JP2007055978A - トリメチルシリル基を有するポルフィリン色素、及びそれを用いた光電変換素子ならびに色素増感太陽電池 - Google Patents
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Abstract
Description
一般式(イ):(ただし、Rは少なくとも1つがカルボキシル基であって、残部がトリメチルシリル基(-Si(CH3)3である)で表わされることを特徴とする、ポルフィリンに関する。
上述したように、本発明のポルフィリンは色素増感型の光電変換素子及び太陽電池などの増感色素として用いることができる。この場合、前記ポルフィリンは前記光電変換素子などを構成する金属酸化物半導体電極との吸着性を有することが必要であり、そのために、前記ポルフィリンは極性基としてのカルボキシル基(-COOH)を有することが必要である。しかしながら、同様の作用効果を有する極性基としては、前記カルボキシル基の他に、スルホ基(-SO3H)、アミノ基(-NH2)、ピリジル基(C5H4N)などをも例示することができる。しかしながら、特にカルボキシル基が好ましい。
本発明の光電変換素子及び太陽電池は、上述したポルフィリンを増感色素として金属酸化物半導体電極の表面に吸着させる。この金属酸化物半導体電極は、好ましくは多孔質電極とする。これによって、前記電極の実質的な表面積を増大させることができ、前記電極への増感色素の吸着量を増大させて、前記光電変換素子などの光電変換効率を増大させることができるようになる。なお、このような多孔質の金属酸化物半導体電極は、微細な酸化物半導体微粒子が集積して形成される。
次に、本発明の光電変換素子の製造方法について説明する。説明を明確化すべく、以下においては、図1及び図2に示す光電変換素子100に基づいてその製造方法を説明する。
本発明の色素増感型太陽電池は、図1に示す光電変換素子100をモジュール化するとともに、所定の電気配線を設けることによって得ることができる。
<ポルフィリン色素の合成>
4-トリメチルシリルベンズアルデヒド(4.83 g、27.1 mmol)とテレフタルアルデヒド酸(1.35 g、8.99 mmol)とをプロピオン酸(150 mL)に溶かし、加熱還流しながらピロール(2.5 mL、36 mmol)を滴下した。これをさらに1時間還流し、室温に冷却した。反応混合物を減圧下で約35 mLになるまで濃縮し、これに水−メタノール(1:1、50 mL)を加えて攪拌した。析出した固体を吸引ろ過し、減圧下で乾燥した。次いで、得られた固体(5.78 g)の一部(1.0 g)をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、溶媒はクロロホルム次いでクロロホルムーメタノール(95:5))で分離し、得られた黒紫色の固体を再びカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、溶媒はジクロロメタンークロロホルムー酢酸エチルーメタノール(50:40:7:3))で分離することにより、5-(4-カルボキシフェニル)-10,15,20-トリス(4-トリメチルシリルフェニル)ポルフィリンが紫色の固体として0.051 g得られた。反応後に得られた固体(5.78 g)に換算した収率は4%である。
5-(4-カルボキシフェニル)-10,15,20-トリス(4-トリメチルシリルフェニル)ポルフィリンの構造は次のスペクトルによって同定した。
1H NMR (CDCl3): δ-2.79 (s, 2H), 0.50 (s, 27H), 7.89 (d, 6H, J = 7.4 Hz), 8.19 (d, 6H, J = 7.4 Hz), 8.35 (d, 2H, J = 7.8 Hz), 8.52 (d, 2H, J = 7.8 Hz), 8.79 (d, 2H, J = 4.3 Hz), 8.86 (s, 4H), 8.89 (d, 2H, J = 4.3 Hz). 13C NMR (CDCl3):δ-0.9, 118.4, 120.4, 120.6, 128.1, 129.6, 131.59, 131.61, 134.00, 134.04, 134.5, 139.6, 142.2, 142.3, 147.1. 29Si NMR (CDCl3):δ-3.5. IR (KBr): 3420, 3310, 3060, 3010, 2920, 1690, 1600, 1250, 1110, 970, 840, 800 cm-1. UV-Vis (λmax (ε), CHCl3): 237 (17000), 421 (410000), 518 (15000), 552 (7300), 594 (3900), 647 nm (4100).
