JP2009238610A - Material for photoelectric conversion element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material for a photoelectric conversion element made by using compounds with a high sensitizing effect and excellent in an absorption property and chronological stability. <P>SOLUTION: The material for the photoelectric conversion element is structured by using compounds of formula [1]. In the formula, R<SB>1</SB>, R<SB>2</SB>and R<SB>3</SB>, R<SB>4</SB>are denote alkylene groups forming 5-membered rings or 6-membered rings by coupling with each other, and Z<SB>1</SB>denotes a bivalent coupling group. R<SB>5</SB>, R<SB>6</SB>, R<SB>7</SB>, R<SB>8</SB>denote a hydrogen atom, alkyl group, aryl group, halogen atom, or cyano group. R<SB>9</SB>and R<SB>10</SB>denotes a hydrogen atom or an alkyl group. R<SB>11</SB>as well as R<SB>12</SB>is a substituent on an aromatic hydrocarbon residual, and denotes a hydrogen atom, alkyl group, alkoxy group, or halogen atom. R<SB>13</SB>is a substituent selected from a carboxyl group, alkyl group, aryl group, aralkyl group, or a heterocyclic substituent; and R<SB>14</SB>is a substituent selected from an alkyl group, aryl group, aralkyl group, or heterocyclic substituent. If both R<SB>13</SB>and R<SB>14</SB>are alkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, or heterocyclic substituent, at least either R<SB>13</SB>or R<SB>14</SB>has a carboxyl group as a substituent. Y<SB>1</SB>is a bivalent residual forming a nitrogen-content heterocyclic ring by coupling with carbonyl carbon and methine carbon, and has at least one carboxyl group as a substituent. 'l' and m denote 0 or 1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光電変換素子用材料に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion element material.

光を電気エネルギーに変換する素子は、フォトダイオード、光センサー、太陽電池等に使用されている。近年、大量の化石燃料の使用で引き起こされるCO2濃度増加による地球温暖化、さらに人口増加に伴うエネルギー需要の増大は、人類の存亡にまで関わる問題と認識されている。そのため、無限で有害物質を発生しない太陽光の利用を目的として、光電変換素子を用いた太陽電池が精力的に研究されている。 Elements that convert light into electrical energy are used in photodiodes, photosensors, solar cells, and the like. In recent years, global warming due to the increase in CO 2 concentration caused by the use of a large amount of fossil fuel, and the increase in energy demand accompanying population increase are recognized as problems related to the existence of human beings. Therefore, a solar cell using a photoelectric conversion element has been energetically studied for the purpose of using sunlight that is infinite and does not generate harmful substances.

太陽電池として実用化されているものには、住宅用の単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン及びテルル化カドミウムやセレン化インジウム銅等の無機系太陽電池が挙げられる。しかしながら、シリコン系太陽電池では、非常に純度の高い材料が要求され、精製の工程が複雑でプロセス数が多く、製造コストが高いという問題があった。それ以外にも、無機系太陽電池には軽量化の要求もあり、ユーザーへのペイバックが長い点でも不利であり、普及には問題があった。   Examples of solar cells that have been put into practical use include residential single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, and inorganic solar cells such as cadmium telluride and indium copper selenide. However, silicon-based solar cells require materials with very high purity, have a problem that the purification process is complicated, the number of processes is large, and the manufacturing cost is high. In addition, inorganic solar cells also have a demand for weight reduction, which is disadvantageous in that payback to users is long, and there has been a problem in spreading.

その一方で、有機材料を使う有機系太陽電池も多く提案されている。有機系太陽電池には、p型有機半導体と仕事関数の小さい金属を接合させるショットキー型光電変換素子、p型有機半導体とn型無機半導体、またはp型有機半導体と電子受容性有機化合物を接合させるヘテロ接合型光電変換素子等が使用されている。利用される有機半導体は、クロロフィル、ペリレン等の合成色素や顔料、ポリアセチレン等の導電性高分子材料またはそれらの複合材料等である。これらの有機系太陽電池は低コスト、大面積化が容易等の長所もあるが、変換効率が1%以下と低いものが多く、また、耐久性も悪いという問題もあった。   On the other hand, many organic solar cells using organic materials have been proposed. For organic solar cells, a Schottky photoelectric conversion element that joins a p-type organic semiconductor and a metal having a low work function, a p-type organic semiconductor and an n-type inorganic semiconductor, or a p-type organic semiconductor and an electron-accepting organic compound. A heterojunction photoelectric conversion element or the like is used. Organic semiconductors used are synthetic dyes and pigments such as chlorophyll and perylene, conductive polymer materials such as polyacetylene or composite materials thereof. Although these organic solar cells have advantages such as low cost and easy area enlargement, they often have conversion efficiency as low as 1% or less and also have poor durability.

こうした状況の中で、良好な変換効率を示す有機系太陽電池がスイスのグレッツェル博士らによって報告され、色素増感型太陽電池あるいはグレッツェル型太陽電池と呼ばれている(例えば、非特許文献1参照)。色素増感型太陽電池では、増感色素が担持された半導体層が導電性基板上に設けられている半導体電極を作用電極として用いた光電変換素子が使用されている。半導体電極自体は可視光領域の光電変換能を持たないが、可視光領域に吸収波長を有する増感色素を担持させることにより、半導体電極の光電変換能を可視領域にまで拡大することができ、可視光成分の多い太陽光を有効に電気エネルギーへ変換することができる。   Under such circumstances, an organic solar cell exhibiting good conversion efficiency has been reported by Dr. Gretzell of Switzerland, and is called a dye-sensitized solar cell or a Gretzel solar cell (for example, see Non-Patent Document 1). ). In a dye-sensitized solar cell, a photoelectric conversion element using a semiconductor electrode in which a semiconductor layer carrying a sensitizing dye is provided on a conductive substrate is used as a working electrode. Although the semiconductor electrode itself does not have photoelectric conversion ability in the visible light region, by carrying a sensitizing dye having an absorption wavelength in the visible light region, the photoelectric conversion ability of the semiconductor electrode can be expanded to the visible region, Sunlight with many visible light components can be effectively converted into electrical energy.

グレッツェル博士らが増感色素として使用しているルテニウム錯体は資源的制約があり、この色素増感型太陽電池が実用化された場合には、その供給が危ぶまれている。増感色素を資源的制約の少ない有機色素へ変更することができれば、この問題は解決できる。有機色素としては、例えば、メロシアニン色素、シアニン色素、9−フェニルキサンテン系色素が報告されている(例えば、特許文献1〜3参照)。しかしながら、これらの有機色素は半導体層への吸着性が悪く、高い増感効果を得ることができていない。また、光電変換素子の保存中に、半導体層に担持された有機色素が経時的に電解液中に溶出するため、経時安定性が低いという問題があった。より高い増感効果を得ることが可能な有機色素も開示されているが、やはり経時安定性には問題があった(例えば、特許文献4〜5参照)。   The ruthenium complex used by Dr. Gretzell et al. As a sensitizing dye has limited resources, and if this dye-sensitized solar cell is put to practical use, its supply is in danger. This problem can be solved if the sensitizing dye can be changed to an organic dye with less resource constraints. As organic dyes, for example, merocyanine dyes, cyanine dyes, and 9-phenylxanthene dyes have been reported (for example, see Patent Documents 1 to 3). However, these organic dyes have poor adsorptivity to the semiconductor layer, and a high sensitization effect cannot be obtained. Further, since the organic dye supported on the semiconductor layer elutes into the electrolytic solution over time during storage of the photoelectric conversion element, there is a problem that stability with time is low. An organic dye capable of obtaining a higher sensitizing effect is also disclosed, but there is still a problem in stability over time (see, for example, Patent Documents 4 to 5).

最近、増感効果が高く、経時安定性にも優れた有機色素が開示されたが、実用的な耐久性を備えた色素増感型太陽電池を製造する観点からは、さらなる経時安定性が求められており、開示されている有機色素では未だ不十分な経時安定性しか得られていない(例えば、特許文献6〜7参照)。
特開平11−238905号公報 特開2001−76773号公報 特開平10−92477号公報 特開2002−164089号公報 特開2004−95450号公報 特開2004−200068号公報 特開2005−19252号公報 Brian O’Regan & Michael Graetzel、”A low−cost, high−efficiency solar cell based on dye−sensitized colloidal TiO2 films”、1991年、353、p.737−740
Recently, an organic dye having a high sensitizing effect and excellent stability over time has been disclosed. From the viewpoint of producing a dye-sensitized solar cell having practical durability, further stability over time is required. However, the disclosed organic dyes still have insufficient temporal stability (see, for example, Patent Documents 6 to 7).
JP 11-238905 A JP 2001-76773 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-92477 JP 2002-164089 A JP 2004-95450 A JP 2004-200068 A JP 2005-19252 A Brian O'Regan & Michael Graetzel, "A low-cost, high-efficiency solar cell based on dyed TiO2 films", 1991, 353, p. 737-740

本発明の課題は、増感効果が高く、吸着性と経時安定性にも優れた化合物を用いてなる光電変換素子用材料を提供することである。   An object of the present invention is to provide a material for a photoelectric conversion element using a compound having a high sensitizing effect and excellent in adsorptivity and stability over time.

