JP2011026534A - Dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell each comprising the dye - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-sensitized cell having high conversion efficiency by using an inexpensive organic dye. <P>SOLUTION: The dye has a structure represented by general formula (1) [wherein X is a non-metallic atom group necessary for forming 7-membered nitrogen-containing heterocyclic ring by bonding with a benzene ring; Y is a dye residue; n is an integer of ≥1; Z is a substituent; m is 0 or a positive integer; when m is ≥2, Z may be the same or different; and R<SP>1</SP>is a hydrogen atom, aliphatic group, aromatic group or heterocyclic group bonded through a carbon atom]. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は色素、色素によって増感された光電変換素子、及びそれを用いた光電気化学電池(色素増感型太陽電池)に関する。   The present invention relates to a dye, a photoelectric conversion element sensitized with the dye, and a photoelectrochemical cell (a dye-sensitized solar cell) using the same.

光電変換素子は各種の光センサー、複写機、太陽電池等に用いられている。この光電変換素子には金属を用いたもの、半導体を用いたもの、有機顔料や色素を用いたもの、あるいはこれらを組み合わせたものなどの様々な方式が実用化されている。中でも、非枯渇性の太陽エネルギーを利用した太陽電池は燃料が不要であり、無尽蔵なクリーンエネルギーとして、その本格的な実用化が大いに期待されている。この点、シリコン系太陽電池は古くから研究開発が進められてきた。各国の政策的な配慮もあって普及が進んではいる。しかし、シリコンは無機材料であり、スループット及び分子修飾には自ずと限界がある。   Photoelectric conversion elements are used in various optical sensors, copying machines, solar cells, and the like. Various types of photoelectric conversion elements have been put to practical use, such as those using metals, semiconductors, organic pigments and dyes, or combinations thereof. Above all, solar cells using non-depleting solar energy do not require fuel, and full-scale practical use is expected as inexhaustible clean energy. In this respect, silicon solar cells have been researched and developed for a long time. Popularization is progressing in consideration of the policy of each country. However, silicon is an inorganic material, and its throughput and molecular modification are naturally limited.

上記のような課題を解決する次世代の技術として色素増感型太陽電池の研究が精力的に行われている。とくに、スイスのローザンヌ工科大学のGreatzel等がポーラス酸化チタン薄膜の表面にルテニウム錯体からなる色素を固定した色素増感型太陽電池を開発し、アモルファスシリコン並の変換効率を実現したことにより、一躍世界の研究者から注目を集めるようになった。   Research on dye-sensitized solar cells has been vigorously conducted as a next-generation technology for solving the above-described problems. In particular, Greatzel et al. Of Lausanne University of Technology in Switzerland developed a dye-sensitized solar cell in which a dye composed of a ruthenium complex was fixed on the surface of a porous titanium oxide thin film, and realized a conversion efficiency comparable to that of amorphous silicon. Attracted attention from researchers.

特許文献1〜3には、この技術を応用した、色素によって増感された半導体微粒子を用いた色素増感光電変換素子が記載されている。これにより比較的簡単な工程で素子を製造することができるという利点を有する。しかしながら、増感色素に用いられるルテニウム錯体色素は極めて高価である。またルテニウムは供給性に懸念があり、次世代のクリーンエネルギーを支える技術として本格的に対応するにはまだ十分といえず、むしろ実用化に向けた研究開発はその緒に就いたばかりである。このような理由から、廉価かつ資源的制約の小さい有機材料によって増感され、かつ十分な変換効率を有する光電変換素子の開発が望まれており、有機色素を増感剤として用いたものが報告され始めている(特許文献4参照)。   Patent Documents 1 to 3 describe dye-sensitized photoelectric conversion elements using semiconductor fine particles sensitized with a dye, to which this technique is applied. This has the advantage that the device can be manufactured in a relatively simple process. However, ruthenium complex dyes used as sensitizing dyes are extremely expensive. Ruthenium is also concerned about availability, and it is still not enough to respond in earnest as a technology to support the next generation of clean energy. R & D for practical use has just begun. For these reasons, it is desired to develop photoelectric conversion elements that are sensitized by inexpensive organic materials with low resource constraints and have sufficient conversion efficiency, and reports using organic dyes as sensitizers have been reported. (See Patent Document 4).

米国特許第5463057号明細書US Pat. No. 5,463,057 米国特許第5525440号明細書US Pat. No. 5,525,440 特開平7−249790号公報JP 7-249790 A 特開2008−135197号公報JP 2008-135197 A

本発明の目的は、廉価な色素を用いて、変換効率の高い光電気化学電池を提供することである。   An object of the present invention is to provide a photoelectrochemical cell having high conversion efficiency using an inexpensive dye.

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、特定の色素が、変換効率に影響する因子である太陽光を広い波長領域で吸収する能力と、受光電極への高い電子注入効率のいずれか、あるいは両方を満たすこと、そしてこれを増感色素として用いることで変換効率の高い光電気化学電池を提供することができることを見出した。本発明はこの知見に基づきなされるに至ったものである。
本発明の課題は、以下の手段によって達成された。
As a result of intensive studies, the inventor has either a capability of absorbing sunlight in a wide wavelength region, which is a factor that affects conversion efficiency, and a high electron injection efficiency into the light receiving electrode, or It has been found that a photoelectrochemical cell with high conversion efficiency can be provided by satisfying both of these conditions and using this as a sensitizing dye. The present invention has been made based on this finding.
The object of the present invention has been achieved by the following means.

