectric converter and the dye sensitization solar cell are also disclosed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規なクォータピリジン誘導体、それを含む錯体、光電変換素子および色素増感型太陽電池に関する。   The present invention relates to a novel quarterpyridine derivative, a complex containing the same, a photoelectric conversion element, and a dye-sensitized solar cell.

太陽光エネルギを電気エネルギに変換して利用することができる太陽電池は、21世紀に懸念される地球埋蔵エネルギである石油、石炭または天然ガスなどの化石エネルギの枯渇、化石エネルギの大量消費による二酸化炭素排出が加速する地球温暖化およびそれに起因するとされる異常気象に対処するための研究開発課題となっている。現在実用化されている太陽電池は多結晶またはアモルファスシリコンを用いたものが主流となっているが、経済コストや製造プロセスにおけるエネルギコストが高いなどの問題点がある。一方、多結晶またはアモルファスシリコンの太陽電池に代わる色素増感型太陽電池は、B.O’Regan and M.Gratzel,Nature 353,737(1991)または特許第2664194号公報に記載されているように低コストである、および構造が単純で製造が容易であるなどの長所を有する。   Solar cells that can be used by converting solar energy into electric energy are depleted of fossil energy such as petroleum, coal, or natural gas, which is a global reserve energy of concern in the 21st century, and is due to the large consumption of fossil energy. It has become a research and development issue to deal with global warming, which is accelerating carbon emissions, and abnormal weather attributed to it. Currently, solar cells using polycrystalline or amorphous silicon are mainly used, but there are problems such as high economic cost and high energy cost in the manufacturing process. On the other hand, a dye-sensitized solar cell that replaces a polycrystalline or amorphous silicon solar cell is described in B.A. O'Regan and M.M. As described in Gratzel, Nature 353, 737 (1991) or Japanese Patent No. 2664194, it has advantages such as low cost and simple structure and easy manufacture.

この色素増感型太陽電池は、色素を含む半導体層からなる光電変換素子を有する電極、対電極および液体電解質などからなるキャリア輸送層を少なくとも含んでいる。光電変換素子に用いられるTiO2層などの半導体層はバンドギャップが大きく、単独では太陽光の紫外光しか利用することができないが、半導体層に含まれる色素の増感作用により、太陽光の可視光を利用した光電変換を実現することができる。したがって、色素増感型太陽電池に用いられる色素として求められる性質としては、たとえば、
(1)広い波長範囲の太陽光を吸収することができること、
(2)励起された状態から半導体層への電子移動が効果的に起こること、
(3)電子を半導体層に渡して酸化型となった後に速やかにキャリア輸送層中の還元剤によって還元型に再生されること、および
(4)太陽光の照射下で分解などの劣化を起こさず長時間安定に存在すること、などがある。
This dye-sensitized solar cell includes at least a carrier transport layer including an electrode having a photoelectric conversion element including a semiconductor layer including a dye, a counter electrode, and a liquid electrolyte. A semiconductor layer such as a TiO 2 layer used for a photoelectric conversion element has a large band gap, and can only use ultraviolet light of sunlight alone, but the visible light of sunlight is enhanced by a sensitizing action of a dye contained in the semiconductor layer. Photoelectric conversion using light can be realized. Therefore, as a property required as a dye used in a dye-sensitized solar cell, for example,
(1) being able to absorb sunlight in a wide wavelength range;
(2) Electron transfer from the excited state to the semiconductor layer effectively occurs,
(3) After electrons are transferred to the semiconductor layer to become oxidized, they are quickly regenerated to the reduced form by the reducing agent in the carrier transport layer, and (4) degradation such as decomposition occurs under sunlight irradiation. It exists stably for a long time.

これまで、色素増感型太陽電池用の色素として様々な化合物が報告されているが、その中でもっとも広く使われているのはシス−ジ(チオシアノ)−ビス(2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸)ルテニウム(II)錯体またはトリ(チオシアノ)−2,2’,2’’−ターピリジン−4,4’,4’’−トリカルボン酸)ルテニウム(II)錯体である。しかし、実用的な色素増感型太陽電池として使用するためには、より高い変換効率を実現する必要があり、そのためには、さらに広い波長範囲の太陽光を吸収することができる高性能な色素が不可欠となる。そこで、たとえば特開2002−193935号公報には、ピリジン4量体(ジ(チオシアノ)−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカルボン酸)ルテニウム(II)誘導体が開示されている。しかし、特開2002−193935号公報に開示された合成方法では、ピリジン環に結合する4つの置換基がすべて同一のものしか合成することができないという問題があった。また、この色素を用いた色素増感型太陽電池の性能については記載されていなかった。
特許第2664194号公報 特開2002−193935号公報 B.O’Regan and M.Gratzel,Nature 353,737(1991)
So far, various compounds have been reported as dyes for dye-sensitized solar cells. Among them, the most widely used is cis-di (thiocyano) -bis (2,2'-bipyridine- 4,4′-dicarboxylic acid) ruthenium (II) complex or tri (thiocyano) -2,2 ′, 2 ″ -terpyridine-4,4 ′, 4 ″ -tricarboxylic acid) ruthenium (II) complex. However, in order to use it as a practical dye-sensitized solar cell, it is necessary to achieve higher conversion efficiency. For this purpose, a high-performance dye that can absorb sunlight in a wider wavelength range. Is essential. Therefore, for example, JP-A-2002-193935 discloses pyridine tetramer (di (thiocyano) -2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine-4,4 ', 4'',4'''-tetracarboxylic acid) ruthenium (II) derivatives are disclosed. However, the synthesis method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-193935 has a problem that only the same four substituents bonded to the pyridine ring can be synthesized. Moreover, it did not describe about the performance of the dye-sensitized solar cell using this pigment | dye.
Japanese Patent No. 2664194 JP 2002-193935 A B. O'Regan and M.M. Gratzel, Nature 353, 737 (1991)

本発明の目的は、新規なクォータピリジン誘導体、それを含む錯体、光電変換素子および色素増感型太陽電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a novel quarterpyridine derivative, a complex containing the same, a photoelectric conversion element, and a dye-sensitized solar cell.

本発明は、下記の式(I)で表され、   The present invention is represented by the following formula (I):

Figure 2006298776
Figure 2006298776

式(I)において、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に−OR’、−COOR’、−CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜40のアルキル基、ハロゲンまたは−COONR’を表し、R’はそれぞれ独立に水素または炭素数1〜4のアルキル基を表しており、式(I)において、m1およびm4はそれぞれ独立に0〜4のいずれかの整数を表し、m2およびm3はそれぞれ独立に0〜3のいずれかの整数を表しており、m1+m2+m3+m4>0であることを特徴とするクォータピリジン誘導体である。 In formula (I), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently —OR ′, —COOR ′, —CONR ′, —CHO, —CH 2 OR ′, —CN, C 1-40 And R ′ each independently represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. In the formula (I), m1 and m4 each independently represents 0 to 4; Any one of the integers, m2 and m3 each independently represents any integer of 0 to 3, and is a quarterpyridine derivative characterized in that m1 + m2 + m3 + m4> 0.

また、本発明は、下記の式(II)で表され、
ML(X1)(X2) ----------------(II)
式(II)において、Mは中心原子を表し、Lは上記のクォータピリジン誘導体を表し、X1およびX2はそれぞれ独立にCl、Br、CN、NCSまたはNCOを表すことを特徴とする錯体である。ここで、式(II)において、MはRu、Fe、Os、Cu、W、Cr、Mo、Ni、Pd、Pt、Co、Ir、Rh、Re、MnまたはZnを表し、X1およびX2はそれぞれNCSを表すことが好ましい。
The present invention is represented by the following formula (II):
ML (X 1 ) (X 2 ) ---------------- (II)
In the formula (II), M represents a central atom, L represents the above-mentioned quarterpyridine derivative, and X 1 and X 2 each independently represent Cl, Br, CN, NCS or NCO. is there. Here, in the formula (II), M represents Ru, Fe, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, Rh, Re, Mn or Zn, and X 1 and X 2 Each preferably represents NCS.

また、本発明は、下記の式(III)で表され、   The present invention is represented by the following formula (III):

Figure 2006298776
Figure 2006298776

式(III)において、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に−OR’、−COOR’、−CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜40のアルキル基、ハロゲンまたは−COONR’を表し、R’はそれぞれ独立に水素または炭素数1〜4のアルキル基を表しており、式(III)において、m1およびm4はそれぞれ独立に0〜4のいずれかの整数を表し、m2およびm3はそれぞれ独立に0〜3のいずれかの整数を表しており、m1+m2+m3+m4>0であって、MはRuを表し、X1およびX2はそれぞれNCSを表すことを特徴とする錯体である。 In the formula (III), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently —OR ′, —COOR ′, —CONR ′, —CHO, —CH 2 OR ′, —CN, C 1-40 In the formula (III), m1 and m4 each independently represent 0 to 4 or an alkyl group, halogen or —COONR ′, wherein R ′ independently represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Any one of integers, m2 and m3 each independently represents an integer of 0 to 3, m1 + m2 + m3 + m4> 0, M represents Ru, and X 1 and X 2 each represent NCS It is a complex characterized by this.

また、本発明は、半導体層を含み、半導体層は上記のいずれかの錯体を含むことを特徴とする光電変換素子である。ここで、半導体層は、酸化チタンまたは酸化スズからなることが好ましい。   In addition, the present invention is a photoelectric conversion element including a semiconductor layer, and the semiconductor layer includes any one of the above complexes. Here, the semiconductor layer is preferably made of titanium oxide or tin oxide.

さらに、本発明は、上記のいずれかの光電変換素子を含む電極と、対電極と、光電変換素子を含む電極と対電極との間に設置されたキャリア輸送層と、を含む、色素増感型太陽電池である。   Furthermore, the present invention provides a dye sensitizing method comprising: an electrode including any one of the photoelectric conversion elements described above; a counter electrode; and a carrier transport layer disposed between the electrode including the photoelectric conversion element and the counter electrode. Type solar cell.

本発明によれば、新規なクォータピリジン誘導体、それを含む錯体、光電変換素子および色素増感型太陽電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a novel quarter pyridine derivative, the complex containing it, a photoelectric conversion element, and a dye-sensitized solar cell can be provided.

(クォータピリジン誘導体)
本発明のクォータピリジン誘導体は、下記の式(I)で表され、
(Quarterpyridine derivative)
The quarterpyridine derivative of the present invention is represented by the following formula (I):

Figure 2006298776
Figure 2006298776

式(I)において、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に−OR’、−COOR’、−CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜40のアルキル基、ハロゲンまたは−COONR’を表し、R’はそれぞれ独立に水素または炭素数1〜4のアルキル基を表しており、式(I)において、m1およびm4はそれぞれ独立に0〜4のいずれかの整数を表し、m2およびm3はそれぞれ独立に0〜3のいずれかの整数を表しており、m1+m2+m3+m4>0であることを特徴とする。 In formula (I), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently —OR ′, —COOR ′, —CONR ′, —CHO, —CH 2 OR ′, —CN, C 1-40 And R ′ each independently represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. In the formula (I), m1 and m4 each independently represents 0 to 4; Any integer is represented, m2 and m3 each independently represent any integer of 0 to 3, and m1 + m2 + m3 + m4> 0.