一般式[I]または[II]で示される化合物の少なくとも一種を用いることを特徴とする光電変換素子用材料によって、課題を解決することができた。   The problem could be solved by a material for a photoelectric conversion element using at least one of the compounds represented by the general formula [I] or [II].

Figure 2009238610
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一般式[I]において、R1とR2、R3とR4はそれぞれ両者で連結して5員環または6員環を形成するアルキレン残基を示し、Z1は二価の連結基を示す。R5、R6、R7、R8は、水素原子、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子またはシアノ基を示す。R9、R10は、水素原子またはアルキル基を示す。R11、R12は、芳香族炭化水素残基上の置換基であり、水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子を示す。R13はカルボキシル基、アルキル基、アリール基、アラルキル基またはヘテロ環置換基の中から選ばれる置換基であり、R14はアルキル基、アリール基、アラルキル基またはヘテロ環置換基の中から選ばれる置換基であり、R13とR14が共にアルキル基、アリール基、アラルキル基またはヘテロ環置換基の場合は、少なくともR13とR14のどちらか一方がカルボキシル基を置換基として有する。Y1はカルボニル炭素とメチン炭素に連結して含窒素複素環を形成する二価の残基であり、少なくも1個のカルボキシル基を置換基として有する。lとmは、0または1を示す。 In the general formula [I], R 1 and R 2 , R 3 and R 4 are each bonded to form an alkylene residue which forms a 5-membered or 6-membered ring, and Z 1 represents a divalent linking group. Show. R 5 , R 6 , R 7 and R 8 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a halogen atom or a cyano group. R 9 and R 10 represent a hydrogen atom or an alkyl group. R 11 and R 12 are substituents on the aromatic hydrocarbon residue and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom. R 13 is a substituent selected from a carboxyl group, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or a heterocyclic substituent, and R 14 is selected from an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or a heterocyclic substituent. When R 13 and R 14 are both an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or a heterocyclic substituent, at least one of R 13 and R 14 has a carboxyl group as a substituent. Y 1 is a divalent residue that forms a nitrogen-containing heterocycle by linking to a carbonyl carbon and a methine carbon, and has at least one carboxyl group as a substituent. l and m each represents 0 or 1;

Figure 2009238610
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一般式[II]において、R15とR16、R17とR18はそれぞれ両者で連結して5員環または6員環を形成するアルキレン残基を示し、Z2は二価の連結基を示す。R19、R20、R21、R22は水素原子、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、またはシアノ基を示す。R23、R24は水素原子またはアルキル基を示す。R25、R26は芳香族炭化水素残基上の置換基であり、水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子を示す。R27はカルボキシル基、アルキル基、アリール基、アラルキル基またはヘテロ環置換基の中から選ばれる置換基であり、R28はアルキル基、アリール基、アラルキル基またはヘテロ環置換基の中から選ばれる置換基であり、R27とR28が共にアルキル基、アリール基、アラルキル基またはヘテロ環置換基の場合は、少なくともR27とR28のどちらか一方がカルボキシル基を置換基として有する。X1は電子吸引性の置換基を示す。nとpは、0または1を示す。 In the general formula [II], R 15 and R 16 , R 17 and R 18 are linked together to form a 5- or 6-membered alkylene residue, and Z 2 represents a divalent linking group. Show. R 19 , R 20 , R 21 and R 22 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a halogen atom or a cyano group. R 23 and R 24 represent a hydrogen atom or an alkyl group. R 25 and R 26 are substituents on the aromatic hydrocarbon residue and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom. R 27 is a substituent selected from a carboxyl group, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or a heterocyclic substituent, and R 28 is selected from an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or a heterocyclic substituent. When R 27 and R 28 are both alkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, or heterocyclic substituents, at least one of R 27 and R 28 has a carboxyl group as a substituent. X 1 represents an electron-withdrawing substituent. n and p represent 0 or 1.

一般式[I]または[II]で示される化合物は、メロシアニン色素に分類される化合物であり、増感効果が高い。メロシアニン色素は、分子内にドナー性の置換基を有するユニットと、アクセプター性の置換基を有するユニットとを共役二重結合で連結した構造を有する。メロシアニン色素を半導体層の増感色素として使用する場合には、メロシアニン色素のアクセプターユニット上に半導体層との吸着性を促進する酸性基を導入することが一般的である。しかし、その吸着性は実用的見地からみて不十分であり、光電変換素子の経時保存時に電解液中に増感色素が溶出する問題があった。本発明で示されるように、一対のドナーユニット/アクセプターユニットから構成されるメロシアニン色素の2分子を二価の連結基(Z1、Z2)で連結した色素を使用することにより、増感色素の溶出を効果的に防止できることが判明した。一般式[I]または[II]で示される化合物は、1分子内に半導体層への吸着性を促進する酸性基を少なくとも2個有しており、効率的に半導体層に吸着される。特定構造のドナーユニットと酸性基を組み合わせることにより、経時保存時の増感色素の溶出軽減と高変換効率を兼ね備えた光電変換素子を製造することができる。 The compound represented by the general formula [I] or [II] is a compound classified as a merocyanine dye and has a high sensitizing effect. The merocyanine dye has a structure in which a unit having a donor substituent in a molecule and a unit having an acceptor substituent are connected by a conjugated double bond. When a merocyanine dye is used as a sensitizing dye for a semiconductor layer, it is common to introduce an acidic group that promotes adsorption to the semiconductor layer onto the acceptor unit of the merocyanine dye. However, the adsorptivity is insufficient from a practical point of view, and there is a problem that the sensitizing dye is eluted in the electrolytic solution when the photoelectric conversion element is stored over time. As shown in the present invention, sensitization is achieved by using a dye in which two molecules of a merocyanine dye composed of a pair of donor unit / acceptor unit are connected by a divalent linking group (Z 1 , Z 2 ). It has been found that the elution of the dye can be effectively prevented. The compound represented by the general formula [I] or [II] has at least two acidic groups that promote the adsorptivity to the semiconductor layer in one molecule, and is efficiently adsorbed on the semiconductor layer. By combining a donor unit having a specific structure and an acidic group, a photoelectric conversion element having both reduced elution of a sensitizing dye during storage with time and high conversion efficiency can be produced.

以下、本発明を詳細に説明する。本発明は、一般式[I]または[II]で示される化合物を増感色素として用いてなる光電変換素子用材料である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present invention is a photoelectric conversion element material using a compound represented by the general formula [I] or [II] as a sensitizing dye.

一般式[I]と一般式[II]において、R1とR2、R3とR4、R15とR16、R17とR18は、連結して5員環または6員環を形成するアルキレン残基である。その具体例としては、トリメチレン基またはテトラメチレン基を挙げることができる。 In general formula [I] and general formula [II], R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 15 and R 16 , R 17 and R 18 are linked to form a 5-membered or 6-membered ring. Is an alkylene residue. Specific examples thereof include a trimethylene group and a tetramethylene group.

1、Z2の具体例としては、1,4−フェニレン基、4,4′−ビフェニレン基、1,5−ナフタレン基、1,6−ピレニレン基等の2価のアリーレン基、エチレン基、1,3−プロピレン基等のアルキレン基、または1,2−ジフェニルエチレン−4,4′−ジイル基、トランススチルベン−4,4′−ジイル基、1,4−ジスチリルベンゼン−4′,4″−ジイル基等の二価の炭化水素残基を挙げることができる。 Specific examples of Z 1 and Z 2 include 1,4-phenylene group, 4,4′-biphenylene group, 1,5-naphthalene group, 1,6-pyrenylene group and other divalent arylene groups, ethylene group, An alkylene group such as 1,3-propylene group, or 1,2-diphenylethylene-4,4′-diyl group, transstilbene-4,4′-diyl group, 1,4-distyrylbenzene-4 ′, 4 A divalent hydrocarbon residue such as a “-diyl group” can be mentioned.