<1>下記一般式(1)で表される構造を有することを特徴とする色素、

Figure 2011026534
[一般式(1)中Xはベンゼン環と連結して七員環の含窒素複素環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。Yは色素残基を表し、nは1以上の整数を表す。Zは置換基を表し、mは0又は正の整数を表す。mが2以上の場合、Zは同一でも異なっていてもよい。Rは水素原子、脂肪族基、芳香族基又は炭素原子で結合する複素環基を表す。]
<2>前記一般式(1)で表される色素が、下記一般式(2)で表される構造を有することを特徴とする<1>記載の色素、
Figure 2011026534
Figure 2011026534
[一般式(2)において、Xはベンゼン環と連結して七員環の含窒素複素環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。Rは水素原子、脂肪族基、芳香族基又は炭素原子で結合する複素環基を表す。R〜Rは水素原子、又は置換基を表し、置換基のうち少なくとも一つは一般式(3)で示される色素残基を表す。
一般式(3)においてR10、R11、及びR13は、それぞれ独立して、水素原子、脂肪族基、芳香族基、又は複素環基を表す。rは0以上の整数を示す。一般式(3)における炭素−炭素二重結合は、E型、又はZ型のいずれであってもよい。R12は、酸性基を少なくとも一つ有する基または酸性核を表す。]
<3>前記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する色素が、下記一般式(4)で表されることを特徴とする<1>又は<2>記載の色素、
Figure 2011026534
[一般式(4)において、R〜R、R〜R13は、それぞれ一般式(2)及び一般式(3)におけるR〜R、R〜R13と同義である。]
<4>前記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する色素が、下記一般式(5)で表されることを特徴とする<1>又は<2>記載の色素、
Figure 2011026534
[一般式(5)において、R〜R13は、それぞれ一般式(2)及び一般式(3)におけるR〜R13と同義である。
一般式(5)において、R14は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、又は複素環基を表す。]
<5>前記一般式(1)又は(2)で表される構造を有する色素が、下記一般式(6)で表されることを特徴とする<1>又は<2>記載の色素、
Figure 2011026534
[一般式(6)において、R〜R、R、R、R〜R13は、それぞれ一般式(2)及び一般式(3)におけるR〜R、R、R、R〜R13と同義である。]
<6>R12が下記一般式(7)または一般式(8)で表されることを特徴とする<2>〜<5>のいずれか1項記載の色素、
Figure 2011026534
Figure 2011026534
Figure 2011026534
一般式(7)においてR15、R16は、それぞれ独立に、脂肪族基、芳香族基または複素環基である(少なくとも1つの官能基は酸性基を有していてもよい)。lは0又は1を示す。一般式(7)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。一般式(7)中のR17は硫黄原子または一般式(9)を表し、一般式(9)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。
一般式(8)におけるR18、R19は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。一般式(8)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。
一般式(9)におけるR20、R21は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。一般式(9)における炭素−炭素二重結合は、E型Z型のいずれであってもよい。
<7>前記一般式(7)が下記一般式(10)で表されることを特徴とする<6>記載の色素、
Figure 2011026534
一般式(10)においてR16は、脂肪族基、芳香族基または複素環基である(酸性基を有していてもよい)。
<8>前記R12が下記一般式(11)で表されることを特徴とする<2>〜<5>のいずれか1項記載の色素、
Figure 2011026534
一般式(11)においてR15は、脂肪族基、芳香族基または複素環基である(酸性基を有していてもよい)。
<9>前記R12が下記一般式(12)で表されることを特徴とする<2>〜<5>のいずれか1項記載の色素、
Figure 2011026534
<10>受光電極が、<1>〜<9>のいずれか1項に記載の色素によって増感される半導体微粒子を含有することを特徴とする光電変換素子、
<11>受光電極と対極との間に絶縁性の多孔体を有することを特徴とする<10>記載の光電変換素子、
<12><10>〜<11>のいずれか1項に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする光電気化学電池。 <1> A dye having a structure represented by the following general formula (1):
Figure 2011026534
[In the general formula (1), X represents a nonmetallic atom group necessary for forming a seven-membered nitrogen-containing heterocycle by linking with a benzene ring. Y represents a dye residue, and n represents an integer of 1 or more. Z represents a substituent, and m represents 0 or a positive integer. When m is 2 or more, Z may be the same or different. R 1 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. ]
<2> The dye according to <1>, wherein the dye represented by the general formula (1) has a structure represented by the following general formula (2):
Figure 2011026534
Figure 2011026534
[In General Formula (2), X represents a nonmetallic atom group required in order to connect with a benzene ring and to form a seven-membered nitrogen-containing heterocyclic ring. R 1 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. R 2 to R 9 represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of the substituents represents a dye residue represented by the general formula (3).
In General Formula (3), R 10 , R 11 , and R 13 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group. r represents an integer of 0 or more. The carbon-carbon double bond in general formula (3) may be either E-type or Z-type. R 12 represents a group having at least one acidic group or an acidic nucleus. ]
<3> The dye according to <1> or <2>, wherein the dye having a structure represented by the general formula (1) or (2) is represented by the following general formula (4): ,
Figure 2011026534
[In the general formula (4), R 1 ~R 3 , R 5 ~R 13 are each synonymous with R 1 ~R 3, R 5 ~R 13 in the general formula (2) and the general formula (3). ]
<4> The dye according to <1> or <2>, wherein the dye having the structure represented by the general formula (1) or (2) is represented by the following general formula (5): ,
Figure 2011026534
[In the general formula (5), R 1 to R 13 are the same meanings as R 1 to R 13 in the general formula (2) and the general formula (3).
In the general formula (5), R 14 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, an aryloxy group, an arylthio group, or a heterocyclic group. ]
<5> The dye according to <1> or <2>, wherein the dye having a structure represented by the general formula (1) or (2) is represented by the following general formula (6):
Figure 2011026534
[In the general formula (6), R 1 ~R 3 , R 5, R 6, R 8 ~R 13 is, R 1 to R 3, respectively, in the general formula (2) and the general formula (3), R 5, R 6 , which is synonymous with R 8 to R 13 . ]
<6> The dye according to any one of <2> to <5>, wherein R 12 is represented by the following general formula (7) or general formula (8):
Figure 2011026534
Figure 2011026534
Figure 2011026534
In the general formula (7), R 15 and R 16 are each independently an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group (at least one functional group may have an acidic group). l represents 0 or 1; The carbon-carbon double bond in the general formula (7) may be either E-type or Z-type. R 17 in general formula (7) represents a sulfur atom or general formula (9), and the carbon-carbon double bond in general formula (9) may be either E-type or Z-type.
R 18 and R 19 in the general formula (8) each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same as or different from each other. The carbon-carbon double bond in the general formula (8) may be either E type or Z type.
R 20 and R 21 in the general formula (9) each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same or different from each other. The carbon-carbon double bond in the general formula (9) may be any of E type and Z type.
<7> The dye according to <6>, wherein the general formula (7) is represented by the following general formula (10):
Figure 2011026534
In the general formula (10), R 16 is an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group (which may have an acidic group).
<8> The dye according to any one of <2> to <5>, wherein R 12 is represented by the following general formula (11):
Figure 2011026534
In the general formula (11), R 15 is an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group (which may have an acidic group).
<9> The dye according to any one of <2> to <5>, wherein R 12 is represented by the following general formula (12):
Figure 2011026534
<10> A photoelectric conversion element, wherein the light receiving electrode contains semiconductor fine particles sensitized by the dye according to any one of <1> to <9>,
<11> The photoelectric conversion element according to <10>, which has an insulating porous body between the light receiving electrode and the counter electrode,
<12> A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion element according to any one of <10> to <11>.