式(I)において、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ互いに異なる基を表していてもよく、R1、R2、R3およびR4の2つ以上が同一の基を表していてもよい。また、式(I)において、R1、R2、R3およびR4の結合位置は、R1が左から一番目のピリジン、R2が左から二番目のピリジン、R3が右から二番目のピリジンおよびR4が右から一番目のピリジンと結合するものであれば特に限定はされない。R1、R2、R3およびR4によって表され得る−OR’、−COOR’、−CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CNおよび−COONR’の基中の「O」は酸素を表し、「C」は炭素を表し、「N」は窒素を表し、「H」は水素を表していることは言うまでもない。また、R1、R2、R3およびR4のうち2つ以上が「R’」を含む基を表している場合、それぞれの「R’」はすべて同一のものを表していてもよく、すべて同一のものを表していなくてもよい。 In the formula (I), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may each represent different groups, and two or more of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent the same group. It may be. In the formula (I), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are bonded at the positions where R 1 is the first pyridine from the left, R 2 is the second pyridine from the left, and R 3 is the second from the right. There is no particular limitation as long as the second pyridine and R 4 are bonded to the first pyridine from the right. “O” in the group of —OR ′, —COOR ′, —CONR ′, —CHO, —CH 2 OR ′, —CN and —COONR ′, which may be represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is Needless to say, oxygen represents "C" represents carbon, "N" represents nitrogen, and "H" represents hydrogen. When two or more of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent a group containing “R ′”, each “R ′” may all represent the same, Not all may represent the same thing.

また、式(I)において、m1はR1の結合数を表し、m2はR2の結合数を表し、m3はR3の結合数を表し、m4はR4の結合数を表しており、m1およびm4はそれぞれ独立に0〜4のいずれかの整数を表し、m2およびm3はそれぞれ独立に0〜3のいずれかの整数を表しているが、m1+m2+m3+m4>0の関係を有している(すなわち、m1、m2、m3およびm4はすべて同時に0を表すことはない)。また、m1が2以上の整数を表す場合には、それぞれのR1はすべて同一の基を表していてもよく、すべて同一の基を表していなくてもよく、R1は互いに結合して環を形成していてもよい。また、m2が2以上の整数を表す場合には、それぞれのR2はすべて同一の基を表していてもよく、すべて同一の基を表していなくてもよく、R2は互いに結合して環を形成していてもよい。また、m3が2以上の整数を表す場合には、それぞれのR3はすべて同一の基を表していてもよく、すべて同一の基を表していなくてもよく、R3は互いに結合して環を形成していてもよい。また、m4が2以上の整数を表す場合には、それぞれのR4はすべて同一の基を表していてもよく、すべて同一の基を表していなくてもよく、R4は互いに結合して環を形成していてもよい。 In Formula (I), m1 represents the number of R 1 bonds, m2 represents the number of R 2 bonds, m3 represents the number of R 3 bonds, and m4 represents the number of R 4 bonds. m1 and m4 each independently represents an integer of 0 to 4, and m2 and m3 each independently represents an integer of 0 to 3, but have a relationship of m1 + m2 + m3 + m4> 0 ( That is, m1, m2, m3 and m4 do not all represent 0 at the same time). When m1 represents an integer of 2 or more, all R 1 s may be the same group or not all the same group, and R 1 may be bonded to each other to form a ring. May be formed. Further, when m2 represents an integer of 2 or more, all R 2 s may represent the same group, or may not all represent the same group, and R 2 may be bonded to each other to form a ring. May be formed. Further, when m3 represents an integer of 2 or more, all R 3 s may be the same group or not all the same group, and R 3 may be bonded to each other to form a ring. May be formed. When m4 represents an integer of 2 or more, all R 4 s may represent the same group or may not all represent the same group, and R 4 may be bonded to each other to form a ring. May be formed.

(錯体)
本発明の錯体は、下記の式(II)で表され、
ML(X1)(X2) ----------------(II)
式(II)において、Mは中心原子を表し、Lは上記の式(I)で表されるクォータピリジン誘導体を表し、X1およびX2はそれぞれ独立にCl、Br、CN、NCSまたはNCOを表すことを特徴とする。式(II)において、L、X1およびX2で表される単体または化合物はそれぞれMで表される中心原子に配位結合する配位子である。ここで、式(II)において、Mは、上記のL、X1およびX2で表される配位子とそれぞれ配位結合を可能とする観点から、Ru(ルテニウム)、Fe(鉄)、Os(オスミウム)、Cu(銅)、W(タングステン)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、Ni(ニッケル)、Pd(パラジウム)、Pt(白金)、Co(コバルト)、Ir(イリジウム)、Rh(ロジウム)、Re(レニウム)、Mn(マンガン)またはZn(亜鉛)を表すことが好ましく、特にRu、Fe、OsまたはCuを表すことが好ましく、最も好ましくはRuを表すことが好ましい。また式(II)において、X1およびX2はそれぞれNCSを表すことが好ましい。X1およびX2がそれぞれNCSを表す場合には、式(II)で表される錯体を色素として半導体層に含有させた色素増感型太陽電池において、半導体層からの逆電流を有効に抑止することができる傾向にある。
(Complex)
The complex of the present invention is represented by the following formula (II):
ML (X 1 ) (X 2 ) ---------------- (II)
In the formula (II), M represents a central atom, L represents a quarterpyridine derivative represented by the above formula (I), and X 1 and X 2 each independently represents Cl, Br, CN, NCS or NCO. It is characterized by expressing. In the formula (II), the simple substance or compound represented by L, X 1 and X 2 is a ligand which coordinates to the central atom represented by M. Here, in the formula (II), M is Ru (ruthenium), Fe (iron), from the viewpoint of enabling coordination bonds with the ligands represented by L, X 1 and X 2 , respectively. Os (osmium), Cu (copper), W (tungsten), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Ni (nickel), Pd (palladium), Pt (platinum), Co (cobalt), Ir (iridium), It preferably represents Rh (rhodium), Re (rhenium), Mn (manganese) or Zn (zinc), particularly preferably represents Ru, Fe, Os or Cu, and most preferably represents Ru. In the formula (II), X 1 and X 2 each preferably represent NCS. When X 1 and X 2 each represent NCS, a reverse current from the semiconductor layer is effectively suppressed in a dye-sensitized solar cell in which the complex represented by formula (II) is contained as a dye in the semiconductor layer. Tend to be able to.

また、本発明の錯体は、下記の式(III)で表され、   The complex of the present invention is represented by the following formula (III):

Figure 2006298776
Figure 2006298776

式(III)において、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に−OR’、−COOR’、−CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜40のアルキル基、ハロゲンまたは−COONR’を表し、R’はそれぞれ独立に水素または炭素数1〜4のアルキル基を表しており、式(III)において、m1およびm4はそれぞれ独立に0〜4のいずれかの整数を表し、m2およびm3はそれぞれ独立に0〜3のいずれかの整数を表しており、m1+m2+m3+m4>0であることを特徴とする。 In the formula (III), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently —OR ′, —COOR ′, —CONR ′, —CHO, —CH 2 OR ′, —CN, C 1-40 In the formula (III), m1 and m4 each independently represent 0 to 4 or an alkyl group, halogen or —COONR ′, wherein R ′ independently represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Any integer is represented, m2 and m3 each independently represent any integer of 0 to 3, and m1 + m2 + m3 + m4> 0.

式(III)において、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ互いに異なる基を表していてもよく、R1、R2、R3およびR4の2つ以上が同一の基を表していてもよい。また、式(III)において、R1、R2、R3およびR4の結合位置は、R1が左から一番目のピリジン、R2が左から二番目のピリジン、R3が右から二番目のピリジンおよびR4が右から一番目のピリジンと結合するものであれば特に限定はされない。R1、R2、R3およびR4によって表され得る−OR’、−COOR’、−CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CNおよび−COONR’の基中の「O」は酸素を表し、「C」は炭素を表し、「N」は窒素を表し、「H」は水素を表していることは言うまでもない。また、R1、R2、R3およびR4のうち2つ以上が「R’」を含む基を表している場合、それぞれの「R’」はすべて同一のものを表していてもよく、すべて同一のものを表していなくてもよい。 In the formula (III), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may each represent different groups, and two or more of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent the same group. It may be. In Formula (III), R 1 , R 2 , R 3, and R 4 are bonded at positions where R 1 is the first pyridine from the left, R 2 is the second pyridine from the left, and R 3 is the second from the right. There is no particular limitation as long as the second pyridine and R 4 are bonded to the first pyridine from the right. “O” in the group of —OR ′, —COOR ′, —CONR ′, —CHO, —CH 2 OR ′, —CN and —COONR ′, which may be represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is Needless to say, oxygen represents "C" represents carbon, "N" represents nitrogen, and "H" represents hydrogen. When two or more of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent a group containing “R ′”, each “R ′” may all represent the same, Not all may represent the same thing.

また、式(III)において、m1はR1の結合数を表し、m2はR2の結合数を表し、m3はR3の結合数を表し、m4はR4の結合数を表しており、m1およびm4はそれぞれ独立に0〜4のいずれかの整数を表し、m2およびm3はそれぞれ独立に0〜3のいずれかの整数を表しているが、m1+m2+m3+m4>0の関係を有している(すなわち、m1、m2、m3およびm4はすべて同時に0を表すことはない)。また、m1が2以上の整数を表す場合には、それぞれのR1はすべて同一の基を表していてもよく、すべて同一の基を表していなくてもよく、R1は互いに結合して環を形成していてもよい。また、m2が2以上の整数を表す場合には、それぞれのR2はすべて同一の基を表していてもよく、すべて同一の基を表していなくてもよく、R2は互いに結合して環を形成していてもよい。また、m3が2以上の整数を表す場合には、それぞれのR3はすべて同一の基を表していてもよく、すべて同一の基を表していなくてもよく、R3は互いに結合して環を形成していてもよい。また、m4が2以上の整数を表す場合には、それぞれのR4はすべて同一の基を表していてもよく、すべて同一の基を表していなくてもよく、R4は互いに結合して環を形成していてもよい。また、式(III)において、MはRuを表し、X1およびX2はそれぞれNCSを表す。 In Formula (III), m1 represents the number of R 1 bonds, m2 represents the number of R 2 bonds, m3 represents the number of R 3 bonds, m4 represents the number of R 4 bonds, m1 and m4 each independently represents an integer of 0 to 4, and m2 and m3 each independently represents an integer of 0 to 3, but have a relationship of m1 + m2 + m3 + m4> 0 ( That is, m1, m2, m3 and m4 do not all represent 0 at the same time). When m1 represents an integer of 2 or more, all R 1 s may be the same group or not all the same group, and R 1 may be bonded to each other to form a ring. May be formed. Further, when m2 represents an integer of 2 or more, all R 2 s may represent the same group, or may not all represent the same group, and R 2 may be bonded to each other to form a ring. May be formed. Further, when m3 represents an integer of 2 or more, all R 3 s may be the same group or not all the same group, and R 3 may be bonded to each other to form a ring. May be formed. When m4 represents an integer of 2 or more, all R 4 s may represent the same group or may not all represent the same group, and R 4 may be bonded to each other to form a ring. May be formed. In Formula (III), M represents Ru, and X 1 and X 2 each represent NCS.