これ以外の二価の連結基としては、式(1)〜(17)を挙げることができるが、無論、これらに限定されるものではない。   Other divalent linking groups may include formulas (1) to (17), but are not limited thereto.

Figure 2009238610
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5、R6、R7、R8、R19、R20、R21、R22の具体例としては、水素原子の他に、メチル基、エチル基、イソプロピル基等のアルキル基、フェニル基、1−ナフチル基等のアリール基、塩素、臭素等のハロゲン原子、シアノ基を挙げることができる。 Specific examples of R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 include hydrogen groups, alkyl groups such as methyl, ethyl, and isopropyl groups, phenyl groups , Aryl groups such as 1-naphthyl group, halogen atoms such as chlorine and bromine, and cyano groups.

9、R10、R23、R24の具体例としては、水素原子またはメチル基、エチル基、イソプロピル基等のアルキル基を挙げることができる。 Specific examples of R 9 , R 10 , R 23 , and R 24 include a hydrogen atom or an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, and an isopropyl group.

11、R12、R25、R26の具体例としては、水素原子の他に、メチル基、エチル基、n−ブチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、n−ブトキシ基等のアルコキシ基、または塩素、臭素等のハロゲン原子を挙げることができる。 Specific examples of R 11 , R 12 , R 25 , and R 26 include hydrogen atoms, alkyl groups such as methyl, ethyl, and n-butyl groups, methoxy groups, ethoxy groups, and n-butoxy groups. There can be mentioned an alkoxy group or a halogen atom such as chlorine or bromine.

13、R14、R27、R28の具体例としては、カルボキシル基の他に、メチル基、エチル基、イソプロピル基等のアルキル基、フェニル基、1−ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基、2−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ベンゾチアゾリル基等のヘテロ環置換基を挙げることができる。R13とR14、R27とR28が共にアルキル基、アリール基、アラルキル基、ヘテロ環置換基の場合には、少なくともR13とR14、R27とR28のどちらか一方がカルボキシル基を置換基として有する。 Specific examples of R 13 , R 14 , R 27 and R 28 include a carboxyl group, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group and an isopropyl group, an aryl group such as a phenyl group and a 1-naphthyl group, and a benzyl group. And heterocyclic substituents such as aralkyl groups such as phenethyl group, 2-pyridyl group, 4-pyridyl group and 2-benzothiazolyl group. When R 13 and R 14 , R 27 and R 28 are both alkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, and heterocyclic substituents, at least one of R 13 and R 14 , R 27 and R 28 is a carboxyl group As a substituent.

1とカルボニル炭素及びメチン炭素が連結して形成する含窒素複素環基の具体例としては、4−オキソ−2−チオキソ−3−チアゾリジン−5,5−ジイル基、2,4−ジオキソイミダゾリジン−5,5−ジイル基、4−オキソ−2−チオキソ−イミダゾリジン−5,5−ジイル基、5−オキソ−2−ピラゾリン−4,4−ジイル基等が挙げられ、これらの環は、少なくとも1個のカルボキシメチル基、2−カルボキシエチル基、3−カルボキシ−1−プロピル基等のカルボキシル基ないしカルボキシル基含有残基で置換されているものとする。 Specific examples of the nitrogen-containing heterocyclic group formed by linking Y 1 with a carbonyl carbon and a methine carbon include 4-oxo-2-thioxo-3-thiazolidine-5,5-diyl group, 2,4-dioxo Imidazolidine-5,5-diyl group, 4-oxo-2-thioxo-imidazolidine-5,5-diyl group, 5-oxo-2-pyrazolin-4,4-diyl group, etc., and these rings Is substituted with a carboxyl group or carboxyl group-containing residue such as at least one carboxymethyl group, 2-carboxyethyl group, 3-carboxy-1-propyl group.

1の具体例としては、シアノ基、アシル基、パーフルオロアルキル基、ニトロ基、トリフルオロアセチル基、置換スルホニル基等が挙げられるが、その中でも特にシアノ基が好ましい。 Specific examples of X 1 include a cyano group, an acyl group, a perfluoroalkyl group, a nitro group, a trifluoroacetyl group, a substituted sulfonyl group, etc. Among them, a cyano group is particularly preferable.

1とZ2に連結する二つの置換インドリン残基は、同一構造であっても異種構造であってもよい。lとmは、0または1を示す。nとpは、0または1を示す。l、m、n、pは同一数であっても異なる数であってもよい。 The two substituted indoline residues linked to Z 1 and Z 2 may be the same structure or different structures. l and m each represents 0 or 1; n and p represent 0 or 1. l, m, n, and p may be the same number or different numbers.

次に、本発明の一般式[I]の化合物の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。   Next, specific examples of the compound of the general formula [I] according to the present invention will be given, but the present invention is not limited thereto.

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次に、本発明の一般式[II]の化合物の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。   Next, specific examples of the compound of the general formula [II] of the present invention will be given, but the present invention is not limited thereto.

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本発明において、光電変換素子は、導電性基板、その導電性基板上に設けられた増感色素が担持された半導体層、電荷移動層及び対極からなる。光電変換素子用材料とは、この光電変換素子を構成する部材であり、例えば、増感色素、増感色素が担持された半導体層、増感色素が担持された半導体層を導電性基板上に設けた半導体電極、増感色素が担持された半導体層を導電性基板上に設けた半導体電極と電荷移動層との積層体、該積層体にさらに対極を貼り合わせた積層体、増感色素を含有した電荷移動層等である。   In the present invention, the photoelectric conversion element includes a conductive substrate, a semiconductor layer on which the sensitizing dye provided on the conductive substrate is supported, a charge transfer layer, and a counter electrode. The material for the photoelectric conversion element is a member constituting the photoelectric conversion element. For example, the sensitizing dye, the semiconductor layer carrying the sensitizing dye, and the semiconductor layer carrying the sensitizing dye on the conductive substrate. A semiconductor electrode provided with a semiconductor layer provided with a sensitizing dye and a semiconductor layer provided on a conductive substrate and a charge transfer layer; a laminate obtained by further bonding a counter electrode to the laminate; and a sensitizing dye And a charge transfer layer contained therein.

導電性基板は、金属のように支持体そのものに導電性があるもの、または表面に導電剤を含む表面導電層を有するガラスあるいはプラスチックの支持体を用いることができる。後者の場合、導電剤としては白金、金、銀、銅、アルミニウム等の金属、炭素、あるいはインジウム−スズ複合酸化物(以降「ITO」と略記する)、フッ素をドーピングした酸化スズ等の金属酸化物(以降「FTO」と略記する)等が挙げられる。表面導電層の抵抗を下げる目的で、金属リード線を用いてもよい。金属リード線の材質はアルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属が挙げられる。金属リード線を用いる場合には、ガラスやプラスチック等の支持体に蒸着、スパッタリング、圧着等で金属リード線を設置した後に表面導電層を設けても、支持体に表面導電層を設けた後に金属リード線を設置してもよい。導電性基板は、光を10%以上透過する透明性を有していることが好ましく、50%以上透過することがより好ましい。この中でも、ITOやFTOからなる表面導電層をガラス上に堆積した導電性ガラスが特に好ましい。   As the conductive substrate, a support having a conductive surface on its surface, such as metal, or a glass or plastic support having a surface conductive layer containing a conductive agent on the surface can be used. In the latter case, the conductive agent is a metal oxide such as platinum, gold, silver, copper, aluminum or the like, carbon or indium-tin composite oxide (hereinafter abbreviated as “ITO”), fluorine-doped tin oxide or the like. (Hereinafter abbreviated as “FTO”) and the like. For the purpose of reducing the resistance of the surface conductive layer, a metal lead wire may be used. Examples of the material of the metal lead wire include metals such as aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel. In the case of using a metal lead wire, even if a surface conductive layer is provided after the metal lead wire is placed on a support such as glass or plastic by vapor deposition, sputtering, crimping, etc., the metal after the surface conductive layer is provided on the support Lead wires may be installed. The conductive substrate preferably has a transparency that transmits light of 10% or more, and more preferably transmits 50% or more. Among these, conductive glass in which a surface conductive layer made of ITO or FTO is deposited on glass is particularly preferable.