透明電極としての酸化スズコート透明導電性ガラス上に、多孔質酸化物半導体電極として用いる多孔質酸化物半導体薄膜として、二酸化チタン(TiO2)パウダー(平均粒径21nm)のペーストを固定化し、膜厚15μmの多孔質TiO2薄膜を作製した。
2)次にこの状態を保持するために、水を張ったデシケータ中に入れて15時間室温で放置する。
3)電極をデシケータから取り出し、表面を水で洗浄した後、電気炉に入れ、10℃/minで450℃まで昇温し、450℃に30分間加熱後、10℃/minで室温に降温する。
上述のようにして得た、5-(4-カルボキシフェニル)-10,15,20-トリス(4-トリメチルシリルフェニル)ポルフィリンを固定化した多孔質TiO2電極を用いて、図3および図4に示すような構成の色素増感型太陽電池セル200を組み立て、光発電特性の測定を行った。なお、スペーサ203はポリエチレン製とし、その開口部203Aの大きさは
10×10×0.1mm3とした。また、電解質108は、0.3MLiI−0.015MI2のアセトニトリル:エチレンカーボネート(2:8)溶液を使用した。さらに、対電極109に、酸化スズコート透明導電性ガラス表面にスパッタリング法により白金の薄膜を形成したものを使用した。
<ポルフィリン色素の合成>
ベンズアルデヒド(5.5 mL、54 mmol)とテレフタルアルデヒド酸(2.70 g、18.0 mmol)とをプロピオン酸(300 mL)に溶かし、加熱還流しながらピロール(5.0 mL、72 mmol)を滴下した。これをさらに1時間還流し、室温に冷却した。反応混合物を減圧下で約70 mLになるまで濃縮し、これに水ーメタノール(1:1、100 mL)を加えて攪拌した。析出した固体を吸引ろ過し、減圧下で乾燥した。得られた固体(9.57 g)の一部(1.0 g)をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、溶媒はクロロホルム次いでクロロホルムーメタノール(95:5))で分離した。得られた黒紫色の固体を再びカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、溶媒はジクロロメタンークロロホルムー酢酸エチルーメタノール(50:45:3.5:1.5))で分離すると、5-(4-カルボキシフェニル)-10,15,20-トリフェニルポルフィリンが紫色の固体として0.063 g得られた。反応後に得られた固体(9.57 g)に換算した収率は5%である。
5-(4-カルボキシフェニル)-10,15,20-トリフェニルポルフィリンの構造は次のスペクトルによって同定した。
1H NMR (CDCl3): δ-2.81 (s, 2H), 7.73-7.78 (m, 9H), 8.20 (d, 6H, J = 6.4 Hz), 8.34 (d, 2H, J = 8.1 Hz), 8.50 (d, 2H, J = 8.1 Hz), 8.79 (d, 2H, J = 4.8 Hz), 8.84 (s, 4H), 8.86 (d, 2H, J = 4.8 Hz). 13C NMR (CDCl3): δ-118.5, 120.3, 120.5, 126.7, 127.7, 128.2, 129.6, 134.49, 134.52, 141.9, 147.0, 169.0. IR (KBr): 3450, 3320, 3060, 3020, 1730, 1690, 1610, 1470, 970, 800, 700 cm-1. UV-Vis (λmax (ε), CHCl3): 237 (22000), 419 (400000), 516 (16000), 550 (6800), 592 (4400), 647 nm (3800).
