JP2008105967A - Compound, photoelectric transducer and photoelectrochemical cell - Google Patents

Compound, photoelectric transducer and photoelectrochemical cell Download PDF

Info

Publication number
JP2008105967A
JP2008105967A JP2006288482A JP2006288482A JP2008105967A JP 2008105967 A JP2008105967 A JP 2008105967A JP 2006288482 A JP2006288482 A JP 2006288482A JP 2006288482 A JP2006288482 A JP 2006288482A JP 2008105967 A JP2008105967 A JP 2008105967A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
carbon atoms
compound
atom
groups
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006288482A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Takahashi
寿也 高橋
Kunihito Miyake
邦仁 三宅
Akio Tanaka
章夫 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2006288482A priority Critical patent/JP2008105967A/en
Publication of JP2008105967A publication Critical patent/JP2008105967A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Pyridine Compounds (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound, a photoelectric transducer and a photoelectrochemical cell. <P>SOLUTION: A complex compound (I), obtained by causing a compound represented by formula (II) [abbreviated as compound (II)] to co-ordinate to a metal atom, is provided. In the formula, R<SP>1</SP>, R<SP>2</SP>, R<SP>3</SP>and R<SP>4</SP>are each a salt of an acidic group, an acidic group, a hydrogen atom or a substituent group, and at least one of them is an acidic group or a salt thereof; R<SP>3</SP>and R<SP>4</SP>may be linked together; A is a group containing a nitrogen atom, an oxygen atom, a carbon atom, a silicon atom, a sulfur atom or a selenium atom; m is an integer of 1 or 2; a, b, c and d are each independently an integer of 0-2; and a+b+c+d≥1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、化合物、該化合物を含む光増感色素、該色素を含む光電変換素子、及び該光電変換素子を含む太陽電池などの光電気化学電池に関する。   The present invention relates to a compound, a photosensitizing dye containing the compound, a photoelectric conversion element containing the dye, and a photoelectrochemical cell such as a solar battery containing the photoelectric conversion element.

近年、地球温暖化防止のために大気中に放出されるCOの削減が求められている。COの削減の有力な手段として、例えば、家屋の屋根にpn接合型のシリコン系太陽電池などの光電気化学電池を用いるソーラーシステムへの切り替えが提唱されている。しかしながら、上記シリコン系光電気化学電池に用いられる単結晶、多結晶及びアモルファスシリコンは、その製造過程において高温、高真空条件が必要なために高価であるという問題があった。
一方、特許文献1には、製造が容易な光増感色素を酸化チタンなどの半導体微粒子の表面に吸着させた光電変換素子を含む光電気化学電池が提案され、具体的には式(1)で表される化合物が優れた光電変換効率を示すことが報告されている。

Figure 2008105967
In recent years, in order to prevent global warming, reduction of CO 2 released into the atmosphere has been demanded. As an effective means for reducing CO 2 , for example, switching to a solar system using a photoelectrochemical cell such as a pn junction type silicon solar cell on the roof of a house has been proposed. However, single crystal, polycrystalline and amorphous silicon used in the silicon-based photoelectrochemical cell have a problem that they are expensive because high temperature and high vacuum conditions are required in the production process.
On the other hand, Patent Document 1 proposes a photoelectrochemical cell including a photoelectric conversion element in which a photosensitizing dye that is easy to produce is adsorbed on the surface of semiconductor fine particles such as titanium oxide. It has been reported that the compound represented by the formula shows excellent photoelectric conversion efficiency.
Figure 2008105967

特表平7−500630号公報、適用例AJP 7-500630 A, Application Example A

本発明者らが光増感色素(1)を含む光電気化学電池について検討したところ、可視光領域から長波長領域、特に750nm以上の長波長領域における光電変換効率が十分ではないことが明らかになった。
本発明の目的は、可視光領域から長波長領域の広い領域での光電変換効率の高い光電変換素子を与える化合物、該化合物を含む光電変換素子用色素、該色素を含む光電変換素子、及び、該素子を含む光電気化学電池を提供することである。
When the present inventors examined the photoelectrochemical cell containing a photosensitizing dye (1), it is clear that the photoelectric conversion efficiency is not sufficient from the visible light region to the long wavelength region, particularly in the long wavelength region of 750 nm or more. became.
An object of the present invention is to provide a compound that provides a photoelectric conversion element with high photoelectric conversion efficiency in a wide region from the visible light region to a long wavelength region, a dye for a photoelectric conversion device containing the compound, a photoelectric conversion device containing the dye, and It is to provide a photoelectrochemical cell including the element.

本発明は、式(II)で表される化合物[化合物(II)と略す。]を金属原子に配位させて得られる錯体化合物(I);該錯体化合物(I)を含む光増感色素;該色素を含む光電変換素子;並びに該素子を含む光電気化学電池である。

Figure 2008105967

[式中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、酸性基の塩、酸性基、水素原子、叉は置換基を表し、少なくとも一つは酸性基叉はその塩を表す。R3及びR4は互いに結合していてもよく、Aは、窒素原子、酸素原子、炭素原子、ケイ素原子、硫黄原子、又はセレン原子を含む基を表し、mは1〜2の整数であり、a、b、c及びdは、それぞれ独立に、0〜2の整数を表し、a+b+c+d≧1である。] The present invention is abbreviated as a compound represented by formula (II) [compound (II). ] A complex compound (I) obtained by coordinating a metal atom; a photosensitizing dye containing the complex compound (I); a photoelectric conversion element containing the dye; and a photoelectrochemical cell containing the element.
Figure 2008105967

[Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an acidic group salt, an acidic group, a hydrogen atom, or a substituent, and at least one of the acidic group or its salt represents To express. R 3 and R 4 may be bonded to each other, A represents a group containing a nitrogen atom, an oxygen atom, a carbon atom, a silicon atom, a sulfur atom, or a selenium atom, and m is an integer of 1 to 2. , A, b, c and d each independently represents an integer of 0 to 2, and a + b + c + d ≧ 1. ]

本発明の錯体化合物(I)は、可視光領域から長波長領域において光電変換効率の高い光電変換素子を与える化合物である。中でも、750nm以上の長波長領域における光電変換効率に著しく優れる。さらに、かかる錯体化合物は製造が容易で、光電気化学電池用などの光電変換素子に好適に用いることができる。   The complex compound (I) of the present invention is a compound that provides a photoelectric conversion element having high photoelectric conversion efficiency in the visible light region to the long wavelength region. Especially, it is remarkably excellent in the photoelectric conversion efficiency in a long wavelength region of 750 nm or more. Further, such a complex compound is easy to produce and can be suitably used for a photoelectric conversion element for a photoelectrochemical cell.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は金属原子と、前記式(II)で表される化合物を含む錯体化合物(I)である。
金属原子としては、第4族のTi、Zr、第8族のFe、Ru、Os、第9族のCo、Rh、Ir、第10族のNi、Pd、Pt、第11族のCu、第12族のZnなどが挙げられるが、好ましくは第8族の金属原子、より好ましくはRuである。
The present invention will be described in detail below.
The present invention is a complex compound (I) comprising a metal atom and a compound represented by the formula (II).
Metal atoms include Group 4 Ti, Zr, Group 8 Fe, Ru, Os, Group 9 Co, Rh, Ir, Group 10 Ni, Pd, Pt, Group 11 Cu, Group 11 Zn of group 12 and the like can be mentioned, and a metal atom of group 8 is preferable, and Ru is more preferable.

式(I)及び(II)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、酸性基の塩、酸性基、水素原子、叉は置換基を表し、少なくとも一つは酸性基又はその塩を表す。酸性基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基(−SO3H)、スクアリン酸基、リン酸基(−PO3H2)、ホウ酸基(−B(OH)2)、ケイ酸基(−Si(OH)2)等が挙げられる。特にカルボキシル基が好適である。

Figure 2008105967
塩としては、有機塩基との塩が挙げられ、具体的にはテトラアルキルアンモニウム塩、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩などが挙げられる。 In the formulas (I) and (II), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an acid group salt, an acid group, a hydrogen atom, or a substituent, at least one of which is acidic Represents a group or a salt thereof. Examples of the acidic group include a carboxyl group, a sulfonic acid group (—SO 3 H), a squaric acid group, a phosphoric acid group (—PO 3 H 2), a boric acid group (—B (OH) 2), and a silicic acid group (—Si (OH). ) 2) etc. A carboxyl group is particularly preferable.
Figure 2008105967
Examples of the salt include salts with organic bases, and specific examples include tetraalkylammonium salts, imidazolium salts, and pyridinium salts.

a、b、c及びdはそれぞれ独立に0〜2の整数を表し、a+b+c+d≧1である。特に好ましくはR1及びR2に少なくとも1つの酸性基又はその塩が含まれる。 a, b, c and d each independently represent an integer of 0 to 2, and a + b + c + d ≧ 1. Particularly preferably, R 1 and R 2 contain at least one acidic group or a salt thereof.