半導体としては、シリコン、ゲルマニウムのような単体半導体、あるいは金属のカルコゲニドに代表される化合物半導体、またはペロブスカイト構造を有する化合物等を使用することができる。金属のカルコゲニドとしては、チタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、あるいはタンタルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマスの硫化物、カドミウム、鉛のセレン化物、カドミウムのテルル化物等が挙げられる。他の化合物半導体としては、亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム等のリン化物、ガリウム砒素、銅−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物等が好ましい。また、ペロブスカイト構造を有する化合物としては、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等が好ましい。   As the semiconductor, a single semiconductor such as silicon or germanium, a compound semiconductor typified by a metal chalcogenide, a compound having a perovskite structure, or the like can be used. Metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead, silver, antimony, Bismuth sulfide, cadmium, lead selenide, cadmium telluride and the like. Other compound semiconductors are preferably phosphides such as zinc, gallium, indium, cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide, and the like. As the compound having a perovskite structure, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate and the like are preferable.

本発明に用いられる半導体は、単結晶でも多結晶でもよい。変換効率としては単結晶が好ましいが、製造コスト、原材料確保等の点では多結晶が好ましく、その半導体の粒径は2nm以上、1μm以下であることが好ましい。   The semiconductor used in the present invention may be single crystal or polycrystalline. As the conversion efficiency, a single crystal is preferable, but a polycrystal is preferable in terms of manufacturing cost, securing raw materials, and the like, and the particle size of the semiconductor is preferably 2 nm or more and 1 μm or less.

導電性基板上に半導体層を形成する方法としては、半導体微粒子の分散液またはコロイド溶液を導電性基板上に塗布する方法、ゾル−ゲル法等がある。分散液の作製方法としては、前述のゾル−ゲル法、乳鉢等で機械的に粉砕する方法、ミルを使って粉砕しながら分散する方法、あるいは半導体を合成する際に溶媒中で微粒子として析出させ、そのまま使用する方法等が挙げられる。   As a method for forming a semiconductor layer on a conductive substrate, there are a method of applying a dispersion or colloidal solution of semiconductor fine particles on a conductive substrate, a sol-gel method, and the like. As a method for preparing the dispersion, the above-described sol-gel method, a method of mechanically pulverizing with a mortar, a method of dispersing while pulverizing using a mill, or a fine particle in a solvent when synthesizing a semiconductor is deposited. And a method of using it as it is.

機械的粉砕、あるいはミルを使用して粉砕して作製する分散液の場合、少なくとも半導体微粒子単独、あるいは半導体微粒子と樹脂の混合物を水あるいは有機溶剤に分散して調製される。使用される樹脂としては、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等によるビニル化合物の重合体や共重合体、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエステル樹脂、セルロースエステル樹脂、セルロースエーテル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。   In the case of a dispersion prepared by mechanical pulverization or pulverization using a mill, it is prepared by dispersing at least semiconductor fine particles alone or a mixture of semiconductor fine particles and a resin in water or an organic solvent. Resins used include polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, silicone resins, phenoxy resins, polysulfone resins, polyvinyl butyral resins, polyvinyl formal resins, polyester resins. , Cellulose ester resin, cellulose ether resin, urethane resin, phenol resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyimide resin and the like.

半導体微粒子を分散する溶媒としては、水、メタノール、エタノール、あるいはイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、あるいはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸エチル、酢酸エチル、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサン等のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒を挙げることができる。これらは単独、あるいは2種以上の混合溶媒として用いることができる。   Solvents for dispersing the semiconductor fine particles include alcohol solvents such as water, methanol, ethanol, and isopropyl alcohol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, and n-butyl acetate. Ester solvents, diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or ether solvents such as dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or amide solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone , Dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodine Halogenated hydrocarbon solvents such as debenzene or 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, Examples thereof include hydrocarbon solvents such as m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene. These can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

得られた分散液の塗布方法としては、ローラ法、ディップ法、エアーナイフ法、ブレード法、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン法、あるいはスプレー法を挙げることができる。   Examples of a method for applying the obtained dispersion include a roller method, a dip method, an air knife method, a blade method, a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, and a spray method. .

さらに、半導体層は、単層であっても多層であってもよく、目的に応じて設計される。多層の場合、各層において、半導体微粒子の粒径、半導体の種類、樹脂や添加剤の組成等を変えることができる。また、一度の塗布で膜厚が不足する場合には、多層塗布は有効な手段である。また、導電性基板の表面導電層と半導体層の境界、半導体層と電荷移動層の境界等、この素子における境界においては、各層の構成成分は相互に拡散、または混合していてもよい。   Furthermore, the semiconductor layer may be a single layer or a multilayer and is designed according to the purpose. In the case of multiple layers, the particle diameter of semiconductor fine particles, the type of semiconductor, the composition of resins and additives, and the like can be changed in each layer. In addition, when the film thickness is insufficient by a single application, the multilayer application is an effective means. In addition, at the boundary of this element such as the boundary between the surface conductive layer and the semiconductor layer of the conductive substrate and the boundary between the semiconductor layer and the charge transfer layer, the constituent components of each layer may be diffused or mixed with each other.

一般的に、半導体層の膜厚が増大するほど単位投影面積当たりの担持増感色素量も増えるために光の捕獲率が高くなるが、生成した電子の拡散距離も増えるために電荷の再結合も多くなってしまう。従って、半導体層の膜厚は0.1〜100μmが好ましく、1〜30μmがより好ましい。   In general, as the thickness of the semiconductor layer increases, the amount of supported sensitizing dye per unit projected area increases, so the light capture rate increases, but the diffusion distance of the generated electrons also increases, resulting in charge recombination. Will also increase. Therefore, the film thickness of the semiconductor layer is preferably 0.1 to 100 μm, and more preferably 1 to 30 μm.

半導体微粒子が導電性基板上に塗布された後、加熱処理をしてもしなくともよい。しかし、半導体微粒子同士の電子的コンタクト及び塗膜強度の向上や導電性基板との密着性向上の点から、加熱処理をした方が好ましい。さらに、マイクロ波照射、プレス処理あるいは電子線照射を行ってもよく、これらの処理は単独で行っても二種類以上行っても構わない。加熱処理の際、加熱温度は40〜700℃が好ましく、80〜600℃がより好ましい。また、加熱時間は5分〜50時間が好ましく、10分〜20時間がより好ましい。マイクロ波照射は、半導体電極の半導体層形成側から照射しても、裏側から照射しても構わない。照射時間には特に制限が無いが、1時間以内で行うことが好ましい。プレス処理は、9.8×106Pa以上が好ましく、9.8×107Pa以上がさらに好ましい。プレスする時間は特に制限が無いが、1時間以内で行うことが好ましい。 After the semiconductor fine particles are applied on the conductive substrate, heat treatment may or may not be performed. However, heat treatment is preferred from the viewpoints of electronic contact between semiconductor fine particles and improvement of coating film strength and adhesion with a conductive substrate. Furthermore, microwave irradiation, press treatment, or electron beam irradiation may be performed, and these treatments may be performed alone or in combination of two or more. In the heat treatment, the heating temperature is preferably 40 to 700 ° C, more preferably 80 to 600 ° C. The heating time is preferably 5 minutes to 50 hours, and more preferably 10 minutes to 20 hours. The microwave irradiation may be performed from the semiconductor layer forming side of the semiconductor electrode or from the back side. Although there is no restriction | limiting in particular in irradiation time, It is preferable to carry out within 1 hour. The press treatment is preferably 9.8 × 10 6 Pa or more, and more preferably 9.8 × 10 7 Pa or more. There is no particular limitation on the pressing time, but it is preferably performed within 1 hour.

半導体微粒子は多くの増感色素を吸着できるように表面積の大きなものが好ましい。このため半導体層を導電性基板上に塗設した状態での表面積は、投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、100倍以上であることがより好ましい。   The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many sensitizing dyes can be adsorbed. For this reason, the surface area of the semiconductor layer coated on the conductive substrate is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more the projected area.

半導体層に増感色素を担持させる方法としては、増感色素溶液中あるいは増感色素分散液中に半導体微粒子を含有する作用電極を浸漬する方法、増感色素溶液あるいは分散液を半導体層に塗布して吸着させる方法を用いることができる。前者の場合、浸漬法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法等を用いることができ、後者の場合は、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン法、スプレー法等を用いることができる。   As a method for supporting the sensitizing dye in the semiconductor layer, a method in which a working electrode containing semiconductor fine particles is immersed in a sensitizing dye solution or a sensitizing dye dispersion, or a sensitizing dye solution or dispersion is applied to the semiconductor layer. Then, a method of adsorbing can be used. In the former case, dipping method, dipping method, roller method, air knife method, etc. can be used, and in the latter case, wire bar method, slide hopper method, extrusion method, curtain method, spin method, spray method, etc. Can be used.