本発明の色素は、光電変換素子ないし光電気化学電池の増感色素として用いたときの光電変換効率が高く、良好な特性を有する。また、増感色素にルテニウムを使用する必要がないため廉価で光電変換素子およびこれを用いた光電気化学電池を提供することができる。   The dye of the present invention has high photoelectric conversion efficiency when used as a sensitizing dye for a photoelectric conversion element or a photoelectrochemical cell, and has good characteristics. Moreover, since it is not necessary to use ruthenium as a sensitizing dye, a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell using the same can be provided at a low price.

本発明の光電変換素子の一実施態様について模式的に示した断面図である。It is sectional drawing shown typically about one embodiment of the photoelectric conversion element of this invention.

本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、以下の4つの設計コンセプトを導入することで、光電変換効率が高く耐久性に優れた色素(色素化合物)を得ることができることを見出した。またその色素によって増感される半導体微粒子を含有する光電変換素子及びその光電変換素子を備えて構成された光電気化学電池が、高い光電変換効率を有することを見出した。
<設計コンセプト1>カチオンラジカルの非局在化を進めるために共役系の広がったドナー部位を導入することにより、色素の一電子酸化状態を安定化させた。
<設計コンセプト2>色素の吸収域を拡げ、色素からの酸化チタンへの電子注入効率を向上させることで、高い変換効率を得ることができると考えられる。そのために、吸収域拡大効果の高いアクセプター構造、電子注入効率の高いアクセプター構造のいずれか一方、または両構造を組み合わせたものを用いた。
<設計コンセプト3>従来色素は酸化チタン全表面積の1/3程度しか被覆していない可能性があり、吸着状態での色素配列を制御することにより吸着量を向上することが可能であると考えられる。そこで本発明者等は、色素のJ会合を積極的に促進する構造を導入した。J会合を積極的に促進する構造とは、COOH基などのアンカー部と反対側の位置に長鎖アルキル基やアリール基などの疎水性で電解質と親和性の高い基を配置する分子構造であることに加えて、色素分子の平面性が高く、分子共役平面の中央に立体的に平面から飛び出るような置換基を持つこと、もしくは分子のねじれなどによってこれと同様の効果をもたせることで、Brickstone構造、Staircase構造、もしくはLadder構造の配列を促進する構造を意味する。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a dye (dye compound) having high photoelectric conversion efficiency and excellent durability can be obtained by introducing the following four design concepts. Moreover, it discovered that the photoelectric conversion element containing the semiconductor fine particle sensitized by the pigment | dye and the photoelectrochemical cell comprised with the photoelectric conversion element had high photoelectric conversion efficiency.
<Design concept 1> In order to promote delocalization of the cation radical, a one-electron oxidation state of the dye was stabilized by introducing a donor site having a wide conjugated system.
<Design concept 2> It is considered that high conversion efficiency can be obtained by expanding the absorption range of the dye and improving the efficiency of electron injection from the dye into titanium oxide. Therefore, an acceptor structure having a high absorption range expansion effect, an acceptor structure having a high electron injection efficiency, or a combination of both structures was used.
<Design concept 3> The conventional dye may cover only about 1/3 of the total surface area of titanium oxide, and the amount of adsorption can be improved by controlling the dye arrangement in the adsorption state. It is done. Therefore, the present inventors introduced a structure that actively promotes the J-association of the dye. The structure that actively promotes J-association is a molecular structure in which a hydrophobic high-affinity group such as a long-chain alkyl group or an aryl group is arranged at a position opposite to the anchor portion such as a COOH group. In addition, the dye molecule has high planarity and has a substituent that protrudes three-dimensionally from the plane in the center of the molecular conjugate plane, or by having the same effect by twisting the molecule, Brickstone. It means a structure that promotes the arrangement of a structure, a staircase structure, or a Ladder structure.