式(I)及び(II)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、酸性基の塩、酸性基、水素原子、置換基を表し、少なくとも一つは酸性基又はその塩を表す。置換基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数7〜20のアリールアルキルオキシ基、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、炭素数2〜20のアルキルチオアルキル基、炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜20のアリールアルキルチオ基、炭素数7〜20のアリールチオアルキル基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、炭素数6〜20のアリールスルホニル基、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基で2置換されたアミノ基、シアノ基、式(III)及び式(IV)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基が挙げられる。

Figure 2008105967
[式中、Arは置換基を有していてもよいアリール基を表し、Q及びQが、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基、叉はシアノ基を表し、pは1〜3の整数を表す。] In the formulas (I) and (II), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an acidic group salt, acidic group, hydrogen atom, or substituent, and at least one of the acidic group or Represents the salt. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, and an aryl having 7 to 20 carbon atoms. Alkyloxy group, aryloxyalkyl group having 7-20 carbon atoms, alkylthio group having 1-20 carbon atoms, alkylthioalkyl group having 2-20 carbon atoms, arylthio group having 6-20 carbon atoms, aryl having 7-20 carbon atoms Alkylthio group, arylthioalkyl group having 7 to 20 carbon atoms, alkylsulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms, arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or aryl having 6 to 20 carbon atoms And at least one group selected from the group consisting of an amino group disubstituted by a group, a cyano group, and groups represented by formula (III) and formula (IV).
Figure 2008105967
[In the formula, Ar represents an aryl group which may have a substituent, and Q 1 and Q 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. Represents a group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a cyano group, and p represents an integer of 1 to 3. ]

式(III)又は式(IV)中、Arは以下に示す芳香族基を表す。
Arの具体例を下記式で示した。尚、下記例示は、炭素原子上に置換される水素原子の中で2つの水素原子が結合部位となることを表す。

Figure 2008105967

In formula (III) or formula (IV), Ar represents an aromatic group shown below.
A specific example of Ar is shown by the following formula. In addition, the following illustration represents that two hydrogen atoms become a coupling | bonding site | part among the hydrogen atoms substituted on a carbon atom.
Figure 2008105967

式(III)又は式(IV)中、pは1〜3の整数を表し、好ましくはp=1である。
E体、Z体のいずれでもよく、E体とZ体の混合物であってもよい。
式(III)又は式(IV)で表される基において、Arの結合部位は、置換基と結合していても不飽和炭化水素基と結合していてもよい。
*印は置換基及び不飽和炭化水素基との結合部位を表す。ヘテロ原子を含むArの場合は、ヘテロ原子に近い部位(窒素原子よりも硫黄原子、酸素原子を優先)又は、両隣にヘテロ原子を有する部位で置換基と結合している。
Arの置換基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数7〜20のアリールアルキルオキシ基、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、炭素数2〜20のアルキルチオアルキル基、炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜20のアリールアルキルチオ基、炭素数7〜20のアリールチオアルキル基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、炭素数6〜20のアリールスルホニル基、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基で2置換されたアミノ基、シアノ基等が挙げられる。
In formula (III) or formula (IV), p represents an integer of 1 to 3, preferably p = 1.
Either E body or Z body may be used, and a mixture of E body and Z body may be used.
In the group represented by formula (III) or formula (IV), the Ar binding site may be bonded to a substituent or an unsaturated hydrocarbon group.
* Represents a bonding site with a substituent or an unsaturated hydrocarbon group. In the case of Ar containing a hetero atom, it is bonded to the substituent at a site close to the hetero atom (a sulfur atom and an oxygen atom are preferred over a nitrogen atom) or a site having a hetero atom on both sides.
Examples of the substituent for Ar include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, and 7 to 20 carbon atoms. Arylalkyloxy group, C7-20 aryloxyalkyl group, C1-20 alkylthio group, C2-20 alkylthioalkyl group, C6-20 arylthio group, C7-20 Arylalkylthio group, C7-20 arylthioalkyl group, C1-C20 alkylsulfonyl group, C6-C20 arylsulfonyl group, C1-C20 alkyl group or C6-C20 And an amino group and a cyano group that are disubstituted by the aryl group.

アルキル基は、炭素数1〜20、好ましくは1〜12である。具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−ペンチル基、n−オクチル基、n−ノニル基などの直鎖状アルキル基;i−プロピル基、t−ブチル基、2−エチル−ヘキシル基などの分枝状アルキル基;シクロプロピル基、シクロヘキシル基などの脂環式アルキル基等が挙げられる。
アリール基は、炭素数6〜20であり、具体例としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
アルキル基又はアリール基に含まれる炭素原子は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子に置換されていてもよい。
The alkyl group has 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms. Specific examples include linear alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-hexyl group, n-pentyl group, n-octyl group and n-nonyl group; i- Examples thereof include branched alkyl groups such as propyl group, t-butyl group and 2-ethyl-hexyl group; and alicyclic alkyl groups such as cyclopropyl group and cyclohexyl group.
The aryl group has 6 to 20 carbon atoms, and specific examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.
The carbon atom contained in the alkyl group or aryl group may be substituted with an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom.

アルキル基又はアリール基で2置換されたアミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、メチルエチルアミノ基、メチルヘキシルアミノ基、メチルオクチルアミノ基などの直鎖状又は分枝状のアルキル基を含むジアルキルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基などのジアリールアミノ基などが挙げられる。   Examples of the amino group disubstituted by an alkyl group or an aryl group include, for example, a linear or branched dimethylamino group, a diethylamino group, a dipropylamino group, a methylethylamino group, a methylhexylamino group, a methyloctylamino group, and the like. And diarylamino groups such as dialkylamino groups, diphenylamino groups and dinaphthylamino groups containing a branched alkyl group.

3及びR4は互いに結合していてもよい。また、例えば、c=2(又はd=2)の場合にはR3同士が(又はR同士が)結合していてもよい。
c及びdはそれぞれ独立に0〜2の整数を表す。
1、R2、R3及びR4が置換基の場合、中でも、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、式(III)で表される基が好ましく、特に、炭素数1〜20のアルキル基、式(III)で表される基が好ましい。
さらに好適には、R3及びR4の少なくとも一方に上記基を有することが好ましい。
R 3 and R 4 may be bonded to each other. For example, in the case of c = 2 (or d = 2), R 3 may be bonded (or R 4 may be bonded).
c and d each independently represents an integer of 0 to 2.
When R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are substituents, among them, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and a group represented by formula (III) are particularly preferable. , An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and a group represented by the formula (III) are preferable.
More preferably, at least one of R 3 and R 4 preferably has the above group.

式(I)及び(II)において、Aは、窒素原子、酸素原子、炭素原子、ケイ素原子、硫黄原子、又はセレン原子を含む基を表す。
mは、1〜2の整数であり、好ましくは、m=1である。
−(A)−の具体例としては、−N(Y)−、−O−、−C(Y1)(Y2)−、−Si(Y)(Y)−[ここで、Y及びYはそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基を表す。])、−S−、−SO−、−SO−、−Se−等が挙げられ、好ましくは−S−が挙げられる。
炭素数1〜20のアルキル基は、具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−ペンチル基、n−オクチル基、n−ノニル基などの直鎖状アルキル基;i−プロピル基、t−ブチル基、2−エチル−ヘキシル基などの分枝状アルキル基;シクロプロピル基、シクロヘキシル基などの脂環式アルキル基等が挙げられる。
炭素数6〜20のアリール基は、具体例としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
In the formulas (I) and (II), A represents a group containing a nitrogen atom, an oxygen atom, a carbon atom, a silicon atom, a sulfur atom, or a selenium atom.
m is an integer of 1 to 2, and preferably m = 1.
Specific examples of-(A) m- include -N (Y 1 )-, -O-, -C (Y 1 ) (Y 2 )-, -Si (Y 1 ) (Y 2 )-[where Y 1 and Y 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. ]), - S -, - SO -, - SO 2 -, - Se- , and the like, and preferably -S- is.
Specific examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-hexyl group, n-pentyl group, n-octyl group and n-nonyl group. Linear alkyl groups such as i-propyl group, t-butyl group, 2-ethyl-hexyl group and the like; and alicyclic alkyl groups such as cyclopropyl group and cyclohexyl group.
Specific examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms include a phenyl group and a naphthyl group.

化合物(II)の製造方法としては、Aが硫黄原子の場合は、一方のハロゲン原子をSHに置換し、塩基存在下で反応させることで、硫黄原子で架橋された目的化合物(m=1、2、以下S架橋体という場合がある)を得ることができる(化合物(II)の場合、式(2)の下式で表すことができる)。また、AがSO、SOの場合はS架橋体をm−クロロ過安息香酸等で酸化することにより得ることができる。

Figure 2008105967
As a method for producing compound (II), when A is a sulfur atom, one of the halogen atoms is substituted with SH and reacted in the presence of a base, whereby the target compound (m = 1, 2, sometimes referred to as S-crosslinked product) (in the case of compound (II), it can be represented by the following formula of formula (2)). Further, when A is SO or SO 2 , it can be obtained by oxidizing the S crosslinked product with m-chloroperbenzoic acid or the like.
Figure 2008105967

化合物(II)の製造方法において、酸性基がカルボキシル基である場合にはエステル(例えば、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル)等にして保護してからカップリング反応したのち、加水分解してカルボキシル基に戻してもよい。   In the production method of compound (II), when the acidic group is a carboxyl group, it is protected with an ester (eg, methyl ester, ethyl ester, propyl ester, butyl ester), etc., and then subjected to a coupling reaction, followed by hydrolysis. Then, it may be returned to the carboxyl group.

化合物(II)の具体例としては、下式及び表1で表される化合物(II-1)〜(II-62)が挙げられる。

Figure 2008105967
Specific examples of compound (II) include compounds (II-1) to (II-62) represented by the following formula and Table 1.
Figure 2008105967

Figure 2008105967
Figure 2008105967

本発明の錯体化合物(I)は、金属原子に、前記式(II)で表される化合物を配位させて得られる。
また、本発明の錯体化合物(I)は、中心原子が金属原子であり、配位子の1つが前記式(II)で表される化合物である。
前記式(II)で表される化合物以外の補助配位子が配位していてもよく、錯体化合物(I)に含まれる補助配位子としては、例えば、イソチオシアネート(−N=C=S、以下、NCSという場合がある)、チオシアネート(−S−C≡N、以下、SCNという場合がある)、ジケトナート、クロロ、ブロモ、ヨード、シアノ、水酸基等が挙げられ、好ましくはNCSもしくはSCNである。ハロゲンアニオンなどのカウンターアニオンを伴い
The complex compound (I) of the present invention is obtained by coordinating the compound represented by the formula (II) to a metal atom.
The complex compound (I) of the present invention is a compound in which the central atom is a metal atom and one of the ligands is represented by the formula (II).
An auxiliary ligand other than the compound represented by the formula (II) may be coordinated, and examples of the auxiliary ligand contained in the complex compound (I) include isothiocyanate (-N = C = S, hereinafter referred to as NCS), thiocyanate (—S—C≡N, hereinafter referred to as SCN), diketonate, chloro, bromo, iodo, cyano, hydroxyl group, etc., preferably NCS or SCN It is. With counter anions such as halogen anions

、電荷を中和した形で存在する場合もある。
以下に、錯体化合物(I)の製造方法としては、金属原子がRuである場合を例にとって説明する。
Ru試薬をN,N-ジメチルホルムアミドやアルコール溶媒に溶解し、化合物(II)を40〜180℃程度で混合させたのち、必要に応じて、補助配位子を与える塩を混合させ、得られた反応溶液から再結晶、クロマトグラフィーなどで精製して得る方法などが挙げられる。ここで、Ru試薬としては、2価及び3価のRu試薬が用いられ、具体的には、RuCl3、[RuCl2(p-cymene)]2やRuCl2(DMSO)4などが例示される。錯体化合物(I)の具体例としては、下式、表2、表3、表4及び表5で表される化合物(I-1)〜(I-159)が挙げられる。