増感色素を担持させる際に、縮合剤を併用してもよい。縮合剤は、無機物表面に物理的あるいは化学的に増感色素を結合すると思われる触媒的作用をするもの、または化学量論的に作用し、化学平衡を有利に移動させるものの何れであってもよい。さらに、縮合助剤としてチオール、あるいはヒドロキシ化合物を添加してもよい。   In carrying the sensitizing dye, a condensing agent may be used in combination. The condensing agent may be either a catalyst that seems to physically or chemically bind the sensitizing dye to the inorganic surface, or a substance that acts stoichiometrically to favorably shift the chemical equilibrium. Good. Furthermore, a thiol or a hydroxy compound may be added as a condensation aid.

増感色素を溶解、あるいは分散する溶媒は、水、メタノール、エタノール、あるいはイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、あるいはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸エチル、酢酸エチル、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキソラン、あるいはジオキサン等のエーテル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒を挙げることができ、これらは単独、あるいは2種以上の混合として用いることができる。   Solvents that dissolve or disperse the sensitizing dye are water, methanol, ethanol, alcohol solvents such as isopropyl alcohol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, or n acetate. Ester solvents such as butyl, ether solvents such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran (THF), dioxolane, or dioxane, nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, N, N-dimethylformamide, N, N -Amide solvents such as dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chloroform Zen, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, or halogenated hydrocarbon solvents such as 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, Examples include hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene, and these are used alone or as a mixture of two or more. be able to.

これらを用い、増感色素を担持させる際の温度としては、−50℃以上、200℃以下が好ましい。また、増感色素の担持は攪拌しながら行っても構わない。攪拌方法としては、スターラー、ボールミル、ペイントコンディショナー、サンドミル、アトライター、ディスパーザー、あるいは超音波分散等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。担持に要する時間は、5秒以上1000時間以下が好ましく、10秒以上500時間以下がより好ましく、1分以上150時間以下がさらに好ましい。   The temperature at which these are used and the sensitizing dye is supported is preferably -50 ° C or higher and 200 ° C or lower. The sensitizing dye may be supported while stirring. Examples of the stirring method include, but are not limited to, a stirrer, a ball mill, a paint conditioner, a sand mill, an attritor, a disperser, and ultrasonic dispersion. The time required for loading is preferably from 5 seconds to 1000 hours, more preferably from 10 seconds to 500 hours, and even more preferably from 1 minute to 150 hours.

本発明では、一般式[I]あるいは一般式[II]で示される化合物を増感色素として半導体層に吸着する際、ステロイド系化合物を併用して、共吸着させても構わない。ステロイド系化合物の量は、増感色素1質量部に対して0.01〜1000質量部が好ましく、0.1〜100質量部がより好ましい。   In the present invention, when the compound represented by the general formula [I] or the general formula [II] is adsorbed on the semiconductor layer as a sensitizing dye, a steroidal compound may be used in combination and co-adsorbed. 0.01-1000 mass parts is preferable with respect to 1 mass part of sensitizing dye, and, as for the quantity of a steroid type compound, 0.1-100 mass parts is more preferable.

増感色素を担持させた後、あるいは増感色素とステロイド系化合物を共吸着させた後、光電変換素子の性能を向上させる目的で、4−t−ブチルピリジン、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の塩基性化合物、あるいはリン酸、リン酸エステル、アルキルリン酸、酢酸、プロピオン酸等の酸性化合物を含有する有機溶媒に浸漬処理しても構わない。塩基性化合物を添加すると、半導体層への吸着安定性の低い増感色素の場合、電解液へ溶出が起こりやすくなるが、一般式[I]または[II]で示される化合物は、半導体層への吸着安定性に優れているため、溶出は起こりにくく、光電変換素子の性能を効果的に向上させることができる。   In order to improve the performance of the photoelectric conversion element after supporting the sensitizing dye or after co-adsorbing the sensitizing dye and the steroidal compound, 4-t-butylpyridine, 2-picoline, 2,6- It may be dipped in an organic solvent containing a basic compound such as lutidine, or an acidic compound such as phosphoric acid, phosphoric acid ester, alkyl phosphoric acid, acetic acid or propionic acid. When a basic compound is added, in the case of a sensitizing dye having low adsorption stability to the semiconductor layer, elution tends to occur in the electrolytic solution, but the compound represented by the general formula [I] or [II] is added to the semiconductor layer. Therefore, elution is difficult to occur, and the performance of the photoelectric conversion element can be effectively improved.

電荷移動層としては、酸化還元対を有機溶媒に溶解した電解液、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体をポリマーマトリックスに含浸したゲル電解質、酸化還元対を含有する溶融塩、固体電解質、無機正孔輸送物質、有機正孔輸送物質等を用いることができる。   As the charge transfer layer, an electrolytic solution in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, a gel electrolyte in which a liquid in which a redox couple is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix, a molten salt containing a redox couple, a solid electrolyte, an inorganic A hole transport material, an organic hole transport material, or the like can be used.

電解液は、電解質、溶媒及び添加物から構成されることが好ましい。好ましい電解質はヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化カルシウム等の金属ヨウ化物−ヨウ素の組み合わせ、テトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の4級アンモニウム化合物のヨウ素塩−ヨウ素の組み合わせ、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、臭化カルシウム等の金属臭化物−臭素の組み合わせ、テトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド等の4級アンモニウム化合物の臭素塩−臭素の組み合わせ、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノン等が挙げられる。上述の電解質は単独の組み合わせであっても混合であってもよい。また、電解質として、室温で溶融状態の溶融塩を用いることもできる。この溶融塩を用いた場合は、特に溶媒を用いなくても構わない。   The electrolytic solution is preferably composed of an electrolyte, a solvent, and an additive. Preferred electrolytes are metal iodide-iodine combinations such as lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, and calcium iodide, and quaternary compounds such as tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, and imidazolium iodide. Iodine salt of ammonium compound-iodine combination, metal bromide-bromine combination such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide, calcium bromide, quaternary ammonium such as tetraalkylammonium bromide, pyridinium bromide Bromine-bromine combinations of compounds, metal complexes such as ferrocyanate-ferricyanate, ferrocene-ferricinium ion, sulfur compounds such as sodium polysulfide, alkylthiol-alkyldisulfide, viologen Dye, hydroquinone - quinones, and the like. The above-mentioned electrolytes may be a single combination or a mixture. Further, a molten salt in a molten state at room temperature can be used as the electrolyte. When this molten salt is used, it is not necessary to use a solvent.

電解液における電解質濃度は、0.05〜20Mが好ましく、0.1〜15Mがさらに好ましい。電解液に用いる溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒、3−メチル−2−オキサゾリジノン等の複素環化合物、ジオキサン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等のアルコール系溶媒、アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の非プロトン性極性溶媒等が好ましい。また、4−t−ブチルピリジン、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の塩基性化合物を併用しても構わない。   The electrolyte concentration in the electrolytic solution is preferably 0.05 to 20M, and more preferably 0.1 to 15M. Solvents used for the electrolyte include carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, ether solvents such as dioxane, diethyl ether and ethylene glycol dialkyl ether, methanol, ethanol Alcohol solvents such as polypropylene glycol monoalkyl ether, nitrile solvents such as acetonitrile and benzonitrile, aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide and sulfolane are preferred. Further, basic compounds such as 4-t-butylpyridine, 2-picoline, and 2,6-lutidine may be used in combination.

電解質は、ポリマー添加、オイルゲル化剤添加、多官能モノマー類を含む重合、ポリマーの架橋反応等の手法によりゲル化させることもできる。ポリマー添加によりゲル化させる場合の好ましいポリマーとしては、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン等を挙げることができる。オイルゲル化剤添加によりゲル化させる場合の好ましいゲル化剤としては、ジベンジルデン−D−ソルビトール、コレステロール誘導体、アミノ酸誘導体、トランス−(1R,2R)−1,2−シクロヘキサンジアミのアルキルアミド誘導体、アルキル尿素誘導体、N−オクチル−D−グルコンアミドベンゾエート、双頭型アミノ酸誘導体、4級アンモニウム誘導体等を挙げることができる。   The electrolyte can also be gelled by techniques such as polymer addition, oil gelling agent addition, polymerization including polyfunctional monomers, and polymer crosslinking reaction. Preferable polymers in the case of gelation by polymer addition include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride and the like. Preferred gelling agents for gelation by adding an oil gelling agent include dibenzylden-D-sorbitol, cholesterol derivatives, amino acid derivatives, trans- (1R, 2R) -1,2-cyclohexanediamyl alkylamide derivatives, alkyls Examples include urea derivatives, N-octyl-D-gluconamide benzoate, double-headed amino acid derivatives, quaternary ammonium derivatives, and the like.