次に、実施例と同様にして光電変換素子(太陽電池)における光電極を作製し、モジュール化することによって色素増感太陽電池を作製した。但し、本比較例では、光電極として、5-(4-カルボキシフェニル)-10,15,20-トリス(4-トリメチルシリルフェニル)ポルフィリンを固定化した多孔質TiO2電極を含む電極に代えて、5-(4-カルボキシフェニル)-10,15,20-トリフェニルポルフィリンを固定化した多孔質TiO2電極を含むものを用いた。
<光電変換特性>
上述した実施例及び比較例で得た色素増感型太陽電池セルの評価を、擬似太陽光照射下での前記色素増感型太陽電池セルの光発電特性を測定することで行った。
擬似太陽光光源としては、ダイクロイックミラー付ハロゲンランプ(HOYA−SCHOTT株式会社、LH150)を用い、光ファイバーライトガイド(HOYA−SCHOTT株式会社、FGR)により前記色素増感型太陽電池セルの光電極側から光照射を行い、光発電特性の測定を光照射時の色素固定多孔質TiO2電極と白金スパッタ対電極間の開放電圧(VOC)および短絡電流(ISC)を測定することにより実施した。
101 光電極
102 透明導電性基板
103 酸化物半導体電極
104 透明基板
105 透明導電層
106 酸化物半導体微粒子
107 増感色素
108 電解質
109 対電極
110 導電性基板
111 導電層
112 触媒層
120 隔壁
200 色素増感型太陽電池
203 スペーサ
203A スペーサの開口部
205 はんだ
207 銅線
Claims (5)
- 一般式(イ)のポルフィリンのうち、3つのRがトリメチルシリル基であることを特徴とする、請求項1に記載のポルフィリン。
- 酸化物光半導体を用いた光半導体電極に、増感色素を吸着させた光電変換素子において、前記増感色素として、請求項1又は2に記載のポルフィリンを用いたことを特徴とする、光電変換素子。
- 前記酸化物光半導体は、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化ジルコニウムから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項3に記載の光電変換素子。
- 請求項3又は4に記載の光電変換素子を含むことを特徴とする、色素増感太陽電池。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009132657A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Sharp Corp | ポルフィリン化合物、ポルフィリン系錯体および光電変換素子 |
JP2009132922A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-18 | Samsung Sdi Co Ltd | 色素増感太陽電池用色素及びこれを含む色素増感太陽電池 |
WO2010101057A1 (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置および色素 |
WO2012029609A1 (ja) * | 2010-09-02 | 2012-03-08 | 国立大学法人 群馬大学 | 含ケイ素置換基を導入した化合物、並びにそれを含む一重項酸素発生剤及び癌治療薬 |
JP2013164970A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Shimane Prefecture | 光増感色素ならびに該色素を含む金属酸化物半導体電極および色素増感太陽電池 |
JP2016134467A (ja) * | 2015-01-19 | 2016-07-25 | 株式会社豊田中央研究所 | 色素増感型太陽電池、色素増感型太陽電池モジュール |
KR20190132106A (ko) * | 2018-05-18 | 2019-11-27 | (주)씨엠디엘 | 포피린 유도체 화합물 및 이를 이용한 염료 감응형 태양 전지 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5262532A (en) * | 1991-07-22 | 1993-11-16 | E.R. Squibb & Sons, Inc. | Paramagnetic metalloporphyrins as contrast agents for magnetic resonance imaging |
JP2000344779A (ja) * | 1999-06-07 | 2000-12-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 光導電性ケイ素錯体、液晶材料及びその組成物ならびにそれらを用いた素子 |
JP2002047290A (ja) * | 2000-08-04 | 2002-02-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 新規なポルフィリン錯体、その製造方法及びそれからなる光電変換素子 |
-
2005
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5262532A (en) * | 1991-07-22 | 1993-11-16 | E.R. Squibb & Sons, Inc. | Paramagnetic metalloporphyrins as contrast agents for magnetic resonance imaging |
JP2000344779A (ja) * | 1999-06-07 | 2000-12-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 光導電性ケイ素錯体、液晶材料及びその組成物ならびにそれらを用いた素子 |
JP2002047290A (ja) * | 2000-08-04 | 2002-02-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 新規なポルフィリン錯体、その製造方法及びそれからなる光電変換素子 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009132922A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-18 | Samsung Sdi Co Ltd | 色素増感太陽電池用色素及びこれを含む色素増感太陽電池 |
JP2009132657A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Sharp Corp | ポルフィリン化合物、ポルフィリン系錯体および光電変換素子 |
WO2010101057A1 (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置および色素 |
JP5240740B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2013-07-17 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置 |
WO2012029609A1 (ja) * | 2010-09-02 | 2012-03-08 | 国立大学法人 群馬大学 | 含ケイ素置換基を導入した化合物、並びにそれを含む一重項酸素発生剤及び癌治療薬 |
JP5843113B2 (ja) * | 2010-09-02 | 2016-01-13 | 国立大学法人群馬大学 | 含ケイ素置換基を導入した化合物、並びにそれを含む一重項酸素発生剤及び癌治療薬 |
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JP2016134467A (ja) * | 2015-01-19 | 2016-07-25 | 株式会社豊田中央研究所 | 色素増感型太陽電池、色素増感型太陽電池モジュール |
KR20190132106A (ko) * | 2018-05-18 | 2019-11-27 | (주)씨엠디엘 | 포피린 유도체 화합물 및 이를 이용한 염료 감응형 태양 전지 |
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