Figure 2008105967













In some cases, the charge is neutralized.
Below, the case where a metal atom is Ru is demonstrated as an example as a manufacturing method of complex compound (I).
It is obtained by dissolving Ru reagent in N, N-dimethylformamide or an alcohol solvent, mixing compound (II) at about 40 to 180 ° C., and then, if necessary, mixing a salt that gives an auxiliary ligand. And a method obtained by purification from the reaction solution by recrystallization, chromatography or the like. Here, as the Ru reagent, divalent and trivalent Ru reagents are used, and specific examples include RuCl 3, [RuCl 2 (p-cymene)] 2, and RuCl 2 (DMSO) 4. . Specific examples of the complex compound (I) include compounds (I-1) to (I-159) represented by the following formulas, Table 2, Table 3, Table 4, and Table 5.
Figure 2008105967













Figure 2008105967
Figure 2008105967














Figure 2008105967
Figure 2008105967












Figure 2008105967
Figure 2008105967












Figure 2008105967
Figure 2008105967

本発明の光増感色素は、前記の錯体化合物(I)を含む色素である。色素としては、錯体化合物(I)のみであっても、さらに錯体化合物(I)とは異なる種類の化合物が含有されていてもよい。
錯体化合物(I)と混合してもよい色素としては、波長 300〜700nm付近に吸収を持つ金属錯体や有機色素などを挙げることができる。
混合してもよい金属錯体の具体例としては、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどの金属フタロシアニン、クロロフィル、ヘミン、特開平1−220380号や特表平5−504023号に記載のルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛の錯体などが挙げられる。
ルテニウム錯体をさらに詳しく例示すれば、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)-ルテニウム(II) ビス-テトラブチルアンモニウム、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)-ルテニウム(II)、トリス(イソチオシアネート)−ルテニウム(II)-2,2':6',2"-テーピリジン-4,4',4"-トリカルボン酸トリス−テトラブチルアンモニウム、cis-ビス(イソチオシアネート)(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジノニル)ルテニウム(II)などが挙げられる。
The photosensitizing dye of the present invention is a dye containing the complex compound (I). As a pigment | dye, even if it is only complex compound (I), the compound of the kind different from complex compound (I) may contain.
Examples of the dye that may be mixed with the complex compound (I) include metal complexes and organic dyes having absorption in the vicinity of a wavelength of 300 to 700 nm.
Specific examples of metal complexes that may be mixed include metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and titanyl phthalocyanine, chlorophyll, hemin, ruthenium, osmium, iron described in JP-A-1-220380 and JP-A-5-504023, Examples include zinc complexes.
More detailed examples of ruthenium complexes include cis-bis (isothiocyanate) bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate) -ruthenium (II) bis-tetrabutylammonium, cis-bis (iso Thiocyanate) bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate) -ruthenium (II), tris (isothiocyanate) -ruthenium (II) -2,2 ': 6', 2 "-thepyridine- Tris-tetrabutylammonium 4,4 ', 4 "-tricarboxylate, cis-bis (isothiocyanate) (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate) (2,2'-bipyridyl-4, 4'-dinonyl) ruthenium (II) and the like.

有機色素としては、例えば、メタルフリーフタロシアニン、シアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン色素、クマリン系色素、インドリン系等の有機色素、スクアリリウム系色素などが挙げられる。
シアニン系色素としては、具体的には、NK1194、NK3422(いずれも日本感光色素研究所製)などが例示される。
メロシアニン系色素としては、具体的には、NK2426、NK2501(いずれも日本感光色素研究所製)が挙げられる。
キサンテン系色素としては、例えば、ウラニン、エオシン、ローズベンガル、ローダミンB、ジブロムフルオレセインなどが挙げられる。
トリフェニルメタン色素としては、例えば、マラカイトグリーン、クリスタルバイオレットが挙げられる。
クマリン系色素としては、NKX−2677(林原生物化学研究所製)等の以下に示した構造部位を含む化合物が挙げられる。
インドリン系等の有機色素として、具体的には以下に示した構造部位を含む化合物などが例示される。
スクアリリウム系等の有機色素として、具体的には以下に示した構造部位を含む化合物などが例示される。
Examples of organic dyes include metal-free phthalocyanine, cyanine dyes, merocyanine dyes, xanthene dyes, triphenylmethane dyes, coumarin dyes, indoline-based organic dyes, squarylium dyes, and the like.
Specific examples of cyanine dyes include NK1194 and NK3422 (both manufactured by Nippon Photosensitive Dye Research Laboratories).
Specific examples of merocyanine dyes include NK2426 and NK2501 (both manufactured by Nippon Photosensitivity Laboratories).
Examples of xanthene dyes include uranin, eosin, rose bengal, rhodamine B, dibromofluorescein and the like.
Examples of the triphenylmethane dye include malachite green and crystal violet.
Examples of the coumarin dye include compounds containing the following structural sites such as NKX-2777 (manufactured by Hayashibara Biochemical Laboratories).
Specific examples of indoline-based organic dyes include compounds containing the structural sites shown below.
Specific examples of organic dyes such as squarylium-based dyes include compounds containing the structural sites shown below.

Figure 2008105967
Figure 2008105967

ここで、光電変換素子に用いられる半導体微粒子の一次粒径は、通常、1〜5000nm程度、好ましくは5〜300nm程度である。反射による光電変換効率の向上を目的として、一次粒径の異なる半導体微粒子を混入させてもよい。また、チューブや中空形状の微粒子を用いてもよい。   Here, the primary particle size of the semiconductor fine particles used in the photoelectric conversion element is usually about 1 to 5000 nm, preferably about 5 to 300 nm. For the purpose of improving photoelectric conversion efficiency by reflection, semiconductor fine particles having different primary particle diameters may be mixed. Tubes and hollow fine particles may be used.

ここで、光電変換素子に用いられる半導体微粒子の一次粒径は、通常、1〜5000nm程度、好ましくは5〜300nm程度である。反射による光電変換効率の向上を目的として、一次粒径の異なる半導体粒子を混入させてもよい。また、チューブや中空形状の微粒子を用いてもよい。   Here, the primary particle size of the semiconductor fine particles used in the photoelectric conversion element is usually about 1 to 5000 nm, preferably about 5 to 300 nm. For the purpose of improving photoelectric conversion efficiency by reflection, semiconductor particles having different primary particle diameters may be mixed. Tubes and hollow fine particles may be used.

半導体微粒子を構成する材料化合物としては、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ストロンチウム、酸化インジウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ガリウム、酸化ニッケル、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸ナトリウム等の金属酸化物;
ヨウ化銀、臭化銀、ヨウ化銅、臭化銅等の金属ハロゲン化物;
硫化亜鉛、硫化チタン、硫化インジウム、硫化ビスマス、硫化カドミウム、硫化ジルコニウム、硫化タンタル、硫化モリブデン、硫化銀、硫化銅、硫化スズ、硫化タングステン、硫化アンチモン等の金属硫化物;
セレン化カドミウム、セレン化ジルコニウム、セレン化亜鉛、セレン化チタン、セレン化インジウム、セレン化タングステン、セレン化モリブデン、セレン化ビスマス、セレン化鉛等の金属セレン化物;
テルル化カドミウム、テルル化タングステン、テルル化モリブデン、テルル化亜鉛、テルル化ビスマス等の金属テルル化物;
リン化亜鉛、リン化ガリウム、リン化インジウム、リン化カドミウム等の金属リン化物;
ガリウム砒素、銅−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物、シリコン、ゲルマニウム等の材料化合物が挙げられる。
さらに、酸化亜鉛/酸化スズ、酸化スズ/酸化チタンのような二種以上の材料化合物の混合物であってもよい。
Examples of the material compound constituting the semiconductor fine particles include titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, iron oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, strontium oxide, indium oxide, cerium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, and vanadium oxide. Metal oxides such as niobium oxide, tantalum oxide, gallium oxide, nickel oxide, strontium titanate, barium titanate, potassium niobate, sodium tantalate;
Metal halides such as silver iodide, silver bromide, copper iodide, copper bromide;
Metal sulfides such as zinc sulfide, titanium sulfide, indium sulfide, bismuth sulfide, cadmium sulfide, zirconium sulfide, tantalum sulfide, molybdenum sulfide, silver sulfide, copper sulfide, tin sulfide, tungsten sulfide, and antimony sulfide;
Metal selenides such as cadmium selenide, zirconium selenide, zinc selenide, titanium selenide, indium selenide, tungsten selenide, molybdenum selenide, bismuth selenide, lead selenide;
Metal tellurides such as cadmium telluride, tungsten telluride, molybdenum telluride, zinc telluride, bismuth telluride;
Metal phosphides such as zinc phosphide, gallium phosphide, indium phosphide, cadmium phosphide;
Examples of the material compound include gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide, silicon, and germanium.
Further, it may be a mixture of two or more material compounds such as zinc oxide / tin oxide and tin oxide / titanium oxide.

中でも、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ストロンチウム、酸化インジウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ガリウム、酸化ニッケル、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸ナトリウム、酸化亜鉛/酸化スズ、酸化スズ/酸化チタン等の金属酸化物が、比較的安価で入手しやすく、色素にも染色されやすいことから好ましく、特に、酸化チタンが好適である。   Among them, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, iron oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, strontium oxide, indium oxide, cerium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, gallium oxide, Metal oxides such as nickel oxide, strontium titanate, barium titanate, potassium niobate, sodium tantalate, zinc oxide / tin oxide, tin oxide / titanium oxide are relatively inexpensive and readily available, and are also dyed in pigments. Titanium oxide is particularly preferable because it is easy.