また、式(III)で表される錯体のさらに好ましい具体例としては、下記の式(IV)、式(V)および式(VI)で表される化合物が挙げられる。   Further, more preferred specific examples of the complex represented by the formula (III) include compounds represented by the following formula (IV), formula (V) and formula (VI).

Figure 2006298776
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(光電変換素子)
本発明の光電変換素子は、半導体層を含み、半導体層は上記のいずれかの錯体を含むことを特徴とする。ここで、半導体層は、たとえば導電性支持体上に形成される。この半導体層の形成方法としては特に限定されず公知の方法を用いることができ、たとえば以下の(i)〜(iv)の方法を用いることができる。
(i)半導体層を構成する半導体微粒子を含有する懸濁液を導電性支持体上に塗布し、乾燥および焼成して導電性支持体上に半導体層を形成する方法。
(ii)所望の原料ガスを用いたCVD法およびMOCVD法などにより、導電性支持体上に半導体層を形成する方法。
(iii)原料固体を用いた蒸着法またはスパッタリング法などのPVD法により、導電性支持体上に半導体層を形成する方法。
(iv)ゾルゲル法、電気化学的な酸化還元反応を利用した方法などにより、導電性支持体上に半導体層を形成する方法。
(Photoelectric conversion element)
The photoelectric conversion element of the present invention includes a semiconductor layer, and the semiconductor layer includes any one of the above complexes. Here, the semiconductor layer is formed on, for example, a conductive support. The method for forming this semiconductor layer is not particularly limited, and a known method can be used. For example, the following methods (i) to (iv) can be used.
(I) A method of forming a semiconductor layer on a conductive support by applying a suspension containing semiconductor fine particles constituting the semiconductor layer onto a conductive support, drying and firing.
(Ii) A method of forming a semiconductor layer on a conductive support by a CVD method using a desired source gas, an MOCVD method, or the like.
(Iii) A method of forming a semiconductor layer on a conductive support by a PVD method such as an evaporation method using a raw material solid or a sputtering method.
(Iv) A method of forming a semiconductor layer on a conductive support by a sol-gel method, a method using an electrochemical redox reaction, or the like.

また、半導体層を構成する材質としては、たとえば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉄、酸化二オブ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化タングステン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウム、硫化鉛、硫化亜鉛、リン化インジウムまたは銅−インジウムの硫化物(たとえばCuInS2)などの1種以上を用いることができる。なかでも、半導体層は、良好な安定性および安全性の観点から、酸化チタンまたは酸化スズからなることが好ましい。 Examples of the material constituting the semiconductor layer include titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, iron oxide, niobium oxide, zirconium oxide, cerium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, nickel oxide, tungsten oxide, barium titanate, One or more kinds of strontium titanate, cadmium sulfide, lead sulfide, zinc sulfide, indium phosphide or copper-indium sulfide (for example, CuInS 2 ) can be used. Especially, it is preferable that a semiconductor layer consists of a titanium oxide or a tin oxide from a viewpoint of favorable stability and safety | security.

また、半導体層を構成する半導体は単結晶または多結晶のいずれであってもよいが、安定性、結晶成長の困難さおよび製造コストの観点から、多結晶であることが好ましい。また、半導体層は、粒径が1nm〜1000nmの半導体微粒子から構成されることが好ましい。また、粒径が異なる2種以上の半導体微粒子を用いてもよい。粒径が異なる2種以上の半導体微粒子を用いる場合には、各半導体微粒子の材質は同一であってもよく、異なっていてもよい。   The semiconductor constituting the semiconductor layer may be either single crystal or polycrystalline, but is preferably polycrystalline from the viewpoint of stability, difficulty in crystal growth, and manufacturing cost. The semiconductor layer is preferably composed of semiconductor fine particles having a particle size of 1 nm to 1000 nm. Further, two or more kinds of semiconductor fine particles having different particle diameters may be used. When two or more kinds of semiconductor fine particles having different particle diameters are used, the material of each semiconductor fine particle may be the same or different.

また、半導体層は、上記の本発明の錯体を含んでいる。ここで、半導体層に本発明の錯体を含有させる方法としては、たとえば本発明の錯体を溶解した有機溶媒に半導体層を浸漬する方法または本発明の錯体を溶解した有機溶媒を半導体層に塗布する方法などがある。これらの方法を用いることによって、本発明の錯体を半導体層中に吸着させ、半導体層中に含ませることができる。   The semiconductor layer contains the complex of the present invention. Here, as a method for containing the complex of the present invention in the semiconductor layer, for example, a method of immersing the semiconductor layer in an organic solvent in which the complex of the present invention is dissolved or an organic solvent in which the complex of the present invention is dissolved is applied to the semiconductor layer. There are methods. By using these methods, the complex of the present invention can be adsorbed in the semiconductor layer and contained in the semiconductor layer.

(色素増感型太陽電池)
本発明は、上記の本発明の光電変換素子を含む電極と、対電極と、光電変換素子を含む電極と対電極との間に設置されたキャリア輸送層と、を含む、色素増感型太陽電池である。ここで、本発明の光電変換素子を含む電極は、たとえば導電性支持体上に上記の本発明の光電変換素子を形成することによって得ることができる。本発明に用いられる導電性支持体としては、たとえば金属、またはSnO2(酸化スズ)、ITO、CuIあるいはZnOなどからなる透明導電膜のように導電性支持体自体が導電性を有するものを用いることができる。また、本発明で用いられる導電性支持体としては、ガラス、プラスチックまたは透明ポリマーシートなどからなる絶縁基板の表面に導電層を形成したものを用いることもできる。ここで、導電層は、たとえば金、白金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、導電性カーボン、ITOまたはSnO2などの導電性材料を公知の方法によって絶縁基板の表面に形成することによって得ることができる。なお、透明ポリマーシートとしては、たとえばテトラアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PA)、ポリエーテルイミド(PEI)またはフェノキシ樹脂などを用いることができる。
(Dye-sensitized solar cell)
The present invention provides a dye-sensitized solar comprising the electrode including the photoelectric conversion element of the present invention, a counter electrode, and a carrier transport layer disposed between the electrode including the photoelectric conversion element and the counter electrode. It is a battery. Here, the electrode including the photoelectric conversion element of the present invention can be obtained, for example, by forming the above-described photoelectric conversion element of the present invention on a conductive support. As the conductive support used in the present invention, for example, a conductive support itself having conductivity, such as a transparent conductive film made of metal, SnO 2 (tin oxide), ITO, CuI, ZnO, or the like is used. be able to. In addition, as the conductive support used in the present invention, a support in which a conductive layer is formed on the surface of an insulating substrate made of glass, plastic, a transparent polymer sheet, or the like can be used. Here, the conductive layer can be obtained by forming a conductive material such as gold, platinum, silver, copper, aluminum, indium, conductive carbon, ITO, or SnO 2 on the surface of the insulating substrate by a known method. it can. As the transparent polymer sheet, for example, tetraacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyarylate (PA), polyether imide (PEI), phenoxy resin, or the like. Can be used.

また、本発明に用いられる対電極は導電性であれば特に限定はされず、対電極としてはたとえばn型あるいはp型の半導体、金、白金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、チタン、タンタルあるいはタングステンなどの金属、またはSnO2、ITO、CuIあるいはZnOなどの透明導電膜などを用いることができる。また、本発明に用いられる対電極としては、ガラス、プラスチックまたは透明ポリマーシートなどからなる絶縁基板の表面に導電層を形成したものを用いることもできる。ここで、導電層としては、たとえば金、白金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、導電性カーボン、ITOまたはSnO2などの導電性材料を公知の方法を用いて形成することによって得ることができる。なお、透明ポリマーシートとしては、たとえばテトラアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PA)、ポリエーテルイミド(PEI)またはフェノキシ樹脂などを用いることができる。また、対電極の導電層の表面には白金などからなる保護層を形成してもよい。 The counter electrode used in the present invention is not particularly limited as long as it is conductive. Examples of the counter electrode include an n-type or p-type semiconductor, gold, platinum, silver, copper, aluminum, indium, titanium, tantalum or A metal such as tungsten or a transparent conductive film such as SnO 2 , ITO, CuI, or ZnO can be used. Moreover, as a counter electrode used for this invention, what formed the conductive layer on the surface of the insulated substrate which consists of glass, a plastic, or a transparent polymer sheet | seat etc. can also be used. Here, the conductive layer can be obtained by forming a conductive material such as gold, platinum, silver, copper, aluminum, indium, conductive carbon, ITO, or SnO 2 using a known method. As the transparent polymer sheet, for example, tetraacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyarylate (PA), polyether imide (PEI), phenoxy resin, or the like. Can be used. Further, a protective layer made of platinum or the like may be formed on the surface of the conductive layer of the counter electrode.