Figure 2011026534
Figure 2011026534

一般式(1)中、Xはベンゼン環と連結して含窒素七員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ここで非金属原子群とは、炭素原子、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれた少なくとも1種が結合した原子群をいう。
Yは色素残基を表す。色素残基とは、一般式(1)のY以外の構造とともに全体として色素化合物を構成するのに必要な原子群を示す。例えば、Yによって形成される色素化合物としてはメロシアニン、ヘミシアニン、スチリル、オキソノール、シアニンなどのポリメチン色素、アクリジン、キサンテン、チオキサンテンなどを含むジアリールメチン、トリアリールメチン、クマリン、インドアニリン、インドフェノール、ジアジン、オキサジン、チアジン、ジケトピロロピロール、インジゴ、アントラキノン、ペリレン、キナクリドン、ナフトキノン、ビピリジル、ターピリジル、テトラピリジル、フェナントロリンなどが挙げられる。好ましくは、ポリメチン色素、ポリアリール色素等が挙げられる。nは1以上の整数を表す。nの好ましい値は1〜2である。
In general formula (1), X represents a nonmetallic atom group necessary for linking with a benzene ring to form a nitrogen-containing seven-membered ring. Here, the nonmetallic atom group refers to an atomic group in which at least one selected from the group consisting of a carbon atom, an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom is bonded.
Y represents a pigment residue. The dye residue refers to an atomic group necessary for constituting the dye compound as a whole together with the structure other than Y in the general formula (1). For example, dye compounds formed by Y include polymethine dyes such as merocyanine, hemicyanine, styryl, oxonol, and cyanine, diarylmethines including acridine, xanthene, thioxanthene, triarylmethine, coumarin, indoaniline, indophenol, diazine Oxazine, thiazine, diketopyrrolopyrrole, indigo, anthraquinone, perylene, quinacridone, naphthoquinone, bipyridyl, terpyridyl, tetrapyridyl, phenanthroline and the like. Preferable examples include polymethine dyes and polyaryl dyes. n represents an integer of 1 or more. The preferable value of n is 1-2.

Zは置換基を表し、脂肪族基、芳香族基、複素環基等が挙げられる。置換基の具体的な例としては、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、ヘテロ環等を挙げることができる。好ましい例としては、アルキル基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)、置換アリール基(例えばフェニル、トリル、ナフチル等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、ブトキシ等)を挙げることができる。
mは0、又は正の整数を表す。Zで表される置換基は、mが2以上の場合、同一でも異なっていても良い。
Z represents a substituent, and examples thereof include an aliphatic group, an aromatic group, and a heterocyclic group. Specific examples of the substituent include alkyl groups, alkoxy groups, alkylthio groups, aryl groups, aryloxy groups, arylthio groups, and heterocyclic rings. Preferred examples include alkyl groups (eg, methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, cyclohexyl, benzyl, etc.), substituted aryl groups (eg, phenyl, tolyl, Naphthyl and the like) and alkoxy groups (for example, methoxy, ethoxy, isopropoxy, butoxy and the like).
m represents 0 or a positive integer. The substituents represented by Z may be the same or different when m is 2 or more.

は水素原子、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合する複素環基を表す。Rの好ましい具体例としては、炭素数1〜20の置換もしくは無置換のアルキル基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)、置換もしくは無置換のアリール基(例えばフェニル、トリル、ナフチル等)、置換もしくは無置換の複素環残基(例えばピリジル、イミダゾリル、フリル、チエニル、オキサゾリル、チアゾリル、ベンズイミダゾリル、キノリル等)などが挙げられ、より好ましくは炭素数1〜20の置換もしくは無置換のアルキル基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)が挙げられる。 R 1 represents a heterocyclic group bonded by a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a carbon atom. Preferable specific examples of R 1 include substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, Cyclohexyl, benzyl, etc.), substituted or unsubstituted aryl groups (eg, phenyl, tolyl, naphthyl, etc.), substituted or unsubstituted heterocyclic residues (eg, pyridyl, imidazolyl, furyl, thienyl, oxazolyl, thiazolyl, benzimidazolyl, quinolyl) More preferably, it is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl). Cyclohexyl, benzyl, etc.).