本発明の光電変換素子に用いられる導電性基板(図1における8及び9)としては、導電性物質そのもの、又は、基板に導電性物質を重ねたものなどを用いることができる。導電性物質としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム、チタン、パラジウム又は鉄等の金属や、該金属のアロイ、或いはインジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素をドープしたもの等の導電性金属酸化物、炭素、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン等の導電性高分子などが挙げられる。導電性高分子は、例えば、パラトルエンスルフォン酸等がドープされていてもよい。
入射した光を閉じ込め、有効に利用するために、導電性基板は、その表面にテクスチャー構造を有するものが好ましい。導電層(図1における2及び6)は抵抗が低いほどよく、高透過性(350nmより長波長側で、透過率が80%以上)であることが好ましい。導電性基板(図1における)8及び9としては、ガラス又はプラスチックに導電性の金属酸化物を塗布したものが好ましい。中でも、フッ素をドーピングした二酸化スズからなる導電層を積層した導電性ガラスが特に好ましい。プラスチック基板とする場合は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリイミド(PI)、トリアセチルセルロース(TAC)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリアリレート(PAR);アートン(JSRの登録商標)、ゼオノア(日本ゼオンの登録商標)、アペル(三井化学の登録商標)やトーパス(Ticona社の登録商標)等の環状ポリオレフィン(COP);ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリスルフォン(PSF)、ポリアミド(PA)等が用いられる。
これらの中でも、インジウム−スズ複合酸化物からなる導電層を堆積した導電性PETが、抵抗が低く、透過性も良く、入手もしやすいことから特に好ましい。
As the conductive substrate (8 and 9 in FIG. 1) used in the photoelectric conversion element of the present invention, a conductive substance itself, or a substrate in which a conductive substance is stacked can be used. As the conductive material, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, titanium, palladium, iron, or other metals, alloys of these metals, indium-tin composite oxides, tin oxide doped with fluorine Examples thereof include conductive metal oxides such as carbon, conductive polymers such as carbon, polyethylenedioxythiophene (PEDOT), and polyaniline. The conductive polymer may be doped with, for example, paratoluene sulfonic acid.
In order to confine incident light and use it effectively, the conductive substrate preferably has a texture structure on its surface. The conductive layer (2 and 6 in FIG. 1) should have a lower resistance, and preferably has a high transmittance (at a wavelength longer than 350 nm, the transmittance is 80% or more). As the conductive substrates (in FIG. 1) 8 and 9, a glass or plastic coated with a conductive metal oxide is preferable. Among these, conductive glass in which conductive layers made of tin dioxide doped with fluorine are laminated is particularly preferable. When plastic substrates are used, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polyimide (PI), triacetylcellulose (TAC), syndiotactic Cycpolystyrene (SPS), polyarylate (PAR); cyclic polyolefins such as Arton (registered trademark of JSR), Zeonoa (registered trademark of Nippon Zeon), Apel (registered trademark of Mitsui Chemicals) and Topas (registered trademark of Ticona) (COP): Polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), polysulfone (PSF), polyamide (PA) and the like are used.
Among these, conductive PET in which a conductive layer made of indium-tin composite oxide is deposited is particularly preferable because of its low resistance, good permeability, and easy availability.

導電性基板上に半導体微粒子層を形成する方法としては、半導体微粒子をスプレー噴霧等で直接、導電性基板上に薄膜として形成する方法;導電性基板を電極として電気的に半導体微粒子薄膜を析出させる方法;半導体微粒子のスラリーを導電性基板上に塗布した後、乾燥、硬化又は焼成することによって製造する方法などが例示される。
半導体微粒子のスラリーを導電性基板上に塗布する方法として、例えば、ドクターブレード、スキージ、スピンコート、ディップコートやスクリーン印刷等の手法が挙げられる。この方法の場合、スラリー中の半導体微粒子の分散状態における平均粒径は、0.01μm〜100μmであることが好ましい。スラリーを分散させる分散媒としては半導体微粒子を分散させ得るものであればよく、水、又はエタノール、イソプロパノール、t−ブタノールやテルピネオール等のアルコール溶媒;アセトン等のケトン溶媒等の有機溶媒が用いられる。これらの水や有機溶媒は混合物であってもよい。分散液には、ポリエチレングリコール等のポリマー;Triton−X等の界面活性剤;酢酸、蟻酸、硝酸や塩酸等の有機酸又は無機酸;アセチルアセトン等のキレート剤を含んでいてもよい。
スラリーを塗布した導電性基板は焼成されるが、該焼成温度は熱可塑性樹脂等の基材の融点(又は軟化点)未満であり、通常は、焼成温度の上限は900℃であり、好ましくは600℃以下である。また、焼成時間は、通常、10時間以内である。導電性基板上の半導体微粒子層の厚みは、通常は1〜200μmであり、好ましくは5〜50μmである。
As a method for forming a semiconductor fine particle layer on a conductive substrate, a method in which semiconductor fine particles are directly formed as a thin film on a conductive substrate by spraying or the like; a semiconductor fine particle thin film is electrically deposited using a conductive substrate as an electrode Method: A method in which a slurry of semiconductor fine particles is applied on a conductive substrate and then dried, cured, or baked is exemplified.
Examples of the method for applying the semiconductor fine particle slurry onto the conductive substrate include a doctor blade, squeegee, spin coating, dip coating, and screen printing. In the case of this method, the average particle diameter in the dispersed state of the semiconductor fine particles in the slurry is preferably 0.01 μm to 100 μm. The dispersion medium for dispersing the slurry may be any medium that can disperse the semiconductor fine particles, and water or an alcohol solvent such as ethanol, isopropanol, t-butanol or terpineol; an organic solvent such as a ketone solvent such as acetone is used. These water and organic solvent may be a mixture. The dispersion may contain a polymer such as polyethylene glycol; a surfactant such as Triton-X; an organic acid or inorganic acid such as acetic acid, formic acid, nitric acid or hydrochloric acid; and a chelating agent such as acetylacetone.
The conductive substrate coated with the slurry is fired, but the firing temperature is lower than the melting point (or softening point) of the base material such as a thermoplastic resin. Usually, the upper limit of the firing temperature is 900 ° C., preferably It is below 600 ° C. The firing time is usually within 10 hours. The thickness of the semiconductor fine particle layer on the conductive substrate is usually 1 to 200 μm, preferably 5 to 50 μm.

導電性基板上に比較的低温で半導体微粒子層を形成する方法としては、水熱処理を施してポーラスな半導体微粒子層を形成するHydrothermal法(実用化に向けた色素増感光電気化学電池、第2講(箕浦秀樹)第63〜65頁、NTS社発行(2003))、分散された半導体粒子の分散液を基板に電着する泳動電着法(T.Miyasaka et al.,Chem.Lett.,1250(2002))、半導体ペーストを基板に塗布、乾燥後にプレスするプレス法(実用化に向けた色素増感光電気化学電池、第12講(萬 雄彦)第312〜313頁、NTS社発行(2003))等が挙げられる。   As a method for forming a semiconductor fine particle layer on a conductive substrate at a relatively low temperature, a hydrothermal method in which a porous semiconductor fine particle layer is formed by hydrothermal treatment (dye-sensitized photoelectrochemical cell for practical use, second lecture) (Hideki Kajiura) pp. 63-65, published by NTS (2003)), electrophoretic electrodeposition method (T. Miyasaka et al., Chem. Lett., 1250) of electrodepositing a dispersion of dispersed semiconductor particles on a substrate. (2002)), a method in which a semiconductor paste is applied to a substrate and pressed after drying (dye-sensitized photoelectrochemical cell for practical use, 12th lecture (Takehiko Tsuji), pages 312 to 313, issued by NTS (2003) ) And the like.

半導体微粒子層の表面に、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。このことにより、半導体微粒子の表面積を増大させたり、半導体微粒子近傍の純度を高めたり、半導体微粒子表面に存在する鉄等の不純物を覆い隠したり、又は、半導体微粒子の連結性、結合性を高めたりすることができる。
半導体微粒子は多くの光増感色素を吸着することができるように表面積の大きいものが好ましい。このため、半導体微粒子層を基板上に塗布した状態での表面積は、投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、さらに100倍以上であることが好ましい。この上限は、通常、1000倍程度である。
半導体微粒子層は、微粒子1個の単層に限らず、粒径の異なる層等を複数重ねてもよい。
The surface of the semiconductor fine particle layer may be subjected to chemical plating using a titanium tetrachloride aqueous solution or electrochemical plating using a titanium trichloride aqueous solution. This increases the surface area of the semiconductor fine particles, increases the purity in the vicinity of the semiconductor fine particles, masks impurities such as iron existing on the surface of the semiconductor fine particles, or improves the connectivity and bonding properties of the semiconductor fine particles. can do.
The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many photosensitizing dyes can be adsorbed. For this reason, the surface area of the semiconductor fine particle layer applied on the substrate is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more the projected area. This upper limit is usually about 1000 times.
The semiconductor fine particle layer is not limited to a single fine particle layer, and a plurality of layers having different particle diameters may be stacked.

半導体微粒子への本発明の光増感色素の吸着方法としては、本発明の光増感色素の溶液中に、よく乾燥した半導体微粒子を1分〜24時間程度、浸漬する方法が用いられる。光増感色素の吸着は室温で行ってもよいし、加熱還流下に行ってもよい。光増感色素の吸着は、半導体微粒子の塗布前に行ってもよく、塗布後に行ってもよく、半導体微粒子と光増感色素を同時に塗布して吸着させてもよいが、塗布後の半導体微粒子膜に光増感色素を吸着させるのがより好ましい。半導体微粒子層を加熱処理する場合の光増感色素吸着は加熱処理後に行うことが好ましく、加熱処理後、微粒子層表面に水が吸着する前に、すばやく光増感色素を吸着させる方法が特に好ましい。
半導体微粒子に付着していない光増感色素が浮遊することによる増感効果の低減を抑制するため、未吸着の光増感色素は洗浄によって除去することが望ましい。
吸着する光増感色素は1種類でもよいし、数種混合して用いてもよい。用途が光電気化学電池である場合、太陽光などの照射光の光電変換の波長域をできるだけ広くするように、混合する光増感色素を選ぶことが好ましい。また、光増感色素の半導体微粒子に対する吸着量は、半導体微粒子1gに対して0.01〜1ミリモルが好ましい。このような色素量とすると、半導体微粒子における増感効果が十分に得られ、半導体微粒子に付着していない光増感色素が浮遊することによる増感効果の低減を抑制する傾向にあることから好ましい。
As a method for adsorbing the photosensitizing dye of the present invention to semiconductor fine particles, a method of immersing well-dried semiconductor fine particles in the photosensitizing dye solution of the present invention for about 1 minute to 24 hours is used. The adsorption of the photosensitizing dye may be performed at room temperature or under heating and reflux. The adsorption of the photosensitizing dye may be performed before or after the application of the semiconductor fine particles, or the semiconductor fine particles and the photosensitizing dye may be simultaneously applied and adsorbed. More preferably, a photosensitizing dye is adsorbed on the film. The photosensitizing dye adsorption when the semiconductor fine particle layer is heat-treated is preferably performed after the heat treatment, and a method of quickly adsorbing the photosensitizing dye after the heat treatment and before water is adsorbed on the surface of the fine particle layer is particularly preferred. .
In order to suppress the reduction of the sensitizing effect due to floating of the photosensitizing dye not attached to the semiconductor fine particles, it is desirable to remove the unadsorbed photosensitizing dye by washing.
The photosensitizing dye to be adsorbed may be one kind or a mixture of several kinds. When the application is a photoelectrochemical cell, it is preferable to select a photosensitizing dye to be mixed so that the wavelength range of photoelectric conversion of irradiation light such as sunlight is as wide as possible. Further, the adsorption amount of the photosensitizing dye to the semiconductor fine particles is preferably 0.01 to 1 mmol with respect to 1 g of the semiconductor fine particles. Such a dye amount is preferable because the sensitizing effect in the semiconductor fine particles can be sufficiently obtained and the reduction of the sensitizing effect due to floating of the photosensitizing dye not attached to the semiconductor fine particles tends to be suppressed. .