また、本発明に用いられるキャリア輸送層としては、たとえばポリビニルカルバゾールあるいはトリフェニルアミンなどのホール輸送材料、テトラニトロフロレノンなどの電子輸送材料、ポリチオフェンあるいはポリピロールなどの導電性ポリマー、液体電解質あるいは高分子電解質などのイオン導電体、ヨウ化銅またはチオシアン酸銅などを用いることができる。なかでも、本発明に用いられるキャリア輸送層としてはイオン導電体を用いることが好ましく、酸化還元性電解質を含む液体電解質を用いることがより好ましい。ここで、酸化還元性電解質としては、たとえばI-/I3-系、Br2-/Br3-系、Fe2+/Fe3+系またはキノン/ハイドロキノン系などの酸化還元種を含有させたものなどを用いることができる。酸化還元種としては、たとえば、ヨウ化リチウム(LiI)、ヨウ化ナトリウム(NaI)、ヨウ化カリウム(KI)あるいはヨウ化カルシウム(CaI2)などの金属ヨウ化物とヨウ素(I2)との組み合わせ、テトラエチルアンモニウムアイオダイド(TEAI)、テトラプロピルアンモニウムアイオダイド(TPAI)、テトラブチルアンモニウムアイオダイド(TBAI)あるいはテトラヘキシルアンモニウムアイオダイド(THAI)などのテトラアルキルアンモニウム塩とヨウ素との組み合わせ、または臭化リチウム(LiBr)、臭化ナトリウム(NaBr)、臭化カリウム(KBr)あるいは臭化カルシウム(CaBr2)などの金属臭化物と臭素との組み合わせが好ましく、これらの中でもLiIとI2との組み合わせが特に好ましい。また、液体電解質中の電解質濃度は、0.1〜1.5モル/リットルの範囲が好ましく、0.1〜0.7モル/リットルの範囲が特に好ましい。 Examples of the carrier transport layer used in the present invention include a hole transport material such as polyvinyl carbazole or triphenylamine, an electron transport material such as tetranitrophlorenone, a conductive polymer such as polythiophene or polypyrrole, a liquid electrolyte, or a polymer. An ionic conductor such as an electrolyte, copper iodide, or copper thiocyanate can be used. Especially, it is preferable to use an ionic conductor as a carrier transport layer used for this invention, and it is more preferable to use the liquid electrolyte containing a redox electrolyte. Here, as the redox electrolyte, for example, a redox species such as I / I 3− , Br 2− / Br 3− , Fe 2+ / Fe 3+, or quinone / hydroquinone is included. Things can be used. Examples of the redox species include a combination of metal iodide such as lithium iodide (LiI), sodium iodide (NaI), potassium iodide (KI), or calcium iodide (CaI 2 ) and iodine (I 2 ). A combination of tetraalkylammonium salts such as tetraethylammonium iodide (TEAI), tetrapropylammonium iodide (TPAI), tetrabutylammonium iodide (TBAI) or tetrahexylammonium iodide (THAI) with iodine, or bromide lithium (LiBr), sodium bromide (NaBr), a combination of a metal bromide and bromine such as potassium bromide (KBr) or calcium bromide (CaBr 2) are preferred, the combination of LiI and I 2 among these Preferred. The electrolyte concentration in the liquid electrolyte is preferably in the range of 0.1 to 1.5 mol / liter, particularly preferably in the range of 0.1 to 0.7 mol / liter.

また、液体電解質の溶媒としては、プロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物、アセトニトリルなどのニトリル化合物、エタノールなどのアルコール類、水、または非プロトン極性物質などを用いることができるが、これらの中でもカーボネート化合物および/またはニトリル化合物を用いることが特に好ましい。また、これらの溶媒は2種以上を混合して用いることもできる。   As the solvent for the liquid electrolyte, carbonate compounds such as propylene carbonate, nitrile compounds such as acetonitrile, alcohols such as ethanol, water, or aprotic polar substances can be used. Among these, carbonate compounds and / or Or it is especially preferable to use a nitrile compound. These solvents can also be used as a mixture of two or more.

また、液体電解質には添加剤を添加してもよい。ここで、添加剤としては、たとえばt−ブチルピリジン(TBP)などの窒素含有芳香族化合物、またはジメチルプロピルイミダゾールアイオダイド(DMPII)、メチルプロピルイミダゾールアイオダイド(MPII)、エチルメチルイミダゾールアイオダイド(EMII)、エチルイミダゾールアイオダイド(EII)あるいはヘキシルメチルイミダゾールアイオダイド(HMII)などのイミダゾール塩などを用いることができる。   Further, an additive may be added to the liquid electrolyte. Here, examples of the additive include nitrogen-containing aromatic compounds such as t-butylpyridine (TBP), dimethylpropylimidazole iodide (DMPII), methylpropylimidazole iodide (MPII), and ethylmethylimidazole iodide (EMII). ), Imidazole salts such as ethylimidazole iodide (EII) or hexylmethylimidazole iodide (HMII) can be used.

また、高分子電解質としては、たとえばポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンサクシネート、ポリ−β−プロピオラクトン、ポリエチレンイミン、ポリアルキレンスルフィドなどの高分子化合物またはそれらの架橋体、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアルキレンオキサイドなどの高分子官能基に、ポリエーテルセグメントまたはオリゴアルキレンオキサイド構造を側鎖として付加したものまたはそれらの共重合体などが挙げられ、その中でもオリゴアルキレンオキサイド構造を側鎖として有するものやポリエーテルセグメントを側鎖として有するものが好ましい。   Examples of the polymer electrolyte include polymer compounds such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethylene succinate, poly-β-propiolactone, polyethyleneimine, polyalkylene sulfide, and cross-linked products thereof, polyphosphazene, polysiloxane. , Polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyalkylene oxide, and the like, which are obtained by adding a polyether segment or an oligoalkylene oxide structure as a side chain to a functional group of a polymer, or a copolymer thereof. Those having a structure as a side chain and those having a polyether segment as a side chain are preferred.

図1に、本発明の色素増感型太陽電池の好ましい一例の模式的な拡大断面図を示す。本発明の色素増感型太陽電池は、絶縁基板8上に透明導電膜7が形成されてなる導電性支持体9と、複数の半導体粒子6からなる半導体層と、半導体粒子6の表面に吸着している本発明の錯体5と、キャリア輸送層4と、絶縁基板1上に透明導電膜2および白金層3が順次形成された対電極12と、を含んでいる。ここで、本発明の錯体5と、複数の半導体粒子6からなる半導体層と、から本発明の光電変換素子10が形成され、この光電変換素子10と導電性支持体9とから光電変換素子を含む電極11が形成されている。   In FIG. 1, the typical expanded sectional view of a preferable example of the dye-sensitized solar cell of this invention is shown. The dye-sensitized solar cell of the present invention is adsorbed on the surface of the semiconductor particle 6, the conductive support 9 in which the transparent conductive film 7 is formed on the insulating substrate 8, the semiconductor layer composed of a plurality of semiconductor particles 6. The complex 5 of the present invention, the carrier transport layer 4, and the counter electrode 12 in which the transparent conductive film 2 and the platinum layer 3 are sequentially formed on the insulating substrate 1 are included. Here, the photoelectric conversion element 10 of the present invention is formed from the complex 5 of the present invention and a semiconductor layer composed of a plurality of semiconductor particles 6, and the photoelectric conversion element is formed from the photoelectric conversion element 10 and the conductive support 9. An electrode 11 is formed.

このような構成の本発明の色素増感型太陽電池に太陽光が入射すると、錯体5は太陽光を吸収して励起する。この励起によって発生する電子は半導体粒子6に移動し、次いで、透明導電膜7から外部回路を通って対電極12の透明導電膜2に移動する。そして、電子は透明導電膜2から白金層3を通ってキャリア輸送層4中の酸化還元系を還元する。一方、半導体粒子6に電子を移動させた錯体5は、酸化体の状態になっているが、この酸化体は、キャリア輸送層4中の酸化還元系によって還元されて、もとの状態に戻る。このようなプロセスにおける電子の流れを介して、光エネルギが連続的に電気エネルギに変換される。   When sunlight enters the dye-sensitized solar cell of the present invention having such a configuration, the complex 5 absorbs sunlight and is excited. Electrons generated by this excitation move to the semiconductor particles 6, and then move from the transparent conductive film 7 to the transparent conductive film 2 of the counter electrode 12 through an external circuit. Then, the electrons reduce the redox system in the carrier transport layer 4 from the transparent conductive film 2 through the platinum layer 3. On the other hand, the complex 5 in which electrons are transferred to the semiconductor particles 6 is in an oxidant state, but this oxidant is reduced by the redox system in the carrier transport layer 4 and returns to the original state. . Through the flow of electrons in such a process, light energy is continuously converted into electrical energy.

(実施例1)
(1)錯体の合成
(a)2−トリブチルスタンニル−4−ピコリンの合成
Example 1
(1) Synthesis of complex (a) Synthesis of 2-tributylstannyl-4-picoline

Figure 2006298776
Figure 2006298776

2−ブロモピコリン(20.0g、116.3ミリモル)の無水THF溶液(200mL、−78℃)に、1.6Mのn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(72.6mL、116.3ミリモル)を滴下して加えた。この反応系を−78℃にて30分間攪拌した後、トリブチル塩化スズ(31.6mL、116.3ミリモル)を添加し、さらに60分間攪拌した後、室温まで温めた。この反応系にNH4Cl飽和水溶液(100mL)を加えて、相を分離した。水相をジエチルエーテル(200mL)で3回抽出した。合わせた有機相を硫酸ナトリウムにより乾燥し、溶媒を減圧下で除去した。生じた油状物をアルミナカラムクロマトグラフィ(酢酸エチル/へキサン=1/20(V/V))により精製した。収率:83%。分析した結果は次のとおりである。C1833NSn:計算値:C,56.57;H,8.70;N,3.67;実測値:C,56.42;H,8.72;N,3.44。MS(ESIMS):m/z:383。 To a solution of 2-bromopicoline (20.0 g, 116.3 mmol) in anhydrous THF (200 mL, −78 ° C.), 1.6M n-butyllithium in hexane (72.6 mL, 116.3 mmol) was added dropwise. And added. The reaction was stirred at −78 ° C. for 30 minutes, then tributyltin chloride (31.6 mL, 116.3 mmol) was added and stirred for an additional 60 minutes before warming to room temperature. NH 4 Cl saturated aqueous solution (100 mL) was added to the reaction system, and the phases were separated. The aqueous phase was extracted 3 times with diethyl ether (200 mL). The combined organic phases were dried over sodium sulfate and the solvent was removed under reduced pressure. The resulting oil was purified by alumina column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1/20 (V / V)). Yield: 83%. The analysis results are as follows. C 18 H 33 NSn: Calculated: C, 56.57; H, 8.70; N, 3.67; Found: C, 56.42; H, 8.72; N, 3.44. MS (ESIMS): m / z: 383.