多官能モノマーによって重合する場合の好ましいモノマーとしては、ジビニルベンゼン、エチレングルコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等を挙げることができる。さらに、アクリルアミド、メチルアクリレート等のアクリル酸やα−アルキルアクリル酸から誘導されるエステル類やアミド類、マレイン酸ジメチル、フマル酸ジエチル等のマレイン酸やフマル酸から誘導されるエステル類、ブタジエン、シクロペンタジエン等のジエン類、スチレン、p−クロロスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウム等の芳香族ビニル化合物、ビニルエステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、含窒素複素環を有するビニル化合物、4級アンモニウム塩を有するビニル化合物、N−ビニルホルムアミド、ビニルスルホン酸、ビニリデンフルオライド、ビニルアルキルエーテル類、N−フェニルマレイミド等の単官能モノマーを含有してもよい。モノマー全量に占める多官能性モノマーは0.5〜70質量%が好ましく、1.0〜50質量%がより好ましい。   Preferred monomers for polymerization with a polyfunctional monomer include divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and the like. be able to. Furthermore, esters and amides derived from acrylic acid such as acrylamide and methyl acrylate and α-alkyl acrylic acid, esters derived from maleic acid and fumaric acid such as dimethyl maleate and diethyl fumarate, butadiene, cyclohexane and the like. Dienes such as pentadiene, aromatic vinyl compounds such as styrene, p-chlorostyrene and sodium styrene sulfonate, vinyl esters, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl compounds having a nitrogen-containing heterocyclic ring, vinyl having a quaternary ammonium salt A monofunctional monomer such as a compound, N-vinylformamide, vinylsulfonic acid, vinylidene fluoride, vinyl alkyl ethers, N-phenylmaleimide may be contained. 0.5-70 mass% is preferable and the polyfunctional monomer which occupies for the monomer whole quantity has more preferable 1.0-50 mass%.

上述のモノマーは、ラジカル重合によって重合することができる。本発明で使用できるゲル電解質用モノマーは、加熱、光、電子線あるいは電気化学的にラジカル重合することができる。架橋高分子が加熱によって形成される場合に使用される重合開始剤は、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等のアゾ系開始剤、ベンゾイルパーオキシド等の過酸化物系開始剤等が好ましい。これらの重合開始剤の添加量は、モノマー総量に対して、0.01〜20質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましい。   The above-mentioned monomers can be polymerized by radical polymerization. The monomer for gel electrolyte that can be used in the present invention can be radically polymerized by heating, light, electron beam or electrochemical. The polymerization initiator used when the crosslinked polymer is formed by heating is 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl-2 An azo initiator such as 2,2'-azobis (2-methylpropionate) and a peroxide initiator such as benzoyl peroxide are preferable. The addition amount of these polymerization initiators is preferably 0.01 to 20% by mass and more preferably 0.1 to 10% by mass with respect to the total amount of monomers.

ポリマーの架橋反応により電解質をゲル化させる場合、架橋反応に必要な反応性基を含有するポリマー及び架橋剤を併用することが望ましい。架橋可能な反応性基に好ましい例としては、ピリジン、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、トリアゾール、モルフォリン、ピペリジン、ピペラジン等の含窒素複素環を挙げることができ、好ましい架橋剤は、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アラルキル、スルホン酸エステル、酸無水物、酸クロリド、イソシアネート等の窒素原子に対して求電子反応可能な2官能以上の試薬を挙げることができる。   When the electrolyte is gelled by a polymer crosslinking reaction, it is desirable to use a polymer containing a reactive group necessary for the crosslinking reaction and a crosslinking agent in combination. Preferable examples of the crosslinkable reactive group include nitrogen-containing heterocycles such as pyridine, imidazole, thiazole, oxazole, triazole, morpholine, piperidine, piperazine, etc. Preferred crosslinking agents include alkyl halides, halogens Bifunctional or higher functional reagents capable of electrophilic reaction with nitrogen atoms such as aralkyl fluoride, sulfonic acid ester, acid anhydride, acid chloride, and isocyanate can be exemplified.

無機正孔輸送物質を電解質の代わりに用いる場合、ヨウ化銅、チオシアン化銅等をキャスト法、塗布法、スピンコート法、浸漬法、電解メッキ等の手法により電極内部に導入することができる。   When an inorganic hole transport material is used instead of the electrolyte, copper iodide, copper thiocyanide, or the like can be introduced into the electrode by a casting method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, electrolytic plating, or the like.

また、電解質の代わりに有機電荷輸送物質を用いることも可能である。電荷輸送物質には正孔輸送物質と電子輸送物質がある。前者の例としては、例えば特公昭34−5466号公報等に示されているオキサジアゾール類、特公昭45−555号公報等に示されているトリフェニルメタン類、特公昭52−4188号公報等に示されているピラゾリン類、特公昭55−42380号公報等に示されているヒドラゾン類、特開昭56−123544号公報等に示されているオキサジアゾール類、特開昭54−58445号公報に示されているテトラアリールベンジジン類、特開昭58−65440号公報、あるいは特開昭60−98437号公報に示されているスチルベン類等を挙げることができる。その中でも、本発明に使用される電荷輸送物質としては、特開昭60−24553号公報、特開平2−96767号公報、特開平2−183260号公報、並びに特開平2−226160号公報に示されているヒドラゾン類、特開平2−51162号公報、並びに特開平3−75660号公報に示されているスチルベン類が特に好ましい。また、これらは単独、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。   It is also possible to use an organic charge transport material instead of the electrolyte. Charge transport materials include hole transport materials and electron transport materials. Examples of the former include, for example, oxadiazoles disclosed in Japanese Patent Publication No. 34-5466, triphenylmethanes disclosed in Japanese Patent Publication No. 45-555, and Japanese Patent Publication No. 52-4188. Pyrazolines shown in the above, hydrazones shown in JP-B-55-42380, oxadiazoles shown in JP-A-56-123544, etc., JP-A-54-58445 And tetrasylbenzidines disclosed in JP-A No. 58-65440, and stilbenes disclosed in JP-A No. 60-98437. Among them, examples of the charge transport material used in the present invention are shown in JP-A-60-24553, JP-A-2-96767, JP-A-2-183260, and JP-A-2-226160. Particularly preferred are the hydrazones described, and the stilbenes shown in JP-A-2-51162 and JP-A-3-75660. Moreover, these can be used individually or in mixture of 2 or more types.

一方、電子輸送物質としては、例えばクロラニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン、あるいは1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキシド等がある。これらの電子輸送物質は単独、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。   On the other hand, examples of the electron transport material include chloranil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, 2,4 , 5,7-tetranitroxanthone, 2,4,8-trinitrothioxanthone, 1,3,7-trinitrodibenzothiophene, 1,3,7-trinitrodibenzothiophene-5,5-dioxide, etc. . These electron transport materials can be used alone or as a mixture of two or more.

さらに、電荷移動層中の電荷移動効率を向上させる目的として、ある種の電子吸引性化合物を電荷移動層中に添加することもできる。この電子吸引性化合物としては例えば、2,3−ジクロロ−1,4−ナフトキノン、1−ニトロアントラキノン、1−クロロ−5−ニトロアントラキノン、2−クロロアントラキノン、フェナントレンキノン等のキノン類、4−ニトロベンズアルデヒド等のアルデヒド類、9−ベンゾイルアントラセン、インダンジオン、3,5−ジニトロベンゾフェノン、あるいは3,3′,5,5′−テトラニトロベンゾフェノン等のケトン類、無水フタル酸、4−クロロナフタル酸無水物等の酸無水物、テレフタラルマロノニトリル、9−アントリルメチリデンマロノニトリル、4−ニトロベンザルマロノニトリル、あるいは4−(p−ニトロベンゾイルオキシ)ベンザルマロノニトリル等のシアノ化合物、3−ベンザルフタリド、3−(α−シアノ−p−ニトロベンザル)フタリド、あるいは3−(α−シアノ−p−ニトロベンザル)−4,5,6,7−テトラクロロフタリド等のフタリド類等を挙げることができる。   Furthermore, for the purpose of improving the charge transfer efficiency in the charge transfer layer, a certain kind of electron withdrawing compound can be added to the charge transfer layer. Examples of the electron-withdrawing compound include quinones such as 2,3-dichloro-1,4-naphthoquinone, 1-nitroanthraquinone, 1-chloro-5-nitroanthraquinone, 2-chloroanthraquinone, and phenanthrenequinone, 4-nitro Aldehydes such as benzaldehyde, ketones such as 9-benzoylanthracene, indandione, 3,5-dinitrobenzophenone, or 3,3 ', 5,5'-tetranitrobenzophenone, phthalic anhydride, 4-chloronaphthalic anhydride Acid anhydrides such as terephthalalmalononitrile, 9-anthrylmethylidenemalononitrile, 4-nitrobenzalmalononitrile, or cyano compounds such as 4- (p-nitrobenzoyloxy) benzalmalononitrile, 3-benzalphthalide , 3- (α-cyano- - Nitorobenzaru) phthalide, or 3- (alpha-cyano -p- Nitorobenzaru) -4,5,6,7 can be mentioned phthalides such as tetrachloro phthalide like.