Figure 2011026534
Figure 2011026534

一般式(2)において、Xは連結するベンゼン環と含窒素七員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ここで非金属原子群とは、炭素原子、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子からなる群から選ばれた少なくとも1種が結合した原子群をいう。Rは水素原子、脂肪族基、芳香族基又は炭素原子で結合する複素環基を表す。Rの好ましい具体例としては、炭素数1〜20の置換もしくは無置換のアルキル基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)、置換もしくは無置換のアリール基(例えばフェニル、トリル、ナフチル等)、置換もしくは無置換の複素環残基(例えばピリジル、イミダゾリル、フリル、チエニル、オキサゾリル、チアゾリル、ベンズイミダゾリル、キノリル等)などが挙げられ、より好ましくは炭素数1〜20の置換もしくは無置換のアルキル基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)が挙げられる。R〜Rは水素原子、又は置換基を表し、置換基のうち少なくとも1つは一般式(3)で示される色素残基を表す。置換基の具体的な例は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、複素環基等を示している。好ましい例は、アルキル基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)、置換アリール基(例えばフェニル、トリル、ナフチル等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、ブトキシ等)が挙げられる。 In the general formula (2), X represents a nonmetallic atom group necessary for forming a benzene ring to be linked and a nitrogen-containing seven-membered ring. Here, the nonmetallic atom group refers to an atomic group in which at least one selected from the group consisting of a carbon atom, an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom is bonded. R 1 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. Preferable specific examples of R 1 include substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, Cyclohexyl, benzyl, etc.), substituted or unsubstituted aryl groups (eg, phenyl, tolyl, naphthyl, etc.), substituted or unsubstituted heterocyclic residues (eg, pyridyl, imidazolyl, furyl, thienyl, oxazolyl, thiazolyl, benzimidazolyl, quinolyl) More preferably, it is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl). Cyclohexyl, benzyl, etc.). R 2 to R 9 represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of the substituents represents a dye residue represented by the general formula (3). Specific examples of the substituent are an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, an aryloxy group, an arylthio group, a heterocyclic group, and the like. Preferred examples include alkyl groups (eg methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, cyclohexyl, benzyl, etc.), substituted aryl groups (eg phenyl, tolyl, naphthyl). Etc.) and alkoxy groups (for example, methoxy, ethoxy, isopropoxy, butoxy, etc.).

Figure 2011026534
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一般式(3)中、R12は、酸性基を少なくとも一つ有する基、または酸性基が少なくとも一つ置換した酸性核を表す。
酸性核としてT.H.James著「The Theory of the photografic process. forth edition.」Macmillan publishing社,1977年刊の199ページに記載のものが挙げられる。
12に酸性基を少なくとも一つ有する場合、R12に同時に電子吸引基を有していることが好ましく、電子吸引基としては後述の効果(−I効果、−M効果)を持つ置換基が挙げられる。R12が酸性基と電子吸引基を同時に有する場合に、色素の励起状態の分子軌道と受光電極との重なりが大きくなるような効果を発揮するように、電子吸引基の種類や結合位置は適宜選択される。
一般に、電子吸引基は分子の特定の位置について電子密度を減弱させる。電子求引性あるいは電子供与性は単に電気陰性度の差だけでは説明できない。すなわち、誘起効果やメソメリー効果などが複合的に作用するので、芳香性や共役系の存在やトポロジー的な位置関係によって現れ方が変わってくる。これらの効果を、パラ及びメタ置換安息香酸の酸解離定数をもとに定量的に評価、予測する経験則としてハメット則が知られている。誘起効果の場合、電子求引性のものを−I効果、電子供与性のものを+I効果と表すが、炭素よりも電気陰性度の高い原子は−I効果を示す。また、アニオンは+I効果を、カチオンは−I効果を示す。メソメリー効果の場合は、電子求引性のものを−M効果、電子供与性のものを+M効果と表す。電子求引基の例を以下に示す。
誘起効果
(−I効果)
・−O > −N
・−N > −P > …
・−O > −S > …
・−N > −NO > −SOR > −SOR
・−SOR > −SO
・−N > −NR
・−O > −OR
・−S > −SR
・−F > −Cl > −Br > −I
・=O > =NR > =CR
・=O > −OR
・≡N > ≡CR
・≡N > =NR > −NR
・−C≡CR > −CR=CR > −CRCR
メソメリー効果
(−M効果)
・=N > =NR
・=O > =NR > =CR
・=S > =O > ≡N
In the general formula (3), R 12 represents a group having at least one acidic group or an acidic nucleus substituted with at least one acidic group.
T. as an acidic nucleus H. "The Theory of the photographic process. Forth edition." By James, published in 1977, published by Macmillan publishing, Inc.
When R 12 has at least one acidic group, it is preferable that R 12 has an electron withdrawing group at the same time, and the electron withdrawing group includes a substituent having the effects described below (-I effect, -M effect). Can be mentioned. When R 12 has an acidic group and an electron-withdrawing group at the same time, the type and bonding position of the electron-withdrawing group are appropriately selected so that the effect of increasing the overlap between the molecular orbitals in the excited state of the dye and the light-receiving electrode is exhibited. Selected.
In general, an electron withdrawing group attenuates the electron density at a specific position of the molecule. The electron withdrawing property or electron donating property cannot be explained only by the difference in electronegativity. In other words, the induction effect and the mesomery effect act in a complex manner, and the appearance changes depending on the presence of aromaticity, conjugated system, and topological positional relationship. Hammett's rule is known as an empirical rule for quantitatively evaluating and predicting these effects based on the acid dissociation constants of para- and meta-substituted benzoic acids. In the case of the inductive effect, the electron withdrawing property is represented as the -I effect, and the electron donating property is represented as the + I effect. An atom having a higher electronegativity than carbon exhibits the -I effect. An anion shows a + I effect, and a cation shows a -I effect. In the case of the mesomery effect, the electron withdrawing property is represented as -M effect, and the electron donating property is represented as + M effect. Examples of electron withdrawing groups are shown below.
Induced effect (-I effect)
· -O + R 2> -N + R 3
· -N + R 3> -P + R 3> ...
· -O + R 2> -S + R 2> ...
· -N + R 3> -NO 2 > -SO 2 R> -SOR
· -SO 2 R> -SO 3 R
· -N + R 3> -NR 2
· -O + R 2> -OR
· -S + R 2> -SR
-F>-Cl>-Br> -I
・ = O> = NR> = CR 2
・ = O> -OR
・ ≡N> ≡CR
· ≡N> = NR> -NR 2
· -C≡CR> -CR = CR 2> -CR 2 CR 3
Mesomery effect (-M effect)
· = N + R 3> = NR
・ = O> = NR> = CR 2
・ = S> = O> ≡N