(b)6−ブロモ−4’−メチル−2,2’−ビピリジンの合成   (B) Synthesis of 6-bromo-4'-methyl-2,2'-bipyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

2−トリブチルスタンニル−4−ピコリン(6.23g、16.3ミリモル)、2,6−ジブロモピリジン(9.08g、38.7ミリモル)およびPd(PPh34(0.613g、0.003当量)をトルエン(150mL)中アルゴン雰囲気下で72時間還流した。室温まで冷却した際、反応系を濃縮し、6MのHCl(50mL)を添加して塩化メチレン(100mL)で3回抽出することによって、原料2,6−ジブロモピリジンと副成分ターピリジンなどの成分を取り除いた。合わせた水相をアンモニア水溶液(28%)を加えることにより中和した。続いて、過剰量のNiCl2・6H2Oを加えるとともに、塩化メチレン(100mL)で3回抽出すると褐色溶液が得られた。この褐色溶液をNa2SO4で乾燥し、溶媒を減圧下で除去することによって褐色油状物が得られた。この褐色油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(酢酸エチル/へキサン=1/4(V/V))により精製した。収率:69%。C1192Br:計算値:C,53.04;H,3.64;N,11.25;実測値:C,53.12;H,3.62;N,11.21。MS(ESIMS):m/z:250。 2-Tributylstannyl-4-picoline (6.23 g, 16.3 mmol), 2,6-dibromopyridine (9.08 g, 38.7 mmol) and Pd (PPh 3 ) 4 (0.613 g, 0. 003 equivalents) was refluxed in toluene (150 mL) under an argon atmosphere for 72 hours. Upon cooling to room temperature, the reaction system is concentrated, and 6M HCl (50 mL) is added and extracted three times with methylene chloride (100 mL), whereby components such as raw material 2,6-dibromopyridine and subcomponent terpyridine are removed. Removed. The combined aqueous phases were neutralized by adding aqueous ammonia (28%). Subsequently, an excess amount of NiCl 2 .6H 2 O was added, and extraction with methylene chloride (100 mL) three times gave a brown solution. The brown solution was dried over Na 2 SO 4 and the solvent was removed under reduced pressure to give a brown oil. The brown oil was purified by silica gel column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1/4 (V / V)). Yield: 69%. C 11 H 9 N 2 Br: Calculated: C, 53.04; H, 3.64 ; N, 11.25; Found: C, 53.12; H, 3.62 ; N, 11.21. MS (ESIMS): m / z: 250.

(c)6−ブロモ−4’−カルボキシ−2,2’−ビピリジンの合成   (C) Synthesis of 6-bromo-4'-carboxy-2,2'-bipyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

濃硫酸(30mL)に、6−ブロモ−4’−メチル−2,2’−ビピリジン(13.5g、40.1ミリモル)を添加し、十分攪拌するとともに溶液を0℃まで冷却した。続いて、この溶液に二クロム酸カリウム(41.6g、120.3ミリモル)を少量ずつ添加した。その後、70〜80℃で4時間維持した。室温まで冷却してからさらに10時間反応させた。反応後、反応系を氷水(1L)に注いで、白色固体を析出させた。この懸濁液をろ過し、水で洗浄することによって薄黄色固体を得た。この薄黄色固体を水に添加し、激しく攪拌しながら、完全に溶液が塩基性になるまで懸濁液に固体の水酸化カリウムを加えた。この懸濁液をろ過し、ろ液を濃塩酸で酸化すると再び白色固体が沈殿した。懸濁液をメンブレンでろ過し、水、メタノールおよびエーテルで洗浄した。収率:90.6%。C1372BrO2:計算値:C,47.34;H,2.53;N,11.47;実測値:C,47.44;H,2.47;N,11.23。MS(ESIMS):m/z:279。 To concentrated sulfuric acid (30 mL), 6-bromo-4′-methyl-2,2′-bipyridine (13.5 g, 40.1 mmol) was added and stirred well and the solution was cooled to 0 ° C. Subsequently, potassium dichromate (41.6 g, 120.3 mmol) was added to the solution in small portions. Then, it maintained at 70-80 degreeC for 4 hours. After cooling to room temperature, the mixture was further reacted for 10 hours. After the reaction, the reaction system was poured into ice water (1 L) to precipitate a white solid. The suspension was filtered and washed with water to give a pale yellow solid. This pale yellow solid was added to water and solid potassium hydroxide was added to the suspension with vigorous stirring until the solution was completely basic. This suspension was filtered, and the filtrate was oxidized with concentrated hydrochloric acid to precipitate a white solid again. The suspension was filtered through a membrane and washed with water, methanol and ether. Yield: 90.6%. C 13 H 7 N 2 BrO 2 : Calculated: C, 47.34; H, 2.53 ; N, 11.47; Found: C, 47.44; H, 2.47 ; N, 11.23 . MS (ESIMS): m / z: 279.

(d)6−ブロモ−4’−エトキシカルボニル−2,2’−ビピリジンの合成   (D) Synthesis of 6-bromo-4'-ethoxycarbonyl-2,2'-bipyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

無水エタノール溶液(200mL)中の6−ブロモ−4’−カルボキシ−2,2’−ビピリジン(8.8g、31.5ミリモル)の懸濁液に、20mLの濃硫酸を添加した。この混合物を4時間還流し、透明な溶液を得た後、室温まで冷却した。次いで、25%のアンモニア水をpH>7になるまで添加した。続いて、過剰量のNiCl2・6H2Oを加えるとともに、塩化メチレン(100mL)で3回抽出することによって、薄褐色溶液を得た。この薄褐色溶液をNa2SO4で乾燥し、ろ紙でろ過し、ろ液を減圧下で濃縮することによって薄褐色固体を得た。さらに、エタノールで再結晶化することにより精製した。収率:90%。分析した結果は次のとおりである。C1311BrN22:計算値:C,50.84;H,3.61;N,9.12;実測値:C,50.65;H,3.92;N,9.33。MS(ESIMS):m/z:307.0。 To a suspension of 6-bromo-4′-carboxy-2,2′-bipyridine (8.8 g, 31.5 mmol) in absolute ethanol solution (200 mL) was added 20 mL concentrated sulfuric acid. The mixture was refluxed for 4 hours to obtain a clear solution and then cooled to room temperature. Then 25% aqueous ammonia was added until pH> 7. Subsequently, an excess amount of NiCl 2 .6H 2 O was added, and extraction with methylene chloride (100 mL) three times gave a light brown solution. The pale brown solution was dried over Na 2 SO 4 , filtered through filter paper, and the filtrate was concentrated under reduced pressure to obtain a pale brown solid. Furthermore, it refine | purified by recrystallizing with ethanol. Yield: 90%. The analysis results are as follows. C 13 H 11 BrN 2 O 2 : Calculated: C, 50.84; H, 3.61 ; N, 9.12; Found: C, 50.65; H, 3.92 ; N, 9.33 . MS (ESIMS): m / z: 307.0.

(e)4,4’’’−ジエトキシカルボニル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジンの合成   (E) Synthesis of 4,4 ""-diethoxycarbonyl-2,2 ': 6', 2 ": 6", 2 ""-quaterpyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

NiBr2(PPh32(100mg、0.144ミリモル)、Zn(120mg、1.89ミリモル)およびn−Bu4NI(86mg、0.233ミリモル)の混合物に20mLのTHF溶液を加え、緑色溶液から黒色溶液になった時点で6−ブロモ−4’−エトキシカルボニル−2,2’−ビピリジン(70mg、0.229ミリモル)およびTHF溶液(20mL)を加えて、50℃で16時間反応させた。25%アンモニア水溶液(60mL)を加えるとすぐ無色溶液になった。合わせた有機相を水(100mL)3回と飽和NaCl水溶液(100mL)1回で洗浄した。そして、有機相をさらにNa2SO4で乾燥した後、濃縮した。残液を濃塩酸(20mL)で溶かし、塩化メチレン(50mL)で抽出することによって、未反応の原料を取り除いた。そして、未反応の原料の除去後の濃塩酸を合わせた水相をNa2CO3で中和し、塩化メチレン(100mL)で抽出した。続いて、有機相をNa2SO4で乾燥し、濃縮することによって白色固体が得られた。さらにヘキサン/酢酸エチル(4/1、v/v)を用いるシリカのカラムクロマトグラフィにより精製した。収率:38.6%。分析した結果は次のとおりである。C262244:計算値:C,68.71;H,4.88;N,12.33;実測値:C,68.67;H,4.70;N,12.33。MS(FABMS):m/z:454.5。 To a mixture of NiBr 2 (PPh 3 ) 2 (100 mg, 0.144 mmol), Zn (120 mg, 1.89 mmol) and n-Bu 4 NI (86 mg, 0.233 mmol) was added 20 mL of THF solution and green color was added. When the solution turned into a black solution, 6-bromo-4′-ethoxycarbonyl-2,2′-bipyridine (70 mg, 0.229 mmol) and THF solution (20 mL) were added and reacted at 50 ° C. for 16 hours. It was. As soon as 25% aqueous ammonia (60 mL) was added, it became a colorless solution. The combined organic phases were washed 3 times with water (100 mL) and 1 time with saturated aqueous NaCl (100 mL). The organic phase was further dried over Na 2 SO 4 and concentrated. The residual liquid was dissolved with concentrated hydrochloric acid (20 mL) and extracted with methylene chloride (50 mL) to remove unreacted raw materials. The aqueous phase combined with concentrated hydrochloric acid after removal of unreacted raw materials was neutralized with Na 2 CO 3 and extracted with methylene chloride (100 mL). Subsequently, the organic phase was dried over Na 2 SO 4 and concentrated to give a white solid. Further purification by column chromatography on silica using hexane / ethyl acetate (4/1, v / v). Yield: 38.6%. The analysis results are as follows. C 26 H 22 N 4 O 4 : Calculated: C, 68.71; H, 4.88 ; N, 12.33; Found: C, 68.67; H, 4.70 ; N, 12.33 . MS (FABMS): m / z: 454.5.

(f)Ru(4,4’’’−ジエトキシカルボニル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン)Cl2の合成 (F) Synthesis of Ru (4,4 ′ ″-diethoxycarbonyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ″ ′-quarterpyridine) Cl 2

Figure 2006298776
Figure 2006298776

アルゴン雰囲気下でエタノール溶液(20mL)を加熱しながら[Ru(p−cymene)Cl2]2(21.6mg、0.035ミリモル)を溶かした後、4,4’’’−ジエトキシカルボニル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン(32mg、0.070ミリモル)を添加し、反応系を6時間にて還流することによって黒色懸濁液を得た。これを室温まで冷却した後にろ過し、エタノールで洗浄することによって、精製した。収率:98%。分析した結果は次のとおりである。C26224Cl24Ru:計算値:C,49.85;H,3.54;N,8.94;Cl,11.32;実測値:C,49.84;H,3.70;N,8.93;Cl,11.50。MS(ESIMS):m/z:626.5。 [Ru (p-cymene) Cl 2 ] 2 (21.6 mg, 0.035 mmol) was dissolved while heating an ethanol solution (20 mL) under an argon atmosphere, and then 4,4 ′ ″-diethoxycarbonyl- 2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-Quotapyridine (32 mg, 0.070 mmol) was added and the reaction was refluxed for 6 hours to give a black suspension. Got. This was cooled to room temperature, filtered, and purified by washing with ethanol. Yield: 98%. The analysis results are as follows. C 26 H 22 N 4 Cl 2 O 4 Ru: Calculated: C, 49.85; H, 3.54; N, 8.94; Cl, 11.32; Found: C, 49.84; H, 3.70; N, 8.93; Cl, 11.50. MS (ESIMS): m / z: 626.5.