電荷輸送物質を用いて電荷移動層を形成する場合、樹脂を併用しても構わない。樹脂を併用する場合にはポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアリレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂が好ましい。これらの樹脂は、単独あるいは共重合体として2種以上を混合しても構わない。   When forming a charge transfer layer using a charge transport material, a resin may be used in combination. When resin is used in combination, polystyrene resin, polyvinyl acetal resin, polysulfone resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene oxide resin, polyarylate resin, acrylic resin, methacrylic resin, phenoxy resin and the like can be mentioned. Among these, polystyrene resin, polyvinyl acetal resin, polycarbonate resin, polyester resin, and polyarylate resin are preferable. These resins may be used alone or as a copolymer in combination of two or more.

電荷移動層の形成方法は大きく2通りの方法が挙げられる。1つは増感色素が担持された半導体層の上に、先に対極を貼り合わせ、その隙間に液状の電荷移動層を挟み込む方法、もう一つは、増感色素が担持された半導体層の上に直接電荷移動層を付与する方法である。後者の場合、電荷移動層の上に対極を新たに付与することになる。   There are two main methods for forming the charge transfer layer. One is a method in which a counter electrode is first pasted on a semiconductor layer carrying a sensitizing dye, and a liquid charge transfer layer is sandwiched between the two, and the other is a method for forming a semiconductor layer carrying a sensitizing dye. This is a method of directly providing a charge transfer layer thereon. In the latter case, a counter electrode is newly provided on the charge transfer layer.

前者の場合、電荷移動層の挟み込み方法として、浸漬等による毛管現象を利用する常圧プロセスと常圧より低い圧力にして気相を液相に置換する真空プロセスが挙げられる。後者の場合、湿式の電荷移動層においては未乾燥のまま対極を付与し、エッジ部の液漏洩防止を施す必要がある。また、ゲル電解液の場合においては、湿式で塗布して重合等の方法により固体化する方法もある。その場合、乾燥、固定化した後に対極を付与してもよい。電解液の他、有機電荷輸送材料の溶解液やゲル電解質を付与する方法としては、半導体層や色素の付与と同様に、浸漬法、ローラ法、ディップ法、エアーナイフ法、エクストルージョン法、スライドホッパー法、ワイヤーバー法、スピン法、スプレー法、キャスト法、各種印刷法等が挙げられる。   In the former case, examples of the method for sandwiching the charge transfer layer include a normal pressure process using a capillary phenomenon due to immersion and a vacuum process in which the gas phase is replaced with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure. In the latter case, in the wet charge transfer layer, it is necessary to provide a counter electrode without being dried to prevent liquid leakage at the edge portion. In the case of a gel electrolyte, there is a method in which it is applied in a wet manner and solidified by a method such as polymerization. In that case, you may provide a counter electrode after drying and fixing. In addition to the electrolytic solution, the organic charge transport material solution and gel electrolyte can be applied in the same manner as the semiconductor layer and pigment application, as well as the immersion method, roller method, dipping method, air knife method, extrusion method, slide Examples thereof include a hopper method, a wire bar method, a spin method, a spray method, a casting method, and various printing methods.

対極は、前述の導電性基板と同様に、表面導電層を有する支持体を用いることができるが、表面導電層自体が強度や密封性を十分有する場合には、必ずしも支持体は必要ではない。対極に用いる材料の具体例としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム等の金属、炭素系化合物、ITO、FTO等の導電性金属酸化物等が挙げられる。対極の厚さには特に制限は無い。   As the counter electrode, a support having a surface conductive layer can be used in the same manner as the conductive substrate described above, but the support is not necessarily required when the surface conductive layer itself has sufficient strength and sealing properties. Specific examples of the material used for the counter electrode include metals such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium and indium, carbon compounds, and conductive metal oxides such as ITO and FTO. There is no particular limitation on the thickness of the counter electrode.

光電変換素子において、半導体電極の導電性基板と対極の少なくとも一方は実質的に透明でなければならない。本発明では、半導体電極の導電性基板が透明であり、太陽光をこちらから入射させる方法が好ましい。この場合、対極には光を反射させる材料を使用することが好ましく、金属、導電性酸化物を蒸着したガラス、プラスチック、あるいは金属薄膜を使用することが好ましい。   In the photoelectric conversion element, at least one of the conductive substrate and the counter electrode of the semiconductor electrode must be substantially transparent. In the present invention, it is preferable to use a method in which the conductive substrate of the semiconductor electrode is transparent and sunlight is incident from here. In this case, it is preferable to use a material that reflects light for the counter electrode, and it is preferable to use a metal, glass on which a conductive oxide is deposited, plastic, or a metal thin film.

前述の通り、対極は、電荷移動層の上に付与する場合と半導体層上に付与する場合の2通りがある。何れの場合も、塗布、ラミネート、蒸着、貼り合わせ等の手法により対極は形成可能である。また、電荷移動層が固体の場合には、その上に直接、塗布、蒸着、CVD等の手法で対極を形成することができる。   As described above, there are two types of counter electrodes: a case where the counter electrode is provided on the charge transfer layer and a case where the counter electrode is provided on the semiconductor layer. In any case, the counter electrode can be formed by a technique such as coating, laminating, vapor deposition, and bonding. When the charge transfer layer is solid, the counter electrode can be directly formed thereon by a technique such as coating, vapor deposition, or CVD.

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these at all.

(実施例1)
二酸化チタン(商品名:P−25、日本アエロジル社製)2g、アセチルアセトン0.2g、界面活性剤(商品名:Triton X−100、アルドリッチ社製)0.3gを水6.5gと共にペイントコンディショナー(レッドデビル社製)で6時間分散処理を施した。さらに、この分散液4.0gに対して濃硝酸0.2ml、エタノール0.4ml、ポリエチレングリコール(#20,000)1.2gを加えてペーストを作製した。このペーストを導電性基板(FTOガラス基板)上に膜厚12μmになるように塗布し、室温で乾燥後、100℃で1時間、さらに550℃で1時間焼成し、半導体電極を作製した。
Example 1
Paint conditioner (product name: P-25, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) 2 g, acetylacetone 0.2 g, surfactant (trade name: Triton X-100, manufactured by Aldrich) 0.3 g together with water 6.5 g (Red Devil) for 6 hours. Further, 0.2 g of concentrated nitric acid, 0.4 ml of ethanol, and 1.2 g of polyethylene glycol (# 20,000) were added to 4.0 g of this dispersion to prepare a paste. This paste was applied on a conductive substrate (FTO glass substrate) so as to have a film thickness of 12 μm, dried at room temperature, and then baked at 100 ° C. for 1 hour and further at 550 ° C. for 1 hour to produce a semiconductor electrode.

例示化合物(A−13)で示した増感色素をTHFに溶解し、0.3mMの濃度の増感色素溶液を作製した。この増感色素溶液に、先に作製した半導体電極を室温で15時間浸漬して吸着処理を施し、増感色素が半導体層に担持された半導体電極(作用電極)を作製した。対極には、チタニウム板上に白金をスパッタリングしたものを使用した。両電極を互いに向かい合うように配置し、それらの間に電解液を注入して光電変換素子を作製した。電解液には、ヨウ化リチウム0.1M、ヨウ素0.05M、ヨウ化1,2−ジメチル−3−n−プロピルイミダゾリウム0.5Mの3−メトキシアセトニトリル溶液を使用した。   The sensitizing dye shown by the exemplary compound (A-13) was dissolved in THF to prepare a sensitizing dye solution having a concentration of 0.3 mM. The semiconductor electrode prepared previously was immersed in this sensitizing dye solution at room temperature for 15 hours and subjected to an adsorption treatment to prepare a semiconductor electrode (working electrode) in which the sensitizing dye was supported on the semiconductor layer. As the counter electrode, a titanium plate on which platinum was sputtered was used. Both electrodes were arranged so as to face each other, and an electrolytic solution was injected between them to produce a photoelectric conversion element. As the electrolytic solution, a 3-methoxyacetonitrile solution of lithium iodide 0.1M, iodine 0.05M, 1,2-dimethyl-3-n-propylimidazolium iodide 0.5M was used.