光増感色素同士が会合や凝集等の相互作用することを抑制する目的で、無色の化合物を共吸着させてもよい。共吸着させる疎水性化合物としてはカルボキシル基を有するステロイド化合物(例えばケノデオキシコール酸)等が挙げられる。また、余分な光増感色素の除去を促進する目的で、色素を吸着させた後、アミン類を用いて半導体微粒子の表面を処理してもよい。好ましいアミン類としては、ピリジン、4−tert−ブチルピリジンやポリビニルピリジン等が挙げられる。これらが液体の場合はそのまま用いてもよいし、固体の場合は有機溶媒に溶解して用いてもよい。   A colorless compound may be co-adsorbed for the purpose of suppressing interaction such as association and aggregation between photosensitizing dyes. Examples of the hydrophobic compound to be co-adsorbed include steroid compounds having a carboxyl group (for example, chenodeoxycholic acid). For the purpose of promoting the removal of excess photosensitizing dye, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with amines after adsorbing the dye. Preferable amines include pyridine, 4-tert-butylpyridine and polyvinylpyridine. When these are liquids, they may be used as they are, or when they are solids, they may be dissolved in an organic solvent.

本発明の光電気化学電池とは、光電変換素子、電荷移動層及び対極を含み、光を電気に変換することができるものである。光電気化学電池は、光電変換素子、電荷移動層及び対極が順次、積層され、光電変換素子の導電性基板と対極とが連結されて、電荷が移動して、すなわち、発電する。
他の光電気化学電池としては、例えば、光電変換素子及び電荷移動層からなる積層部が複数と1つの対極からなる光電気化学電池、例えば、複数の光電変換素子、1つの電荷移動層及び1つの対極が積層されてなる光電気化学電池などが例示される。
光電気化学電池は、湿式光電気化学電池及び乾式光電気化学電池に大別される。湿式光電気化学電池は、含まれる電荷移動層が電解液から構成される層であり、通常、電荷移動層は光電変換素子と対極の間に電解液が充填される。
乾式光電気化学電池としては、例えば、光電変換素子と対極との間の電荷移動層が固体のホール輸送材料である電池などが挙げられる。
The photoelectrochemical cell of the present invention includes a photoelectric conversion element, a charge transfer layer, and a counter electrode, and can convert light into electricity. In a photoelectrochemical cell, a photoelectric conversion element, a charge transfer layer, and a counter electrode are sequentially stacked, and a conductive substrate and a counter electrode of the photoelectric conversion element are connected to move charges, that is, generate electric power.
Other photoelectrochemical cells include, for example, a photoelectrochemical cell having a plurality of stacked portions composed of photoelectric conversion elements and charge transfer layers and one counter electrode, for example, a plurality of photoelectric conversion elements, one charge transfer layer, and 1 Examples include a photoelectrochemical cell in which two counter electrodes are stacked.
Photoelectrochemical cells are roughly classified into wet photoelectrochemical cells and dry photoelectrochemical cells. In the wet photoelectrochemical cell, the charge transfer layer included is a layer composed of an electrolytic solution, and the charge transfer layer is usually filled with an electrolytic solution between the photoelectric conversion element and the counter electrode.
Examples of the dry photoelectrochemical battery include a battery in which the charge transfer layer between the photoelectric conversion element and the counter electrode is a solid hole transport material.

光電気化学電池の一実施態様を図1に示した。導電性基板8と、該導電性基板8に対向する対極(導電性基板)9と、これらの間に、光電変換素子用色素4が吸着された半導体微粒子層3が存在する。湿式光電変換素子とする場合は、半導体粒子層3は電解液5で満たされ、封止材10で封止されている。
上記の導電性基板8は、上から順に基板1と導電層2で構成されている。対極9は、下から順に基板7と導電層6で構成されている。
One embodiment of the photoelectrochemical cell is shown in FIG. A conductive substrate 8, a counter electrode (conductive substrate) 9 facing the conductive substrate 8, and the semiconductor fine particle layer 3 on which the photoelectric conversion element dye 4 is adsorbed exist between these. In the case of a wet photoelectric conversion element, the semiconductor particle layer 3 is filled with the electrolytic solution 5 and sealed with the sealing material 10.
The conductive substrate 8 includes a substrate 1 and a conductive layer 2 in order from the top. The counter electrode 9 includes a substrate 7 and a conductive layer 6 in order from the bottom.

本発明の光電気化学電池が湿式光電気化学電池である場合、湿式光電気化学電池に含まれる電解液に用いられる電解質としては、例えば、Iと各種ヨウ化物との組合せ、Brと各種の臭化物との組合せ、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩の金属錯体の組合せ、フェロセン−フェリシニウムイオンの金属錯体の組合せ、アルキルチオール−アルキルジスルフィドのイオウ化合物の組合せ、アルキルビオローゲンとその還元体の組合せ、ポリヒドロキシベンゼン類とその酸化体の組合せ等が挙げられる。
ここで、Iと組合せ得るヨウ化物としては、例えば、LiI、NaI、KI、CsIやCaI等の金属ヨウ化物;1−プロピル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1−プロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウムアイドダイド等の4価のイミダゾリウム化合物のヨウ素塩;4価のピリジニウム化合物のヨウ素塩;テトラアルキルアンモニウム化合物のヨウ素塩等が挙げられる。
Brと組合せ得る臭化物としては、例えば、LiBr、NaBr、KBr、CsBrやCaBr等の金属臭化物;テトラアルキルアンモニウムブロマイドやピリジニウムブロマイド等の4価のアンモニウム化合物の臭素塩等が挙げられる。
アルキルビオローゲンとしては、例えば、メチルビオローゲンクロリド、ヘキシルビオローゲンブロミド、ベンジルビオローゲンテトラフルオロボレートなどが挙げられ、ポリヒドロキシベンゼン類としては、例えばハイドロキノンやナフトハイドロキノン等が挙げられる。
電解質としては中でも、金属ヨウ化物、4価のイミダゾリウム化合物のヨウ素塩や4価のピリジニウム化合物のヨウ素塩、及びテトラアルキルアンモニウム化合物のヨウ素塩からなる群から選ばれる少なくとも1種のヨウ化物とIとの組合せが好ましい。
When the photoelectrochemical cell of the present invention is a wet photoelectrochemical cell, examples of the electrolyte used in the electrolyte contained in the wet photoelectrochemical cell include a combination of I 2 and various iodides, Br 2 and various types of electrolytes. Combinations of bromides, ferrocyanate-ferricyanate metal complexes, ferrocene-ferricinium ion metal complexes, alkylthiol-alkyldisulfide sulfur compounds, alkylviologens and their reduced forms Combinations, combinations of polyhydroxybenzenes and their oxidants, and the like can be mentioned.
Here, examples of the iodide that can be combined with I 2 include metal iodides such as LiI, NaI, KI, CsI, and CaI 2 ; 1-propyl-3-methylimidazolium iodide, 1-propyl-2,3 -Iodine salts of tetravalent imidazolium compounds such as dimethylimidazolium idide; iodine salts of tetravalent pyridinium compounds; iodine salts of tetraalkylammonium compounds.
Examples of bromides that can be combined with Br 2 include metal bromides such as LiBr, NaBr, KBr, CsBr, and CaBr 2 ; and bromine salts of tetravalent ammonium compounds such as tetraalkylammonium bromide and pyridinium bromide.
Examples of alkyl viologen include methyl viologen chloride, hexyl viologen bromide, and benzyl viologen tetrafluoroborate. Examples of polyhydroxybenzenes include hydroquinone and naphthohydroquinone.
Among electrolytes, at least one iodide selected from the group consisting of metal iodides, iodine salts of tetravalent imidazolium compounds, iodine salts of tetravalent pyridinium compounds, and iodine salts of tetraalkylammonium compounds, and I A combination with 2 is preferred.

上記の電解液に用いる有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリルやプロピオニトリル等のニトリル系溶媒;エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイドや1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムアイオダイド;1−エチル−3−メチルイミダゾリウム−ビス(トリフルオロメタンスルホン酸)イミド等のイオン性液体が挙げられる。また、γ−ブチロラクトン等のラクトン系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンフルオライド、ポリ4−ビニルピリジンやChemistry Letters,1241(1998)に示される低分子ゲル化剤でゲル化されていてもよい。   Examples of the organic solvent used in the above electrolyte include nitrile solvents such as acetonitrile, methoxyacetonitrile, and propionitrile; carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate; 1-methyl-3-propylimidazolium iodide, 1- Examples thereof include ionic liquids such as methyl-3-hexylimidazolium iodide; 1-ethyl-3-methylimidazolium-bis (trifluoromethanesulfonic acid) imide. Also, lactone solvents such as γ-butyrolactone; amide solvents such as N, N-dimethylformamide, and the like can be given. These solvents may be gelated with polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, poly-4-vinylpyridine, or a low molecular gelling agent shown in Chemistry Letters, 1241 (1998).