酸性核として好ましくは、ロダニン核、ヒンダントイン、チオヒダントイン、バルビツール酸、ピラゾリジンジオン、ピラゾロン、インダンジオン等が挙げられる。これらは、カルボニル部分で脱水縮合した二つ以上の酸性核が連結したものを含んでも構わない。好ましくは。ロダニン、ヒンダントイン、チオヒダントイン、バルビツール酸、ピラゾリジンジオンが挙げられ、特に好ましくは、ロダニンが挙げられる。
12中に含まれる酸性基とはpKaが13以下のプロトン解離性基を表す。酸性基の好ましい具体例としては、カルボン酸、スルホン酸、リン酸、リン酸エステル等が挙げられる。酸性基のさらに好ましい例は、カルボン酸が挙げられる。炭素−炭素二重結合は、E型、またはZ型のいずれであってもよい。
Preferred examples of the acidic nucleus include rhodanine nucleus, hindantin, thiohydantoin, barbituric acid, pyrazolidinedione, pyrazolone, indandione and the like. These may include those in which two or more acidic nuclei dehydrated and condensed at the carbonyl moiety are linked. Preferably. Rhodanine, hindantin, thiohydantoin, barbituric acid, and pyrazolidinedione are preferable, and rhodanine is particularly preferable.
The acidic group contained in R 12 represents a proton dissociable group having a pKa of 13 or less. Preferable specific examples of the acidic group include carboxylic acid, sulfonic acid, phosphoric acid, phosphate ester and the like. More preferred examples of the acidic group include carboxylic acid. The carbon-carbon double bond may be either E-type or Z-type.

一般式(3)においてR10、R11、及びR13は、それぞれ独立して、水素原子、脂肪族基、芳香族基、又は複素環基を表す。rは0以上の整数を示す。一般式(3)における炭素−炭素二重結合は、E型、又はZ型のいずれであってもよい。R10、R11、及びR13は水素原子、脂肪族基、芳香族基、を好ましい例として挙げることができる。より好ましくは脂肪族基、芳香族基が例として挙げられる。 In General Formula (3), R 10 , R 11 , and R 13 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group. r represents an integer of 0 or more. The carbon-carbon double bond in general formula (3) may be either E-type or Z-type. R 10 , R 11 , and R 13 are preferably a hydrogen atom, an aliphatic group, or an aromatic group. More preferred examples include an aliphatic group and an aromatic group.

Figure 2011026534
Figure 2011026534

一般式(4)は、一般式(1)中のXがエチレン基の場合であって、それにより含窒素七員環構造が形成されている。また窒素原子で置換されている一方のベンゼン環のパラ位に1つの色素残基を有している。 General formula (4) is a case where X in general formula (1) is an ethylene group, whereby a nitrogen-containing seven-membered ring structure is formed. It also has one dye residue at the para position of one benzene ring that is substituted with a nitrogen atom.

Figure 2011026534
Figure 2011026534

一般式(5)は、含窒素七員環に炭素−炭素二重結合を有しており、色素残基を含窒素七員環上に有している。一般式(5)中、R14は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、又は複素環基を表す。好ましくは、アルキル基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)、置換アリール基(例えばフェニル、トリル、ナフチル等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、ブトキシ等)を挙げることができる。 General formula (5) has a carbon-carbon double bond in a nitrogen-containing seven-membered ring, and has a pigment residue on the nitrogen-containing seven-membered ring. In the general formula (5), R 14 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, an aryloxy group, an arylthio group, or a heterocyclic group. Preferably, an alkyl group (for example, methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, cyclohexyl, benzyl, etc.), a substituted aryl group (for example, phenyl, tolyl, naphthyl, etc.) ) And alkoxy groups (for example, methoxy, ethoxy, isopropoxy, butoxy, etc.).

Figure 2011026534
Figure 2011026534

一般式(6)は、一般式(1)中のXがエチレン基の場合であって、それにより含窒素七員環構造が形成されている。また窒素原子で置換されている2つのベンゼン環のそれぞれのパラ位にそれぞれ1つずつ色素残基を有している。   General formula (6) is a case where X in general formula (1) is an ethylene group, whereby a nitrogen-containing seven-membered ring structure is formed. Each of the two benzene rings substituted with a nitrogen atom has one dye residue at each para position.

一般式(3)〜(6)において、R12を下記一般式(7)又は一般式(8)とすることができる。 In General Formulas (3) to (6), R 12 can be set to the following General Formula (7) or General Formula (8).

Figure 2011026534
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Figure 2011026534
Figure 2011026534

Figure 2011026534
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一般式(7)においてR15、R16は、それぞれ独立に、脂肪族基、芳香族基または複素環基である(少なくとも1つの官能基は酸性基を有していてもよい)。lは0又は1を示す。一般式(7)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。一般式(7)中のR17は硫黄原子または一般式(9)を表す。
17が硫黄原子を示す場合、R15、R16の少なくとも一つは、酸性基を有する脂肪族基、芳香族基、複素環基であることが好ましく、それらは異なっていてもよい。酸性基の好ましい具体例としては、カルボン酸、スルホン酸、リン酸、リン酸エステル等が挙げられる。酸性基のさらに好ましい例は、カルボン酸が挙げられる。炭素−炭素二重結合は、E型、またはZ型のいずれであってもよい。
In the general formula (7), R 15 and R 16 are each independently an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group (at least one functional group may have an acidic group). l represents 0 or 1; The carbon-carbon double bond in the general formula (7) may be either E-type or Z-type. R 17 in the general formula (7) represents a sulfur atom or the general formula (9).
When R 17 represents a sulfur atom, at least one of R 15 and R 16 is preferably an aliphatic group having an acidic group, an aromatic group, or a heterocyclic group, and they may be different. Preferable specific examples of the acidic group include carboxylic acid, sulfonic acid, phosphoric acid, phosphate ester and the like. More preferred examples of the acidic group include carboxylic acid. The carbon-carbon double bond may be either E-type or Z-type.