このようにして作製した光電変換素子の作用極側から、光源としてソーラーシミュレーター(商品名:YSS−40S、山下電装社製)を用いて擬似太陽光(AM1.5G、照射強度100mW/cm2)を照射し、電気化学測定装置(商品名:SI−1280B、ソーラートロン社製)を用いて光電変換特性を評価した。その結果、開放電圧0.65V、短絡電流密度9.37mA/cm2、形状因子0.60、変換効率3.65%と良好な値を示した。 From the working electrode side of the thus produced photoelectric conversion element, simulated sunlight (AM1.5G, irradiation intensity 100 mW / cm 2 ) using a solar simulator (trade name: YSS-40S, manufactured by Yamashita Denso Co., Ltd.) as a light source. The photoelectric conversion characteristics were evaluated using an electrochemical measurement device (trade name: SI-1280B, manufactured by Solartron). As a result, an open circuit voltage of 0.65 V, a short circuit current density of 9.37 mA / cm 2 , a form factor of 0.60, and a conversion efficiency of 3.65% were shown.

さらに、半導体電極に対する色素の吸着安定性を評価した。増感色素が半導体層に担持された半導体電極(作用電極)を電解液の溶媒である3−メトキシアセトニトリル中に浸漬し、遮光、密閉かつ室温下で10日間保存した。保存した後の半導体電極上における増感色素の担持状態を目視で観察した。その結果を表2に示す。   Furthermore, the adsorption stability of the dye to the semiconductor electrode was evaluated. A semiconductor electrode (working electrode) having a sensitizing dye supported on a semiconductor layer was immersed in 3-methoxyacetonitrile, which is a solvent of an electrolytic solution, and stored for 10 days under light shielding, sealing, and room temperature. The loaded state of the sensitizing dye on the semiconductor electrode after storage was visually observed. The results are shown in Table 2.

(実施例2〜13)
例示化合物(A−13)を表1に示す例示化合物に変更した以外は実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、光電変換特性を評価した。その結果を表1に示した。さらに、実施例1と同様にして半導体電極に対する色素の吸着安定性を評価し、その結果を表2に示した。
(Examples 2 to 13)
A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the exemplary compound (A-13) was changed to the exemplary compound shown in Table 1, and the photoelectric conversion characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1. Further, the adsorption stability of the dye to the semiconductor electrode was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

Figure 2009238610
Figure 2009238610

Figure 2009238610
Figure 2009238610

(比較例1〜4)
例示化合物(A−13)を、化合物(R−1)〜(R−4)に変更した以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製し、光電変換特性を評価した。その結果を表1に示した。さらに、実施例1と同様にして半導体電極に対する色素の吸着安定性を評価し、その結果を表2に示した。
(Comparative Examples 1-4)
A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the exemplary compound (A-13) was changed to the compounds (R-1) to (R-4), and the photoelectric conversion characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1. Further, the adsorption stability of the dye to the semiconductor electrode was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

Figure 2009238610
Figure 2009238610

表1、表2から明らかなように、実施例1〜13で作製した光電変換素子は、変換効率と半導体への吸着安定性の両面において優れていることがわかる。これに対し、比較例1〜4の光電変換素子は吸着安定性が悪く、比較例1及び3の光電変換素子では、変換効率も低いものであった。   As is clear from Tables 1 and 2, it can be seen that the photoelectric conversion elements prepared in Examples 1 to 13 are excellent in both conversion efficiency and adsorption stability to a semiconductor. On the other hand, the photoelectric conversion elements of Comparative Examples 1 to 4 have poor adsorption stability, and the photoelectric conversion elements of Comparative Examples 1 and 3 have low conversion efficiency.

本発明の活用例として、太陽電池等に使用される光電変換素子に加えて、特定波長の光に感応する光センサー等が挙げられる。   Examples of utilization of the present invention include optical sensors that are sensitive to light of a specific wavelength, in addition to photoelectric conversion elements used in solar cells and the like.

Claims (1)

一般式[I]または一般式[II]で示される化合物のうち少なくとも一種を用いることを特徴とする光電変換素子用材料。
Figure 2009238610
(一般式[I]において、R1とR2、R3とR4はそれぞれ両者で連結して5員環または6員環を形成するアルキレン残基を示し、Z1は二価の連結基を示す。R5、R6、R7、R8は、水素原子、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子またはシアノ基を示す。R9、R10は、水素原子またはアルキル基を示す。R11、R12は、芳香族炭化水素残基上の置換基であり、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、またはハロゲン原子を示す。R13はカルボキシル基、アルキル基、アリール基、アラルキル基、またはヘテロ環置換基の中から選ばれる置換基であり、R14はアルキル基、アリール基、アラルキル基、またはヘテロ環置換基の中から選ばれる置換基であり、R13とR14が共にアルキル基、アリール基、アラルキル基、またはヘテロ環置換基の場合は、少なくともR13とR14のどちらか一方がカルボキシル基を置換基として有する。Y1はカルボニル炭素とメチン炭素に連結して含窒素複素環を形成する二価の残基であり、少なくも1個のカルボキシル基を置換基として有する。lとmは、0または1を示す。)
Figure 2009238610
(一般式[II]において、R15とR16、R17とR18はそれぞれ両者で連結して5員環または6員環を形成するアルキレン残基を示し、Z2は二価の連結基を示す。R19、R20、R21、R22は、水素原子、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、またはシアノ基を示す。R23、R24は、水素原子またはアルキル基を示す。R25、R26は、芳香族炭化水素残基上の置換基であり、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、またはハロゲン原子を示す。R27はカルボキシル基、アルキル基、アリール基、アラルキル基、またはヘテロ環置換基の中から選ばれる置換基であり、R28はアルキル基、アリール基、アラルキル基、またはヘテロ環置換基の中から選ばれる置換基であり、R27とR28が共にアルキル基、アリール基、アラルキル基、またはヘテロ環置換基の場合は、少なくともR27とR28のどちらか一方がカルボキシル基を置換基として有する。X1は電子吸引性の置換基を示す。nとpは、0または1を示す。)
A material for a photoelectric conversion element, wherein at least one of the compounds represented by the general formula [I] or the general formula [II] is used.
Figure 2009238610
(In the general formula [I], R 1 and R 2 , R 3 and R 4 are each linked together to form an alkylene residue which forms a 5-membered or 6-membered ring, and Z 1 is a divalent linking group. R 5 , R 6 , R 7 and R 8 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a halogen atom or a cyano group, R 9 and R 10 represent a hydrogen atom or an alkyl group, R 11 , R 12 is a substituent on the aromatic hydrocarbon residue and represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom, and R 13 is a carboxyl group, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or a hetero atom. A substituent selected from ring substituents, R 14 is a substituent selected from alkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, or heterocyclic substituents, and both R 13 and R 14 are alkyl groups, Aryl, aralkyl, or heterocycle In the case of a substituent, at least one of R 13 and R 14 has a carboxyl group as a substituent, and Y 1 is a divalent residue that forms a nitrogen-containing heterocycle linked to a carbonyl carbon and a methine carbon. Yes, and has at least one carboxyl group as a substituent. L and m represent 0 or 1.)
Figure 2009238610
(In the general formula [II], R 15 and R 16 , R 17 and R 18 are linked together to form an alkylene residue forming a 5-membered or 6-membered ring, and Z 2 is a divalent linking group. R 19 , R 20 , R 21 and R 22 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a halogen atom, or a cyano group, and R 23 and R 24 represent a hydrogen atom or an alkyl group. 25 and R 26 are substituents on the aromatic hydrocarbon residue and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom, and R 27 represents a carboxyl group, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or R 28 is a substituent selected from among heterocyclic substituents, R 28 is a substituent selected from an alkyl group, aryl group, aralkyl group, or heterocyclic substituent, and both R 27 and R 28 are alkyl groups. , Aryl group, aralkyl group, or For B ring substituents, the .n and p .X 1 is showing an electron-withdrawing group having either one of at least R 27 and R 28 are as a substituent a carboxyl group, represents 0 or 1. )
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