本発明の光電気化学電池では、電解液の代わりに、固体のホール輸送材料を用いることができる。
ホール輸送材料としては、CuIやCuSCN等の一価の銅を含むp型無機半導体や、Synthetic Metal,89,215(1997)及びNature,395,583(1998)で示されるようなアリールアミン類;ポリチオフェン及びその誘導体;ポリピロール及びその誘導体;ポリアニリン及びその誘導体;ポリ(p−フェニレン)及びその誘導体;ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体等の導電性高分子等が挙げられる。
In the photoelectrochemical cell of the present invention, a solid hole transport material can be used instead of the electrolytic solution.
Examples of the hole transport material include p-type inorganic semiconductors containing monovalent copper such as CuI and CuSCN, and arylamines as shown by Synthetic Metal, 89, 215 (1997) and Nature, 395, 583 (1998); Examples include polythiophene and derivatives thereof; polypyrrole and derivatives thereof; polyaniline and derivatives thereof; poly (p-phenylene) and derivatives thereof; and conductive polymers such as poly (p-phenylene vinylene) and derivatives thereof.

本発明の光電変換素子を構成する対極とは、導電性を有する電極であり、強度を維持したり密閉性を向上させるため前記導電性基板と同様の基板を用いてもよい。
光増感色素が吸着された半導体微粒子層に光が到達するため、前述の導電性基板と対極の少なくとも一方は通常、実質的に透明である。本発明の光電変換素子においては、半導体微粒子層を有する導電性基板が透明で、照射光を導電性基板の側から入射させるものが好ましい。この場合、対極9は光を反射する性質を有することがさらに好ましい。
光電変換素子の対極9としては、例えば、金属、カーボン、導電性の酸化物などを蒸着したガラスやプラスチックを使用することができる。また、導電層を、1mm以下、好ましくは5nm〜100μmの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成して作製することもできる。本発明では白金やカーボンを蒸着したガラス、又は、蒸着やスパッタリングによって導電層を形成した対極とすることが好ましい。
The counter electrode constituting the photoelectric conversion element of the present invention is an electrode having conductivity, and a substrate similar to the above-described conductive substrate may be used in order to maintain strength or improve hermeticity.
Since light reaches the semiconductor fine particle layer on which the photosensitizing dye is adsorbed, at least one of the conductive substrate and the counter electrode is usually substantially transparent. In the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that the conductive substrate having the semiconductor fine particle layer is transparent and the irradiation light is incident from the conductive substrate side. In this case, it is more preferable that the counter electrode 9 has a property of reflecting light.
As the counter electrode 9 of the photoelectric conversion element, for example, glass or plastic on which metal, carbon, conductive oxide or the like is deposited can be used. Alternatively, the conductive layer can be formed by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a thickness of 1 mm or less, preferably 5 nm to 100 μm. In the present invention, it is preferable to use a glass in which platinum or carbon is vapor-deposited or a counter electrode in which a conductive layer is formed by vapor deposition or sputtering.

電解液の漏洩や蒸散を防ぐため、封止材を使用して封止してもよい。該封止材としては、ハイミラン(三井デュポンポリケミカル製)等のアイオノマー樹脂;ガラスフリット;SX1170(Solaronix製)等のホットメルト接着剤;Amosil 4(Solaronix製)のような接着剤;BYNEL(デュポン製)を使用することができる。   In order to prevent leakage and transpiration of the electrolytic solution, sealing may be performed using a sealing material. Examples of the sealing material include ionomer resins such as Himiran (Mitsui DuPont Polychemical); glass frit; hot-melt adhesives such as SX1170 (Solaronix); adhesives such as Amosil 4 (Solaronix); BYNEL (DuPont) Can be used.

次に、実施例等を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例により限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example etc. are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited by these examples.

Figure 2008105967
Figure 2008105967

(実施例1)
<製造例1:化合物(I-1)の製造例>
Q-1(25.0g, 145mmol)をN,N-ジメチルホルムアミド(以下、DMF)112mLに溶解した。これに氷冷下、カリウム t-ブトキシド(16.3g, 145mmol)を添加して氷冷バスをとり、室温下1時間反応した。一方、別途準備したp-メトキシベンズアルデヒド(19.7g, 145mmoL)のDMF112mL溶液に硫酸マグネシウム 56.2gを添加、氷冷して撹拌下上記Q-1のアニオン溶液を滴下した。次いで、氷バスを外し、室温下22時間反応した。反応後水を注入して酢酸エチルで抽出、抽出酢酸エチル層を水、飽和食塩水で順次洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥した。溶媒を減圧留去後、カラムクロマトグラフィーにより精製してHPLC純度91.9%のQ-2 10.8gを収率25.7%で得た。
次いで得られたQ-2を常法で硫化ナトリウムと反応させQ-3を収率30.5%で得た。次いで
Q-3(150.2mg,0.62mmol)とQ-4(157.6mg,0.67mmol)をN,N-ジメチルスルホキシド(以下、DMSO)70mlに溶解し、炭酸カリウム(394.4mg,2.85mmol)を仕込んで120℃に加熱した。30分後、ほぼ原料が消失したことを確認し、150mlの氷水中に注ぎ、酢酸エチルで抽出、抽出酢酸エチル層を水、飽和食塩水で順次洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥した。溶媒を減圧留去後、カラムクロマトグラフィーにより精製してHPLC純度98.0%のQ-5(88.6mg)を収率32.6%で得た。
同様の反応を実施し、得られたQ-5(150.2mg,0.38mmol)をテトラヒドロフラン(以下、THF)に溶解し、-78℃に冷却した。別途、ヘキサブチルニスズ(1196.1mg,2.06mmol)をTHFに溶解し、-10℃に冷却後、1.6M n-ブチルリチウムのヘキサン溶液(2.08ml,1.30mmol)を約1分かけて滴下した。得られたスズリチウム試薬を-10℃に保ちながらQ-5のTHF溶液に4回に分けて-78℃で滴下した。-78℃で攪拌したところ、原料はすぐに消失し、自然昇温後、水100ml中にクエンチして、酢酸エチルで抽出した。抽出酢酸エチル層を飽和塩化アンモニウム水溶液、飽和食塩水で順次洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥した。溶媒を減圧留去後、カラムクロマトグラフィーにより精製してHPLC純度84.1%のQ-6(53.8mg)を収率31.0%で得た。
次いで得られたQ-6(42.7mg,70.1μmol)と公知の方法で合成したQ-7(25.6mg,67.5μmol)をトルエン25mlに溶解し、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(18.4mg,15.9μmol)を添加した後、還流条件下、7.5時間攪拌した。冷却後、溶媒を減圧留去し、カラムクロマトグラフィーにより精製してQ-9(17.0mg)を収率39.0%で得た。
次いで得られたQ-9(12.7mg,20.5μmol)をエタノール10mlに溶解して、水酸化リチウム(15.2mg,634.7μmol)と水2mlを加えて、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認後、
2N塩酸で中和してエタノールとともに共沸脱水することでII-1を得た。得られた固形物はESI-MSにより目的化合物(II-1、分子量563)であることを確認した。
化合物(II-1) ESI-MS(m/z)
m/z=564 [M+H]+
得られたII-1にエタノールを加え、さらに塩化ルテニウム3水和物5.2mg(19.9μmol)を仕込み還流条件下、2時間攪拌し、放冷後、減圧濃縮し黒紫色結晶を得た。得られた結晶をDMF 10mlに溶解し、チオシアン酸カリウム(34.3mg,353.0μmol)と水1mlを加え、150℃で4.5時間加熱攪拌した。反応溶液をエバポレータで濃縮し、濃縮残査から主成分を高速液体クロマトグラフィにより分取し、紫色の固形物を得た。得られた固形物はESI-MSにより目的化合物(I-1、分子量780)であることを確認した。
化合物(I-1) ESI-MS(m/z)
m/z=780 [M]+
m/z=722 [M-NCS]脱NCS体
(Example 1)
<Production Example 1: Production Example of Compound (I-1)>
Q-1 (25.0 g, 145 mmol) was dissolved in 112 mL of N, N-dimethylformamide (hereinafter DMF). To this, potassium t-butoxide (16.3 g, 145 mmol) was added under ice cooling, an ice-cooled bath was taken, and the reaction was allowed to proceed at room temperature for 1 hour. On the other hand, 56.2 g of magnesium sulfate was added to a DMF 112 mL solution of p-methoxybenzaldehyde (19.7 g, 145 mmol) prepared separately, and the anion solution of Q-1 was added dropwise with stirring under ice cooling. Next, the ice bath was removed and the reaction was allowed to proceed at room temperature for 22 hours. After the reaction, water was poured and extracted with ethyl acetate, and the extracted ethyl acetate layer was washed successively with water and saturated brine, and dried over magnesium sulfate. After distilling off the solvent under reduced pressure, the residue was purified by column chromatography to obtain 10.8 g of Q-2 having a HPLC purity of 91.9% in a yield of 25.7%.
Subsequently, the obtained Q-2 was reacted with sodium sulfide by a conventional method to obtain Q-3 in a yield of 30.5%. Then
Q-3 (150.2 mg, 0.62 mmol) and Q-4 (157.6 mg, 0.67 mmol) were dissolved in 70 ml of N, N-dimethyl sulfoxide (hereinafter DMSO) and charged with potassium carbonate (394.4 mg, 2.85 mmol). Heated to 120 ° C. After 30 minutes, it was confirmed that almost all the raw materials had disappeared, and the mixture was poured into 150 ml of ice water, extracted with ethyl acetate, and the extracted ethyl acetate layer was washed successively with water and saturated brine, and dried over magnesium sulfate. After evaporating the solvent under reduced pressure, the residue was purified by column chromatography to obtain Q-5 (88.6 mg) having a HPLC purity of 98.0% in a yield of 32.6%.
The same reaction was carried out, and Q-5 (150.2 mg, 0.38 mmol) obtained was dissolved in tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF) and cooled to -78 ° C. Separately, hexabutyl varnish (1196.1 mg, 2.06 mmol) was dissolved in THF, cooled to −10 ° C., and 1.6M n-butyllithium hexane solution (2.08 ml, 1.30 mmol) was added dropwise over about 1 minute. . The obtained tin lithium reagent was added dropwise to a THF solution of Q-5 in 4 portions at -78 ° C while keeping the temperature at -10 ° C. When the mixture was stirred at −78 ° C., the raw material disappeared immediately, and after spontaneous heating, it was quenched into 100 ml of water and extracted with ethyl acetate. The extracted ethyl acetate layer was washed successively with saturated aqueous ammonium chloride solution and saturated brine, and dried over magnesium sulfate. After the solvent was distilled off under reduced pressure, the residue was purified by column chromatography to obtain Q-6 (53.8 mg) having an HPLC purity of 84.1% in a yield of 31.0%.
Next, Q-6 (42.7 mg, 70.1 μmol) obtained and Q-7 (25.6 mg, 67.5 μmol) synthesized by a known method were dissolved in 25 ml of toluene, and tetrakistriphenylphosphine palladium (18.4 mg, 15.9 μmol) Then, the mixture was stirred under reflux conditions for 7.5 hours. After cooling, the solvent was distilled off under reduced pressure and purified by column chromatography to obtain Q-9 (17.0 mg) in a yield of 39.0%.
Next, Q-9 (12.7 mg, 20.5 μmol) obtained was dissolved in 10 ml of ethanol, lithium hydroxide (15.2 mg, 634.7 μmol) and 2 ml of water were added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. After confirming the completion of the reaction,
II-1 was obtained by neutralization with 2N hydrochloric acid and azeotropic dehydration with ethanol. The obtained solid was confirmed to be the target compound (II-1, molecular weight 563) by ESI-MS.
Compound (II-1) ESI-MS (m / z)
m / z = 564 [M + H] +
Ethanol was added to the obtained II-1, and further 5.2 mg (19.9 μmol) of ruthenium chloride trihydrate was added, stirred under reflux conditions for 2 hours, allowed to cool, and then concentrated under reduced pressure to obtain black purple crystals. The obtained crystal was dissolved in 10 ml of DMF, potassium thiocyanate (34.3 mg, 353.0 μmol) and 1 ml of water were added, and the mixture was heated and stirred at 150 ° C. for 4.5 hours. The reaction solution was concentrated with an evaporator, and the main component was separated from the concentrated residue by high performance liquid chromatography to obtain a purple solid. The obtained solid was confirmed to be the target compound (I-1, molecular weight 780) by ESI-MS.
Compound (I-1) ESI-MS (m / z)
m / z = 780 [M] +
m / z = 722 [M-NCS] + de-NCS body