一般式(9)において、R20、R21は、シアノ基または酸性基を表し互いに同一でも異なっていてもよい。酸性基の好ましい具体例としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、リン酸エステル基等が挙げられる。酸性基のさらに好ましい例としては、カルボン酸基が挙げられる。一般式(9)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。 In the general formula (9), R 20 and R 21 represent a cyano group or an acidic group, and may be the same or different from each other. Preferable specific examples of the acidic group include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphoric ester group. More preferred examples of the acidic group include a carboxylic acid group. The carbon-carbon double bond in general formula (9) may be either E-type or Z-type.

一般式(8)におけるR18、R19は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。酸性基の好ましい具体例としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、リン酸エステル基等が挙げられる。酸性基のさらに好ましい例は、カルボン酸基が挙げられる。一般式(8)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。 R 18 and R 19 in the general formula (8) each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same as or different from each other. Preferable specific examples of the acidic group include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphoric ester group. More preferred examples of the acidic group include a carboxylic acid group. The carbon-carbon double bond in the general formula (8) may be either E type or Z type.

一般式(7)において、下記一般式(10)で示すものを使用することができる。ここでR16は、脂肪族基、芳香族基又は複素環基であり、酸性基を有してもよい。

Figure 2011026534
In the general formula (7), those represented by the following general formula (10) can be used. Here, R 16 is an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group, and may have an acidic group.
Figure 2011026534

また一般式(3)〜(6)において、R12が下記一般式(11)とすることができる。

Figure 2011026534
In general formula (3) to (6), it is possible to R 12 are the following general formula (11).
Figure 2011026534

一般式(11)においてR15は、脂肪族基、芳香族基または複素環基である(酸性基を有していてもよい)。
また一般式(3)〜(6)において、R12が下記一般式(12)とすることができる。

Figure 2011026534
In the general formula (11), R 15 is an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group (which may have an acidic group).
In general formula (3) to (6), it is possible to R 12 are the following general formula (12).
Figure 2011026534

以下に、本発明の色素(色素化合物)の好ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Although the preferable specific example of the pigment | dye (dye compound) of this invention is shown below, this invention is not limited to these.

Figure 2011026534
Figure 2011026534

Figure 2011026534
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Figure 2011026534
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Figure 2011026534
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Figure 2011026534
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Figure 2011026534
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本発明の色素は、溶液における最大吸収波長が、好ましくは350〜1000nmの範囲であり、より好ましくは370〜700nmの範囲であり、特に好ましくは390〜650nmの範囲である。
本発明の光電変換素子の具体例としては、光センサー、複写機、光電気化学電池を示し、好ましくは光電気化学電池が挙げられる。光電気化学電池において、本発明の色素は、増感色素として働く。
The dye of the present invention has a maximum absorption wavelength in a solution of preferably 350 to 1000 nm, more preferably 370 to 700 nm, and particularly preferably 390 to 650 nm.
Specific examples of the photoelectric conversion element of the present invention include an optical sensor, a copying machine, and a photoelectrochemical cell, preferably a photoelectrochemical cell. In the photoelectrochemical cell, the dye of the present invention functions as a sensitizing dye.

本発明の光電変換素子の好ましい実施態様を、図面を参照して説明する。図1に示すように、光電変換素子10は、導電性支持体1、導電性支持体1上に設置される色素が吸着された多孔質半導体微粒子を有する感光層2、電荷移動層3及び対極4からなる。感光層2を設置した導電性支持体1は光電変換素子10において作用電極として機能する。この光電変換素子10を外部回路6で仕事をさせる電池用途に使用できるようにして、光電気化学電池(図示しない)として作動させることができる。   A preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element 10 includes a conductive support 1, a photosensitive layer 2 having porous semiconductor fine particles adsorbed on a conductive support 1, a charge transfer layer 3, and a counter electrode. It consists of four. The conductive support 1 provided with the photosensitive layer 2 functions as a working electrode in the photoelectric conversion element 10. The photoelectric conversion element 10 can be used as a battery for working in the external circuit 6 and can be operated as a photoelectrochemical cell (not shown).

受光電極5は、導電性支持体1および導電性支持体上に塗設される色素21の吸着した半導体微粒子22の感光層(半導体膜層)2よりなる電極である。感光層2に入射した光は色素を励起する。励起色素はエネルギーの高い電子を有しており、この電子が色素21から半導体微粒子22の伝導帯に渡され、さらに拡散によって導電性支持体1に到達する。このとき色素21の分子は酸化体となっているが、電極上の電子が外部回路で仕事をしながら色素酸化体に戻るのが光電気化学電池であり、受光電極5はこの電池の負極として働く。
本発明において光電変換素子及び光電気化学電池に用いられる材料及び各部材の作製方法については、この種のものにおける通常のものを採用すればよく、例えば米国特許第5463057号明細書、米国特許第5525440号明細書、特開平7−249790号公報、特開2004−220974号公報、特開2008−135197号公報を参照することができる。以下、主たる部材について適宜図面を参照して説明する。
The light-receiving electrode 5 is an electrode composed of the conductive support 1 and the photosensitive layer (semiconductor film layer) 2 of the semiconductor fine particles 22 adsorbed by the dye 21 coated on the conductive support. Light incident on the photosensitive layer 2 excites the dye. The excited dye has electrons with high energy, and these electrons are passed from the dye 21 to the conduction band of the semiconductor fine particles 22 and reach the conductive support 1 by diffusion. At this time, the molecule of the dye 21 is an oxidant, but the electrons on the electrode return to the dye oxidant while working in the external circuit, and the light receiving electrode 5 serves as the negative electrode of the battery. work.
In the present invention, the materials used for the photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell and the method for producing each member may be the usual ones of this type. For example, US Pat. No. 5,463,057, US Pat. No. 5,525,440, JP-A-7-249790, JP-A-2004-220974, and JP-A-2008-135197 can be referred to. Hereinafter, main members will be described with reference to the drawings as appropriate.