(g)Ru(2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン−4,4’’’−ジカルボン酸)(NCS)2の合成 (G) Synthesis of Ru (2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine-4,4 ′ ″-dicarboxylic acid) (NCS) 2

Figure 2006298776
Figure 2006298776

Ru(4,4’’’−ジエトキシカルボニル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン)Cl2(43.2mg、0.069ミリモル)と過剰量NH4SCN(350mg、4.6ミリモル)をDMF(35mL)と水(15mL)の混合溶媒下で3時間還流した後、トリエチルアミン(10mL)を添加し、さらに反応系を24時間還流させた。室温まで冷却した際、反応系を濃縮し、0.5Mの塩酸で再沈殿することによって精製した。収率:85%。分析した結果は次のとおりである。C241464RuS2:計算値:C,46.82;H,2.29;N,13.65;実測値:C,46.67;H,2.35;N,13.33。MS(ESIMS):m/z:615.6。 Ru (4,4 ′ ″-diethoxycarbonyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine) Cl 2 (43.2 mg, 0.069 mmol) and Excess NH 4 SCN (350 mg, 4.6 mmol) was refluxed in a mixed solvent of DMF (35 mL) and water (15 mL) for 3 hours, triethylamine (10 mL) was added, and the reaction system was further refluxed for 24 hours. It was. Upon cooling to room temperature, the reaction was concentrated and purified by reprecipitation with 0.5M hydrochloric acid. Yield: 85%. The analysis results are as follows. C 24 H 14 N 6 O 4 RuS 2: Calculated: C, 46.82; H, 2.29 ; N, 13.65; Found: C, 46.67; H, 2.35 ; N, 13 .33. MS (ESIMS): m / z: 615.6.

(2)光電変換素子を含む電極および色素増感型太陽電池の製造
まず、市販の酸化チタンペースト(Solaronix社製、商品名Ti-Nanoxide D、平均粒径13nm)を、ドクターブレード法により、透明導電膜であるSnO2膜が蒸着されたガラス基板(日本板硝子社製)の表面に塗布し、100℃で10分間予備乾燥した後に500℃で30分間焼成して膜厚16μmの酸化チタン膜からなる半導体層を形成した。
(2) Manufacture of an electrode including a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell First, a commercially available titanium oxide paste (manufactured by Solaronix, trade name: Ti-Nanoxide D, average particle size: 13 nm) is transparent by a doctor blade method. From a titanium oxide film having a film thickness of 16 μm, it was applied to the surface of a glass substrate (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) on which an SnO 2 film as a conductive film was deposited, pre-dried at 100 ° C. for 10 minutes and then baked at 500 ° C. for 30 minutes A semiconductor layer was formed.

次に、実施例1において得られた錯体(上記の式(IV)で表される錯体)を5×10-4mol/Lの濃度となるようにエタノールに溶解して溶液を調製した。次いで、上記の酸化チタン膜を形成したガラス板をこの溶液中に5時間浸漬し、実施例1において得られた錯体を色素として酸化チタン膜に吸着させて、図1に示す構成の光電変換素子を含む電極を作製した。 Next, the complex obtained in Example 1 (complex represented by the above formula (IV)) was dissolved in ethanol so as to have a concentration of 5 × 10 −4 mol / L to prepare a solution. Next, the glass plate on which the above titanium oxide film is formed is immersed in this solution for 5 hours, and the complex obtained in Example 1 is adsorbed on the titanium oxide film as a dye, so that the photoelectric conversion element having the configuration shown in FIG. The electrode containing was produced.

上記と同じ構成のSnO2膜が蒸着されたガラス基板に白金膜を300nm蒸着して対電極を形成した。この対電極と上記の光電変換素子を含む電極との間に液体電解質を注入し、それらの側面を樹脂でシールした。液体電解質は、アセトニトリル(アルドリッチ社製)に、0.1MのLiI(アルドリッチ社製)、0.05MのI2(アルドリッチ社製)、0.5Mのt−ブチルピリジン(アルドリッチ社製)および0.6Mのヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム(四国化成社製)を溶解させたものを用いた。その後、各電極にリード線を取付けて、図1に示す構成の色素増感型太陽電池を得た。 A counter electrode was formed by depositing a platinum film of 300 nm on a glass substrate on which a SnO 2 film having the same structure as described above was deposited. A liquid electrolyte was injected between the counter electrode and the electrode including the photoelectric conversion element, and the side surfaces thereof were sealed with resin. Liquid electrolyte in acetonitrile (Aldrich), (Aldrich) 0.1 M of LiI, I 2 (Aldrich) in 0.05 M, 0.5M of t- butylpyridine (Aldrich) and 0 A solution in which 6 M dimethylpropylimidazolium iodide (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) was dissolved was used. Thereafter, a lead wire was attached to each electrode to obtain a dye-sensitized solar cell having the configuration shown in FIG.

(実施例2)
(1)錯体の合成
(a)2,6−ジヒドロキシ−4−メチル−ピリジンの合成
(Example 2)
(1) Synthesis of complex (a) Synthesis of 2,6-dihydroxy-4-methyl-pyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

2,6−ジヒドロキシ−4−メチル−3−ピリジンカルボニトリル(8.65g、57.6ミリモル)、濃H2SO4(24mL)および水(20mL)の混合物を、還流下で5時間加熱した。この混合物を氷で冷却し、固体NaHCO3で中和した。沈殿物をろ過し、水およびEt2Oで洗浄し、減圧下で乾燥して、2,6−ジヒドロキシ−4−メチル−ピリジンの混合物および遊離酸(脱カルボキシル化されていない)を得た。この混合物を次の反応ステップのためにさらなる精製をせずに用いた。収率:85%。分析した結果は次のとおりである。C2137NO2:計算値:C,75.17;H,11.12;N,4.17;O,9.54;実測値:C,75.03;H,11.09;N,4.25;O,9.38。MS(ESIMS):m/z:335.3。 A mixture of 2,6-dihydroxy-4-methyl-3-pyridinecarbonitrile (8.65 g, 57.6 mmol), concentrated H 2 SO 4 (24 mL) and water (20 mL) was heated at reflux for 5 hours. . The mixture was cooled with ice and neutralized with solid NaHCO 3 . The precipitate was filtered, washed with water and Et 2 O, and dried under vacuum, 2,6-dihydroxy-4-methyl - give mixture and the free acid of pyridine (not decarboxylated). This mixture was used without further purification for the next reaction step. Yield: 85%. The analysis results are as follows. C 21 H 37 NO 2: Calculated: C, 75.17; H, 11.12 ; N, 4.17; O, 9.54; Found: C, 75.03; H, 11.09 ; N 4.25; O, 9.38. MS (ESIMS): m / z: 335.3.

(b)2,6−ジブロモ−4−メチル−ピリジンの合成   (B) Synthesis of 2,6-dibromo-4-methyl-pyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

2,6−ジヒドロキシ−4−メチル−ピリジン(2.48g、20.0ミリモル)およびPOBr3(8.60g、30.0ミリモル)を粉状にし、オートクレーブで180〜190℃の温度で5時間一緒に溶融した。冷却後、混合物を水で失活させ、ろ過した。合わせたろ液を塩化メチレン(100mL)で3回抽出した。塩化メチレン中ソックスレー抽出装置を用いる抽出を24時間行うことにより黄色溶液が得られた。この黄色溶液をNa2SO4で乾燥し、溶媒を減圧下で除去した。残留物をヘキサン/EtOAc(4/1、v/v)を用いるシリカのカラムクロマトグラフィにより精製した。収率:76.7%。分析した結果は次のとおりである。C65Br2N:計算値:C,28.72;H,2.01;Br,63.69;N,5.58;実測値:C,28.84;H,2.00;Br,69.50;N,5.70。MS(ESIMS):m/z:251.2。 2,6-Dihydroxy-4-methyl-pyridine (2.48 g, 20.0 mmol) and POBr 3 (8.60 g, 30.0 mmol) are powdered and autoclaved at a temperature of 180-190 ° C. for 5 hours. Melted together. After cooling, the mixture was quenched with water and filtered. The combined filtrate was extracted 3 times with methylene chloride (100 mL). Extraction with a Soxhlet extractor in methylene chloride was performed for 24 hours to obtain a yellow solution. The yellow solution was dried over Na 2 SO 4 and the solvent was removed under reduced pressure. The residue was purified by column chromatography on silica using hexane / EtOAc (4/1, v / v). Yield: 76.7%. The analysis results are as follows. C 6 H 5 Br 2 N: Calculated: C, 28.72; H, 2.01; Br, 63.69; N, 5.58; Found: C, 28.84; H, 2.00; Br, 69.50; N, 5.70. MS (ESIMS): m / z: 251.2.

(c)6−ブロモ−4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジンの合成   (C) Synthesis of 6-bromo-4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

2,6−ジブロモピリジンを2,6−ジブロモ−4−メチル−ピリジンに変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(b)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:60%。C12112Br:計算値:C,54.77;H,4.21;N,10.65;実測値:C,54.80;H,3.92;N,11.00。MS(ESIMS):m/z:263.1。 The title compound was synthesized by the same procedure as in Step (b) described in Example 1, except that 2,6-dibromopyridine was changed to 2,6-dibromo-4-methyl-pyridine. Yield: 60%. C 12 H 11 N 2 Br: Calculated: C, 54.77; H, 4.21 ; N, 10.65; Found: C, 54.80; H, 3.92 ; N, 11.00. MS (ESIMS): m / z: 263.1.

(d)6−ブロモ−2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸の合成   (D) Synthesis of 6-bromo-2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylic acid

Figure 2006298776
Figure 2006298776

6−ブロモ−4’−メチル−2,2’−ビピリジンを6−ブロモ−4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジンに変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(c)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:85%。C1272BrO4:計算値:C,44.61;H,2.18;N,8.67;実測値:C,44.44;H,2.18;N,8.57。MS(FABMS):m/z:323.1。 Step (c) described in Example 1 except that 6-bromo-4′-methyl-2,2′-bipyridine was changed to 6-bromo-4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine. The title compound was synthesized by a procedure similar to that described above. Yield: 85%. C 12 H 7 N 2 BrO 4 : Calculated: C, 44.61; H, 2.18 ; N, 8.67; Found: C, 44.44; H, 2.18 ; N, 8.57 . MS (FABMS): m / z: 323.1.