<化合物(I-1)を含む光電気化学電池の調製>
導電性基板である、フッ素をドープした酸化スズ膜付き導電性ガラス(日本板硝子製、10Ω/□)の導電性面に、酸化チタン分散液であるTi−Nanoxide T/SP(商品名、Solaronix社製)をスクリーン印刷機を用いて塗布後、500℃で焼成し、ガラスを冷却して、導電性基板に半導体粒子層を積層させた。続いて、化合物(I-1)の溶液(濃度は0.0003モル/リットル、溶媒はN,N-ジメチルアセトアミド、ケノデオキシコール酸を0.12モル/リットル添加)に16時間浸漬し、溶液から取り出したのち、アセトニトリルで洗浄後、自然乾燥させ、導電性基板及び光増感色素を吸着させた半導体微粒子層の積層体(酸化チタン電極の面積は24mm)を得た。次に、該層の周りに、スペーサーとして25μm厚のポリエチレンテレフタレートフィルムを設置後、該層に電解液(溶媒はアセトニトリル;溶媒中の沃素濃度は0.05モル/リットル、同じくヨウ化リチウム濃度は0.1モル/リットル、同じく4−t−ブチルピリジン濃度は0.5モル/リットル、同じく1−プロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウムアイオダイド濃度は0.6モル/リットル)を含浸させた。最後に、対極である白金蒸着ガラスを重ね合わせ、導電性基板、光増感色素を吸着させた半導体微粒子層、並びに該導電性基板の対極が積層され、導電性基板と対極との間に電解液が含浸された、光電気化学電池を得た。このようにして作製した光電気化学電池について、IPCE(incident photon-to-current efficiency)測定装置(分光計器製)を用いてIPCEを測定した。結果を表6に示す。
<Preparation of photoelectrochemical cell containing compound (I-1)>
Ti-Nanoxide T / SP (trade name, Solaronix Co., Ltd.), a titanium oxide dispersion, on the conductive surface of a conductive glass with a tin oxide film doped with fluorine (manufactured by Nippon Sheet Glass, 10Ω / □), which is a conductive substrate. Manufactured) was applied using a screen printer, and then fired at 500 ° C., the glass was cooled, and a semiconductor particle layer was laminated on the conductive substrate. Subsequently, it is immersed in a solution of the compound (I-1) (concentration is 0.0003 mol / liter, the solvent is N, N-dimethylacetamide, and chenodeoxycholic acid is added at 0.12 mol / liter) for 16 hours and taken out from the solution. After that, after washing with acetonitrile, it was naturally dried to obtain a laminate of semiconductor fine particle layers adsorbing the conductive substrate and the photosensitizing dye (the area of the titanium oxide electrode was 24 mm 2 ). Next, a polyethylene terephthalate film having a thickness of 25 μm was placed around the layer as a spacer, and then an electrolytic solution (solvent was acetonitrile; the iodine concentration in the solvent was 0.05 mol / liter, and the lithium iodide concentration was 0.1 mol / liter, similarly 4-t-butylpyridine concentration was 0.5 mol / liter, and 1-propyl-2,3-dimethylimidazolium iodide concentration was 0.6 mol / liter). . Finally, the platinum-deposited glass as the counter electrode is overlaid, and the conductive substrate, the semiconductor fine particle layer adsorbing the photosensitizing dye, and the counter electrode of the conductive substrate are laminated, and electrolysis is performed between the conductive substrate and the counter electrode. A photoelectrochemical cell impregnated with the liquid was obtained. About the photoelectrochemical cell produced in this way, IPCE was measured using an IPCE (incident photon-to-current efficiency) measuring device (manufactured by Spectrometer). The results are shown in Table 6.

(実施例2)
<化合物(I-43)の合成例>
実施例1のQ-2の代わりにQ-8を用いて下記反応式に示すように、同様に反応し、II-43を得た。
化合物(II-43) ESI-MS(m/z)
m/z=445 [M+H]+
得られたII-43を用いて、実施例1と同様に反応し、I-43を得た。
化合物(I-43) ESI-MS(m/z)
m/z=662 [M]+
m/z=604 [M-NCS]脱NCS体

Figure 2008105967

IPCEを実施例1と同様にして測定した。
下記比較例1で得た光電気化学電池について、実施例2で得た光電変換素子のIPCEを表6に示す。 (Example 2)
<Synthesis Example of Compound (I-43)>
Using Q-8 instead of Q-2 in Example 1 and reacting in the same manner as shown in the following reaction formula, II-43 was obtained.
Compound (II-43) ESI-MS (m / z)
m / z = 445 [M + H] +
Using the obtained II-43, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain I-43.
Compound (I-43) ESI-MS (m / z)
m / z = 662 [M] +
m / z = 604 [M-NCS] + de-NCS body

Figure 2008105967

IPCE was measured as in Example 1.
Table 6 shows the IPCE of the photoelectric conversion element obtained in Example 2 for the photoelectrochemical cell obtained in Comparative Example 1 below.

(比較例1)
光増感色素として、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)-ルテニウム(II)(化合物(1))を用い、溶解溶媒にエタノールを用いた以外は実施例1と同様にして光電気化学電池を得た。次いで、IPCEを実施例1と同様にして測定した。結果を表6にまとめた。
(Comparative Example 1)
As a photosensitizing dye, cis-bis (isothiocyanate) bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylate) -ruthenium (II) (compound (1)) is used, and ethanol is used as a dissolving solvent. A photoelectrochemical cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was used. Next, IPCE was measured in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 6.

Figure 2008105967
Figure 2008105967

本発明の錯体化合物は可視光のみならず750nm以上の長波長領域においても光電変換特性に優れ、光増感色素として好適に用いられる。また、該錯体化合物を含む光電変換素子は光電変換効率に優れることから、太陽光による太陽電池、トンネルや屋内での人工光による光電気化学電池に用いることができる。また、該光電変換素子は、光の照射を受けて電流が流れることから、光センサーとして用いることもできる。
The complex compound of the present invention is excellent in photoelectric conversion characteristics not only in visible light but also in a long wavelength region of 750 nm or more, and is suitably used as a photosensitizing dye. Moreover, since the photoelectric conversion element containing this complex compound is excellent in photoelectric conversion efficiency, it can be used for the solar cell by sunlight, the photoelectrochemical cell by artificial light in a tunnel or indoor. The photoelectric conversion element can also be used as an optical sensor because current flows when irradiated with light.

本発明の光電気化学電池の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the photoelectrochemical cell of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 導電層
3 半導体粒子層
4 光増感色素
5 電解液
6 導電層
7 基板
8 導電性基板
9 対極(導電性基板)
10 封止剤

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Conductive layer 3 Semiconductor particle layer 4 Photosensitizing dye 5 Electrolytic solution 6 Conductive layer 7 Substrate 8 Conductive substrate 9 Counter electrode (conductive substrate)
10 Sealant

Claims (20)