(e)6−ブロモ−4,4’−ジエトキシカルボニル−2,2’−ビピリジンの合成   (E) Synthesis of 6-bromo-4,4'-diethoxycarbonyl-2,2'-bipyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

6−ブロモ−4’−カルボキシ−2,2’−ビピリジンを6−ブロモ−2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸に変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(d)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:95%。分析した結果は次のとおりである。C1615BrN24:計算値:C,50.68;H,3.99;N,7.39;実測値:C,50.65;H,3.89;N,7.33。MS(FABMS):m/z:379.0。 Step (d) described in Example 1 except that 6-bromo-4′-carboxy-2,2′-bipyridine was changed to 6-bromo-2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid. The title compound was synthesized according to the same procedure as for). Yield: 95%. The analysis results are as follows. C 16 H 15 BrN 2 O 4 : Calculated: C, 50.68; H, 3.99 ; N, 7.39; Found: C, 50.65; H, 3.89 ; N, 7.33 . MS (FABMS): m / z: 379.0.

(f)6−トリブチルスタンニル−4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジンの合成   (F) Synthesis of 6-tributylstannyl-4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

2−ブロモピコリンを6−ブロモ−4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジンに変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(a)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:78%。分析した結果は次のとおりである。C24382Sn:計算値:C,60.91;H,8.09;N,5.92;実測値:C,60.88;H,8.02;N,5.95。MS(FABMS):m/z:473.4。 The title compound was synthesized by the same procedure as in step (a) described in Example 1, except that 2-bromopicoline was changed to 6-bromo-4,4′-dimethyl-2,2′-bipyridine. . Yield: 78%. The analysis results are as follows. C 24 H 38 N 2 Sn: Calculated: C, 60.91; H, 8.09 ; N, 5.92; Found: C, 60.88; H, 8.02 ; N, 5.95. MS (FABMS): m / z: 473.4.

(g)4,4’−ジエトキシカルボニル−4’’,4’’’−ジメチル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジンの合成   (G) Synthesis of 4,4'-diethoxycarbonyl-4 ", 4" "-dimethyl-2,2 ': 6', 2": 6 ", 2" "-quarterpyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

6−ブロモ−4’−エトキシカルボニル−2,2’−ビピリジンを6−ブロモ−4,4’−ジエトキシカルボニル−2,2’−ビピリジンに変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(e)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:54%。分析した結果は次のとおりである。C282644:計算値:C,69.69;H,5.43;N,11.61;実測値:C,69.71;H,5.62;N,11.21。MS(FABMS):m/z:483.5。 The steps described in Example 1 except that 6-bromo-4′-ethoxycarbonyl-2,2′-bipyridine was changed to 6-bromo-4,4′-diethoxycarbonyl-2,2′-bipyridine. The title compound was synthesized by the same procedure as (e). Yield: 54%. The analysis results are as follows. C 28 H 26 N 4 O 4 : Calculated: C, 69.69; H, 5.43 ; N, 11.61; Found: C, 69.71; H, 5.62 ; N, 11.21 . MS (FABMS): m / z: 483.5.

(h)Ru(4,4’−ジエトキシカルボニル−4’’,4’’’−ジメチル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン)Cl2の合成 (H) Ru (4,4′-diethoxycarbonyl-4 ″, 4 ′ ″-dimethyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine) Cl Synthesis of 2

Figure 2006298776
Figure 2006298776

4,4’’’−ジエトキシカルボニル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジンを4,4’−ジエトキシカルボニル−4’’,4’’’−ジメチル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジンに変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(f)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:96%。分析した結果は次のとおりである。C28264Cl24Ru:計算値:C,51.38;H,4.00;N,8.56;Cl,10.83;実測値:C,51.84;H,3.90;N,8.53;Cl,10.70。MS(ESIMS):m/z:654.7。 4,4 ′ ″-diethoxycarbonyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quaterpyridine is converted to 4,4′-diethoxycarbonyl-4 ″, 4 ′ ″ -Dimethyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-The procedure was similar to step (f) described in Example 1 except that it was changed to quarterpyridine. The title compound was synthesized. Yield: 96%. The analysis results are as follows. C 28 H 26 N 4 Cl 2 O 4 Ru: Calculated: C, 51.38; H, 4.00; N, 8.56; Cl, 10.83; Found: C, 51.84; H, 3.90; N, 8.53; Cl, 10.70. MS (ESIMS): m / z: 654.7.

(i)Ru(4’’,4’’’−ジメチル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン−4,4’−ジカルボン酸)(NCS)2の合成 (I) Ru (4 ″, 4 ′ ″-dimethyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine-4,4′-dicarboxylic acid) (NCS 2 ) Synthesis of 2

Figure 2006298776
Figure 2006298776

Ru(4,4’’’−ジエトキシカルボニル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン)Cl2をRu(4,4’−ジエトキシカルボニル−4’’,4’’’−ジメチル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン)Cl2に変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(g)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:88%。分析した結果は次のとおりである。C261864RuS2:計算値:C,48.52;H,2.82;N,13.06;実測値:C,48.48;H,2.85;N,13.00。MS(ESIMS):m/z:644.0。 Ru (4,4 ′ ″-diethoxycarbonyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine) Cl 2 is replaced with Ru (4,4′-diethoxycarbonyl). -4 ″, 4 ′ ″-dimethyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine) described in Example 1 except that it was changed to Cl 2. The title compound was synthesized by the same procedure as in step (g). Yield: 88%. The analysis results are as follows. C 26 H 18 N 6 O 4 RuS 2 : Calculated value: C, 48.52; H, 2.82; N, 13.06; Found: C, 48.48; H, 2.85; N, 13 .00. MS (ESIMS): m / z: 644.0.

(2)光電変換素子を含む電極および色素増感型太陽電池の製造
上記の式(IV)で表される錯体の代わりに、実施例2で得られた錯体(上記の式(V)で表される錯体)を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で光電変換素子を含む電極および色素増感型太陽電池を作製した。
(2) Production of an electrode including a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell The complex obtained in Example 2 (represented by the above formula (V)) instead of the complex represented by the above formula (IV) Except for using the complex), an electrode including a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell were produced in the same procedure as in Example 1.

(実施例3)
(1)錯体の合成
(a)2,6−ジブロモ−4−ピリジン−カルボン酸の合成
(Example 3)
(1) Synthesis of complex (a) Synthesis of 2,6-dibromo-4-pyridine-carboxylic acid

Figure 2006298776
Figure 2006298776

2,6−ジヒドロキシ−4−メチル−ピリジンを2,6−ジヒドロキシ−4−ピリジン−カルボン酸に変更したこと以外は、実施例2に記載のステップ(b)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:64%。分析した結果は次のとおりである。C63Br2NO2:計算値:C,25.65;H,1.08;Br,56.89;N,4.99;O,11.39;実測値:C,25.58;H,1.11;Br,56.87;N,5.98;O,11.35。MS(ESIMS):m/z:280.7。 The title compound was prepared by a procedure similar to step (b) described in Example 2, except that 2,6-dihydroxy-4-methyl-pyridine was changed to 2,6-dihydroxy-4-pyridine-carboxylic acid. Synthesized. Yield: 64%. The analysis results are as follows. C 6 H 3 Br 2 NO 2 : Calculated: C, 25.65; H, 1.08 ; Br, 56.89; N, 4.99; O, 11.39; Found: C, 25.58 H, 1.11; Br, 56.87; N, 5.98; O, 11.35. MS (ESIMS): m / z: 280.7.

(b)2,6−ジブロモ−4−エトキシカルボニル−ピリジンの合成   (B) Synthesis of 2,6-dibromo-4-ethoxycarbonyl-pyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

6−ブロモ−4’−カルボキシ−2,2’−ビピリジンを2,6−ジブロモ−4−ピリジン−カルボン酸に変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(d)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:84%。分析した結果は次のとおりである。C87Br2NO2:計算値:C,31.10;H,2.28;Br,51.73;N,4.53;O,10.36;実測値:C,31.30;H,2.29;Br,51.87;N,4.40;O,10.39。MS(ESIMS):m/z:309.1。 According to the same procedure as in step (d) described in Example 1, except that 6-bromo-4′-carboxy-2,2′-bipyridine was changed to 2,6-dibromo-4-pyridine-carboxylic acid. The title compound was synthesized. Yield: 84%. The analysis results are as follows. C 8 H 7 Br 2 NO 2 : Calculated: C, 31.10; H, 2.28 ; Br, 51.73; N, 4.53; O, 10.36; Found: C, 31.30 H, 2.29; Br, 51.87; N, 4.40; O, 10.39. MS (ESIMS): m / z: 309.1.

(c)6−ブロモ−4’−メチル−4−エトキシカルボニル−2,2’−ビピリジンの合成   (C) Synthesis of 6-bromo-4'-methyl-4-ethoxycarbonyl-2,2'-bipyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

2,6−ジブロモピリジンを2,6−ジブロモ−4−エトキシカルボニル−ピリジンに変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(b)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:60%。分析した結果は次のとおりである。C14132BrO2:計算値:C,52.36;H,4.08;Br,24.88;N,8.72;O,9.96;実測値:C,52.40;H,3.98;Br,25.00;N,8.70;O,10.00。MS(ESIMS):m/z:321.2。 The title compound was synthesized by the same procedure as in Step (b) described in Example 1, except that 2,6-dibromopyridine was changed to 2,6-dibromo-4-ethoxycarbonyl-pyridine. Yield: 60%. The analysis results are as follows. C 14 H 13 N 2 BrO 2 : Calculated: C, 52.36; H, 4.08 ; Br, 24.88; N, 8.72; O, 9.96; Found: C, 52.40 H, 3.98; Br, 25.00; N, 8.70; O, 10.00. MS (ESIMS): m / z: 321.2.

(d)4’’,4’’’−ジエトキシカルボニル−4,4’−ジメチル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジンの合成   (D) Synthesis of 4 ", 4" "-diethoxycarbonyl-4,4'-dimethyl-2, 2": 6 ', 2 ": 6", 2 ""-quarterpyridine

Figure 2006298776
Figure 2006298776

6−ブロモ−4’−エトキシカルボニル−2,2’−ビピリジンを6−ブロモ−4’−メチル−4−エトキシカルボニル−2,2’−ビピリジンに変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(e)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:62%。分析した結果は次のとおりである。C282644:計算値:C,69.69;H,5.43;N,11.61;実測値:C,69.69;H,5.52;N,11.51。MS(FABMS):m/z:483.0。 As described in Example 1, except that 6-bromo-4′-ethoxycarbonyl-2,2′-bipyridine was changed to 6-bromo-4′-methyl-4-ethoxycarbonyl-2,2′-bipyridine. The title compound was synthesized by the same procedure as in step (e). Yield: 62%. The analysis results are as follows. C 28 H 26 N 4 O 4 : Calculated: C, 69.69; H, 5.43 ; N, 11.61; Found: C, 69.69; H, 5.52 ; N, 11.51 . MS (FABMS): m / z: 483.0.

(e)Ru(4’’,4’’’−ジエトキシカルボニル−4,4’−ジメチル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン)Cl2の合成 (E) Ru (4 ″, 4 ′ ″-diethoxycarbonyl-4,4′-dimethyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine) Cl Synthesis of 2

Figure 2006298776
Figure 2006298776

4,4’’’−ジエトキシカルボニル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジンを4’’,4’’’−ジエトキシカルボニル−4,4’−ジメチル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジンに変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(f)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:94%。分析した結果は次のとおりである。C28264Cl24Ru:計算値:C,51.38;H,4.00;N,8.56;Cl,10.83;実測値:C,51.54;H,3.95;N,8.53;Cl,10.73。MS(ESIMS):m/z:654.5。 4,4 ′ ″-diethoxycarbonyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quaterpyridine is converted to 4 ″, 4 ′ ″-diethoxycarbonyl-4, 4′-Dimethyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-According to the procedure similar to step (f) described in Example 1 except that it is changed to quarterpyridine. The title compound was synthesized. Yield: 94%. The analysis results are as follows. C 28 H 26 N 4 Cl 2 O 4 Ru: Calculated: C, 51.38; H, 4.00; N, 8.56; Cl, 10.83; Found: C, 51.54; H, 3.95; N, 8.53; Cl, 10.73. MS (ESIMS): m / z: 654.5.

(f)Ru(4,4’’’−ジメチル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン−4,4’’−ジカルボン酸)(NCS)2の合成 (F) Ru (4,4 ′ ″-dimethyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine-4,4 ″ -dicarboxylic acid) (NCS) Synthesis of 2

Figure 2006298776
Figure 2006298776

Ru(4,4’’’−ジエトキシカルボニル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン)Cl2をRu(4’’,4’’’−ジエトキシカルボニル−4,4’−ジメチル−2,2’:6’,2’’:6’’,2’’’−クォータピリジン)Cl2に変更したこと以外は、実施例1に記載のステップ(g)と同様の手順により表題の化合物を合成した。収率:67%。分析した結果は次のとおりである。C261864RuS2:計算値:C,48.52;H,2.82;N,13.06;実測値:C,48.50;H,2.85;N,13.04。MS(ESIMS):m/z:644.0。 Ru (4,4 ′ ″-diethoxycarbonyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine) Cl 2 is replaced with Ru (4 ″, 4 ′ ″. -Diethoxycarbonyl-4,4′-dimethyl-2,2 ′: 6 ′, 2 ″: 6 ″, 2 ′ ″-quarterpyridine) as described in Example 1 except that it was changed to Cl 2. The title compound was synthesized by the same procedure as in step (g). Yield: 67%. The analysis results are as follows. C 26 H 18 N 6 O 4 RuS 2 : Calculated value: C, 48.52; H, 2.82; N, 13.06; Found: C, 48.50; H, 2.85; N, 13 .04. MS (ESIMS): m / z: 644.0.

(2)光電変換素子を含む電極および色素増感型太陽電池の製造
上記の式(IV)で表される錯体の代わりに、実施例3で得られた錯体(上記の式(VI)で表される錯体)を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で光電変換素子を含む電極および色素増感型太陽電池を作製した。
(2) Production of an electrode including a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell The complex obtained in Example 3 (represented by the above formula (VI)) instead of the complex represented by the above formula (IV) Except for using the complex), an electrode including a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell were produced in the same procedure as in Example 1.

(比較例1)
特開2002−193935号公報に記載の下記の式(VII)で表される錯体を色素として用いたこと以外は実施例1と同様の手順で光電変換素子を含む電極および色素増感型太陽電池を作製した。
(Comparative Example 1)
An electrode including a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell in the same procedure as in Example 1 except that the complex represented by the following formula (VII) described in JP-A-2002-193935 is used as a dye. Was made.

Figure 2006298776
Figure 2006298776

(電池特性試験)
電池特性試験を行ない、実施例1〜3および比較例1の色素増感型太陽電池の変換効率ηを測定した。電池特性試験はソーラシミュレータ(ワコム製)を用い、AMフィルタ(AM−1.5)を通したキセノンランプから100mV/cm2の擬似太陽光を照射することにより行なった。I−Vテスターを用いて電流−電圧特性を測定し、開放電圧Voc(V)、短絡電流Jsc(mA/cm2)、曲線因子F.F.および起動開始直後における変換効率η(%)を求めた。その結果を表1に示す。
(Battery characteristics test)
A battery characteristic test was conducted to measure the conversion efficiency η of the dye-sensitized solar cells of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. The battery characteristic test was performed by using a solar simulator (manufactured by Wacom) and irradiating 100 mV / cm 2 of artificial sunlight from a xenon lamp through an AM filter (AM-1.5). The current-voltage characteristics were measured using an IV tester, the open circuit voltage Voc (V), the short circuit current Jsc (mA / cm 2 ), the fill factor F.V. F. The conversion efficiency η (%) immediately after the start of startup was obtained. The results are shown in Table 1.

Figure 2006298776
Figure 2006298776

表1から明らかなように、実施例1〜3の色素増感型太陽電池の変換効率ηは比較例1よりも高くなった。また、比較例1の錯体の2つカルボン酸基をそれぞれメチル基に置換した錯体を色素として用いた実施例2〜3の色素増感型太陽電池ではさらに変換効率ηが高くなった。   As is clear from Table 1, the conversion efficiency η of the dye-sensitized solar cells of Examples 1 to 3 was higher than that of Comparative Example 1. Further, in the dye-sensitized solar cells of Examples 2 to 3 in which the complexes in which two carboxylic acid groups of the complex of Comparative Example 1 were substituted with methyl groups were used as the dyes, the conversion efficiency η was further increased.

今回開示された実施の形態、合成例および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments, synthesis examples and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明のクォータピリジン誘導体を用いて形成された本発明のルテニウム錯体を色素増感型太陽電池の色素として用いた場合には、従来から公知のルテニウム錯体と比べてより変換効率の高い色素増感型太陽電池を作製が可能となる。   When the ruthenium complex of the present invention formed using the quarterpyridine derivative of the present invention is used as a dye of a dye-sensitized solar cell, the dye sensitization has a higher conversion efficiency than a conventionally known ruthenium complex. Type solar cell can be produced.

本発明の色素増感型太陽電池の好ましい一例の模式的な拡大断面図である。It is a typical expanded sectional view of a preferable example of the dye-sensitized solar cell of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,8 絶縁基板、2,7 透明導電膜、3 白金層、4 キャリア輸送層、5 錯体、6 半導体粒子、9 導電性支持体、10 光電変換素子、11 光電変換素子を含む電極、12 対電極。   1,8 Insulating substrate, 2,7 Transparent conductive film, 3 Platinum layer, 4 Carrier transport layer, 5 Complex, 6 Semiconductor particles, 9 Conductive support, 10 Photoelectric conversion element, 11 Electrode including photoelectric conversion element, 12 pairs electrode.

Claims (7)

下記の式(I)で表され、
Figure 2006298776
前記式(I)において、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に−OR’、−COOR’、−CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜40のアルキル基、ハロゲンまたは−COONR’を表し、
前記R’はそれぞれ独立に水素または炭素数1〜4のアルキル基を表しており、
前記式(I)において、m1およびm4はそれぞれ独立に0〜4のいずれかの整数を表し、m2およびm3はそれぞれ独立に0〜3のいずれかの整数を表しており、m1+m2+m3+m4>0であることを特徴とする、クォータピリジン誘導体。
Represented by the following formula (I):
Figure 2006298776
In the formula (I), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently —OR ′, —COOR ′, —CONR ′, —CHO, —CH 2 OR ′, —CN, carbon number 1 to Represents 40 alkyl groups, halogen or -COONR ';
Each R ′ independently represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;
In the formula (I), m1 and m4 each independently represent an integer of 0 to 4, m2 and m3 each independently represent an integer of 0 to 3, and m1 + m2 + m3 + m4> 0. A quarterpyridine derivative, characterized in that
下記の式(II)で表され、
ML(X1)(X2) ----------------(II)
前記式(II)において、Mは中心原子を表し、Lは請求項1に記載のクォータピリジン誘導体を表し、X1およびX2はそれぞれ独立にCl、Br、CN、NCSまたはNCOを表すことを特徴とする、錯体。
Represented by the following formula (II):
ML (X 1 ) (X 2 ) ---------------- (II)
In the formula (II), M represents a central atom, L represents a quarterpyridine derivative according to claim 1, and X 1 and X 2 each independently represent Cl, Br, CN, NCS or NCO. Characteristic complex.
前記MはRu、Fe、Os、Cu、W、Cr、Mo、Ni、Pd、Pt、Co、Ir、Rh、Re、MnまたはZnを表し、前記X1および前記X2はそれぞれNCSを表すことを特徴とする、請求項2に記載の錯体。 M represents Ru, Fe, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, Rh, Re, Mn, or Zn, and X 1 and X 2 each represent NCS. The complex according to claim 2, wherein 下記の式(III)で表され、
Figure 2006298776
前記式(III)において、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立に−OR’、−COOR’、−CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜40のアルキル基、ハロゲンまたは−COONR’を表し、
前記R’はそれぞれ独立に水素または炭素数1〜4のアルキル基を表しており、
前記式(III)において、m1およびm4はそれぞれ独立に0〜4のいずれかの整数を表し、m2およびm3はそれぞれ独立に0〜3のいずれかの整数を表しており、m1+m2+m3+m4>0であって、MはRuを表し、X1およびX2はそれぞれNCSを表すことを特徴とする、錯体。
Represented by the following formula (III):
Figure 2006298776
In the formula (III), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently —OR ′, —COOR ′, —CONR ′, —CHO, —CH 2 OR ′, —CN, carbon number 1 to Represents 40 alkyl groups, halogen or -COONR ';
Each R ′ independently represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;
In the formula (III), m1 and m4 each independently represents an integer of 0 to 4, m2 and m3 each independently represents an integer of 0 to 3, and m1 + m2 + m3 + m4> 0. Wherein M represents Ru and X 1 and X 2 each represent NCS.
半導体層を含み、前記半導体層は請求項2〜4のいずれかに記載の錯体を含むことを特徴とする、光電変換素子。   A photoelectric conversion element comprising a semiconductor layer, wherein the semiconductor layer contains the complex according to claim 2. 前記半導体層は、酸化チタンまたは酸化スズからなることを特徴とする、請求項5に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 5, wherein the semiconductor layer is made of titanium oxide or tin oxide. 請求項5または6に記載の光電変換素子を含む電極と、対電極と、前記光電変換素子を含む電極と前記対電極との間に設置されたキャリア輸送層と、を含む、色素増感型太陽電池。   A dye-sensitized type, comprising: an electrode comprising the photoelectric conversion element according to claim 5 or 6; a counter electrode; and an electrode comprising the photoelectric conversion element and a carrier transport layer disposed between the counter electrode. Solar cell.
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