式(II)で表される化合物[化合物(II)と略す。]を金属原子に配位させて得られる錯体化合物(I)。
Figure 2008105967
[式中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、酸性基の塩、酸性基、水素原子叉は置換基を表し、少なくとも一つは酸性基又はその塩を表す。R3及びR4は互いに結合していてもよく、Aは、窒素原子、酸素原子、炭素原子、ケイ素原子、硫黄原子、又はセレン原子を含む基を表し、mは1又は2の整数であり、a、b、c及びdは、それぞれ独立に、0〜2の整数を表し、a+b+c+d≧1である。
ここで、上記置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数7〜20のアリールアルキルオキシ基、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、炭素数2〜20のアルキルチオアルキル基、炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜20のアリールアルキルチオ基、炭素数7〜20のアリールチオアルキル基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、炭素数6〜20のアリールスルホニル基、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基で2置換されたアミノ基、シアノ基、下記式(III)及び式(IV)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基である。
Figure 2008105967
(式中、Arは置換基を有していてもよいアリール基を表し、Q及びQは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基、叉はシアノ基を表し、pは1〜3の整数を表す。)]
Compound represented by formula (II) [abbreviated as compound (II). ] Is a complex compound (I) obtained by coordinating to a metal atom.
Figure 2008105967
[Wherein, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a salt of an acidic group, an acidic group, a hydrogen atom or a substituent, and at least one represents an acidic group or a salt thereof. R 3 and R 4 may be bonded to each other, A represents a group containing a nitrogen atom, oxygen atom, carbon atom, silicon atom, sulfur atom, or selenium atom, and m is an integer of 1 or 2. , A, b, c and d each independently represents an integer of 0 to 2, and a + b + c + d ≧ 1.
Here, the substituent is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, or 7 to 7 carbon atoms. 20 arylalkyloxy groups, aryloxyalkyl groups having 7 to 20 carbon atoms, alkylthio groups having 1 to 20 carbon atoms, alkylthioalkyl groups having 2 to 20 carbon atoms, arylthio groups having 6 to 20 carbon atoms, 7 to 7 carbon atoms 20 arylalkylthio groups, arylthioalkyl groups having 7 to 20 carbon atoms, alkylsulfonyl groups having 1 to 20 carbon atoms, arylsulfonyl groups having 6 to 20 carbon atoms, alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, or 6 to 6 carbon atoms And at least one group selected from the group consisting of an amino group disubstituted with 20 aryl groups, a cyano group, and groups represented by the following formulas (III) and (IV): .
Figure 2008105967
(In the formula, Ar represents an aryl group which may have a substituent, and Q 1 and Q 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. And represents an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or a cyano group, and p represents an integer of 1 to 3)]
請求項1に記載の式(II)で表される化合物を金属原子に配位させて得られる錯体化合物(I)。
[式中、R1及びR2は、それぞれ独立に、酸性基の塩、酸性基、水素原子、叉は置換基を表し、少なくとも一つは酸性基又はその塩を表し、R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、叉は置換基を表し、R3及びR4は互いに結合していてもよい。A、m、a、b、c及びdは、請求項1と同じ意味を表し、a+b≧1である。]
The complex compound (I) obtained by coordinating the compound represented by the formula (II) according to claim 1 to a metal atom.
[Wherein, R 1 and R 2 each independently represents a salt of an acidic group, an acidic group, a hydrogen atom, or a substituent, at least one of which represents an acidic group or a salt thereof, and R 3 and R 4 Each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and R 3 and R 4 may be bonded to each other. A, m, a, b, c and d represent the same meaning as in claim 1 and a + b ≧ 1. ]
請求項1に記載の式(II)で表される化合物。
[式中、R1、R2、R3、R4、A、m、a、b、c及びdは、請求項1と同じ意味を表す。]
A compound represented by the formula (II) according to claim 1.
[Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , A, m, a, b, c and d represent the same meaning as in claim 1. ]
請求項1に記載の式(II)で表される化合物。
[式中、R1、R2、R3、R4、A、m、a、b、c及びdは、請求項2と同じ意味を表す。]
A compound represented by the formula (II) according to claim 1.
[Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , A, m, a, b, c and d represent the same meaning as in claim 2. ]
酸性基が、カルボキシル基、スルホン酸基、スクアリン酸基、リン酸基、ホウ酸基、ケイ酸基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基である請求項1〜4のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。 The acidic group is at least one group selected from the group consisting of a carboxyl group, a sulfonic acid group, a squaric acid group, a phosphoric acid group, a boric acid group, and a silicic acid group. Compound (I) or (II). 酸性基が、カルボキシル基である請求項1〜5のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。 The acidic group is a carboxyl group, Compound (I) or (II) according to any one of claims 1 to 5. 酸性基の塩が、有機塩基との塩である請求項1〜6のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。 The compound (I) or (II) according to any one of claims 1 to 6, wherein the salt of the acidic group is a salt with an organic base. 3及びR4が、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数7〜20のアリールアルキルオキシ基、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、炭素数2〜20のアルキルチオアルキル基、炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜20のアリールアルキルチオ基、炭素数7〜20のアリールチオアルキル基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、炭素数6〜20のアリールスルホニル基、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基で2置換されたアミノ基、シアノ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基である請求項1〜7のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。 R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, or an aryloxy having 6 to 20 carbon atoms. Group, arylalkyloxy group having 7 to 20 carbon atoms, aryloxyalkyl group having 7 to 20 carbon atoms, alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, alkylthioalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, arylthio group having 6 to 20 carbon atoms Group, arylalkylthio group having 7 to 20 carbon atoms, arylthioalkyl group having 7 to 20 carbon atoms, alkylsulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms, arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms, alkyl having 1 to 20 carbon atoms The group according to any one of claims 1 to 7, which is at least one group selected from the group consisting of a group or an amino group disubstituted by an aryl group having 6 to 20 carbon atoms and a cyano group. Compound (I) or (II) as described above. 3及びR4が、それぞれ独立に、下記式(III)又は式(IV)で表される基であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。
Figure 2008105967
[式中、Arは置換基を有していてもよいアリール基を表し、Q及びQが、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基、叉はシアノ基を表し、pは1〜3の整数を表す。]
R 3 and R 4 are each independently a group represented by the following formula (III) or formula (IV), wherein the compound (I) or ( II).
Figure 2008105967
[In the formula, Ar represents an aryl group which may have a substituent, and Q 1 and Q 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. Represents an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or a cyano group, and p represents an integer of 1 to 3. ]
3及びR4が、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基である請求項1〜8のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。 R < 3 > and R < 4 > are respectively independently a hydrogen atom, a C1-C20 alkyl group, and a C1-C20 alkoxy group, The compound (I) in any one of Claims 1-8 or ( II). 及びQが、水素原子で、Arが置換基を有するベンゼン環である請求項1〜7及び9のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。 Q < 1 > and Q < 2 > are hydrogen atoms and Ar is a benzene ring having a substituent, Compound (I) or (II) according to any one of claims 1 to 7 and 9. −(A)m−が、−N(Y1)−、−O−、−C(Y1)(Y2)−、−Si(Y1)(Y2)−、−S−、−SO−、−SO2−、−Se−からなる群から選ばれる少なくとも1種の基である請求項1〜11のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。[但し、Y1及びY2はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。] -(A) m- is -N (Y1)-, -O-, -C (Y1) (Y2)-, -Si (Y1) (Y2)-, -S-, -SO-, -SO2-. The compound (I) or (II) according to any one of claims 1 to 11, which is at least one group selected from the group consisting of -Se-. [However, Y1 and Y2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. ] −(A)m−が、−S−である請求項1〜12のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。 -(A) m- is -S-, Compound (I) or (II) according to any one of claims 1 to 12. a+b=2である請求項1〜13のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。 The compound (I) or (II) according to any one of claims 1 to 13, wherein a + b = 2. m=1である請求項1〜14のいずれかに記載の化合物(I)叉は(II)。 The compound (I) or (II) according to any one of claims 1 to 14, wherein m = 1. 1及びR2が、それぞれ独立にカルボキシル基又はその塩で、R3及びR4が、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基叉は請求項9に記載の式(III)で表される基で、Aが、−S−である請求項1〜15のいずれかに記載の化合物(I)又は(II)。 R 1 and R 2 are each independently a carboxyl group or a salt thereof, and R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or a claim The compound (I) or (II) according to any one of claims 1 to 15, wherein A is -S- in the group represented by formula (III) according to item 9. 金属原子がFe、Ru又はOsである請求項1〜2及び5〜16のいずれかに記載の化合物(I)。 The compound (I) according to any one of claims 1 to 2 and 5 to 16, wherein the metal atom is Fe, Ru or Os. 請求項1〜2及び5〜17のいずれかに記載の化合物(I)を含む光増感色素。 The photosensitizing dye containing the compound (I) in any one of Claims 1-2 and 5-17. 導電性基板、及び請求項18に記載の光増感色素を吸着させた半導体微粒子層を含む光電変換素子。 A photoelectric conversion element comprising a conductive substrate and a semiconductor fine particle layer on which the photosensitizing dye according to claim 18 is adsorbed. 請求項19に記載の光電変換素子、電荷移動層及び対極を含む光電気化学電池。




A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion device according to claim 19, a charge transfer layer, and a counter electrode.




JP2006288482A 2006-10-24 2006-10-24 Compound, photoelectric transducer and photoelectrochemical cell Pending JP2008105967A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006288482A JP2008105967A (en) 2006-10-24 2006-10-24 Compound, photoelectric transducer and photoelectrochemical cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006288482A JP2008105967A (en) 2006-10-24 2006-10-24 Compound, photoelectric transducer and photoelectrochemical cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008105967A true JP2008105967A (en) 2008-05-08

Family

ID=39439622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006288482A Pending JP2008105967A (en) 2006-10-24 2006-10-24 Compound, photoelectric transducer and photoelectrochemical cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008105967A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012104230A (en) * 2010-11-05 2012-05-31 Sekisui Chem Co Ltd Metal oxide semiconductor electrode and dye-sensitized solar cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012104230A (en) * 2010-11-05 2012-05-31 Sekisui Chem Co Ltd Metal oxide semiconductor electrode and dye-sensitized solar cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008266639A (en) Compound, photoelectric transducer and photoelectrochemical cell
US7943849B2 (en) Photoelectric conversion device
JP2007073505A (en) Photoelectric conversion element
JP2008174734A (en) Compound, photoelectric transfer element, and photoelectrochemical cell
JP4999334B2 (en) Dye compound, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell using the compound
JP2010529226A (en) Novel organic dye and method for producing the same
TWI472512B (en) Noble ruthenium-type sensitizer and method of preparing the same
JP2008071535A (en) Photoelectric conversion element and its manufacturing method
JP2008266634A (en) Compound, photoelectric transducer and photoelectrochemical battery
JP2007112987A (en) Compound, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell
JP2007197424A (en) Compound, photoelectric converter and photoelectrochemical cell
JP5725459B2 (en) SQUARYLIUM DYES, DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS, AND PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICES USING THE DYES
WO2007072970A1 (en) Compound, photoelectric converter and photoelectrochemical cell
JP2007063266A (en) Compound, photoelectric transducing element, and photoelectrochemical cell
JP5620081B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion element
JP2007149652A (en) Photoelectrochemical battery
US20170140879A1 (en) Loading method, loaded body and photoelectric conversion element
JP2007217581A (en) Cyclic compound
JP2008147154A (en) Photoelectrochemical cell
JP2002261310A (en) Manufacturing method for titanium oxide fine particles, photoelectric conversion element and photocell
JP6253167B2 (en) Photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell, ruthenium complex dye and dye solution
JP4497395B2 (en) Method for producing photoelectric conversion element and photoelectric conversion element
JP2008105967A (en) Compound, photoelectric transducer and photoelectrochemical cell
JP2002246620A (en) Photoelectric conversion element and photocell and method of manufacturing them
JP2009242379A (en) Conjugated compound, and photoelectric transducer, photoelectrochemical cell and photoelectric transducer electrolyte each using the conjugated compound

Legal Events

Date Code Title Description
RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20080201

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20080515