(A)導電性支持体
図1に示すように、本発明の光電変換素子においては、導電性支持体1を用いる。導電性支持体としては、金属のように支持体そのものに導電性があるものか、または表面に導電膜層を有するガラスや高分子材料を使用することができる。導電性支持体は実質的に透明であることが好ましい。実質的に透明であるとは光の透過率が10%以上であることを意味し、50%以上であることが好ましく、80%以上が特に好ましい。導電性支持体としては、ガラスや高分子材料に導電性の金属酸化物を塗設したものを使用することができる。このときの導電性の金属酸化物の塗布量は、ガラスや高分子材料の支持体1m2当たり、0.1〜100gが好ましい。透明導電性支持体を用いる場合、光は支持体側から入射させることが好ましい。好ましく使用される高分子材料の一例として、テトラアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポリスルフォン(PSF)、ポリエステルスルフォン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、環状ポリオレフィン、ブロム化フェノキシ等を挙げることができる。導電性支持体上には、表面に光マネージメント機能を施してもよく、例えば、特開2003−123859記載の高屈折膜及び低屈性率の酸化物膜を交互に積層した反射防止膜、特開2002−260746記載のライトガイド機能が上げられる。
この他にも、金属支持体も好ましく使用することができる。その一例としては、チタン、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、ステンレス、銅を挙げることができる。これらの金属は合金であってもよい。さらに好ましくは、チタン、アルミニウム、銅が好ましく、特に好ましくは、チタンやアルミニウムである。
(A) Conductive Support As shown in FIG. 1, a conductive support 1 is used in the photoelectric conversion element of the present invention. As the conductive support, there can be used a glass or a polymer material having a conductive film layer on the surface, such as a metal that is conductive in the support itself. It is preferable that the conductive support is substantially transparent. Substantially transparent means that the light transmittance is 10% or more, preferably 50% or more, particularly preferably 80% or more. As the conductive support, a glass or polymer material coated with a conductive metal oxide can be used. The coating amount of the conductive metal oxide at this time is preferably 0.1 to 100 g per 1 m 2 of the support of glass or polymer material. When a transparent conductive support is used, light is preferably incident from the support side. Examples of polymer materials that are preferably used include tetraacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), syndiotactic polystyrene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), Examples include polyarylate (PAR), polysulfone (PSF), polyester sulfone (PES), polyetherimide (PEI), cyclic polyolefin, and brominated phenoxy. On the conductive support, the surface may be provided with a light management function. For example, an antireflection film in which high refractive films and low refractive index oxide films described in JP-A-2003-123859 are alternately laminated, The light guide function described in Open 2002-260746 is raised.
In addition to this, a metal support can also be preferably used. Examples thereof include titanium, aluminum, copper, nickel, iron, stainless steel, and copper. These metals may be alloys. More preferably, titanium, aluminum, and copper are preferable, and titanium and aluminum are particularly preferable.

導電性支持体上には、紫外光を遮断する機能を持たせることが好ましい。例えば、特開2001−185242に記載の紫外光を可視光に変えることが出来る蛍光材料を透明支持体中または、透明支持体表面に存在させる方法が挙げられる。また、別の好ましい方法して、紫外線吸収剤を用いる方法も挙げられる。好ましい態様として例えば、特開平11−345991号公報、特開2002−25634号公報、特開2003−21769号公報、特開2004−227843号公報、特開2004−349129号公報、特開2002−134178号公報、及び特開2003−100358号公報に開示のものが挙げられる。
導電性支持体上には、特開平11−250944号公報、特開2003−308892号公報、及び特開2003−282163号公報に記載の機能を付与してもよい。
It is preferable that the conductive support has a function of blocking ultraviolet light. For example, the method of making the fluorescent material which can change the ultraviolet light of Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-185242 into visible light exist in a transparent support body or the surface of a transparent support body is mentioned. Another preferred method is a method using an ultraviolet absorber. Preferred embodiments include, for example, JP-A-11-345991, JP-A-2002-25634, JP-A-2003-21769, JP-A-2004-227843, JP-A-2004-349129, JP-A-2002-134178. And those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-100388.
The functions described in JP-A-11-250944, JP-A-2003-308892, and JP-A-2003-282163 may be provided on the conductive support.

好ましい導電膜としては金属(例えば白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム等)、炭素、もしくは導電性の金属酸化物(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)が挙げられる。好ましい導電膜の態様及び製法としては、特開2003−151355号公報、特開2004−311174号公報、特開2004−311175号公報、特開2004−311176号公報、特開2005−85699号公報、特開2005−85670号公報、特開2005−116391号公報、特開2003−323818号公報、特開2004−165080号公報、及び特開2005141981号公報に記載のものが挙げられる。
導電膜層の厚さは0.01〜30μmであることが好ましく、0.03〜25μmであることが更に好ましく、特に好ましくは0.05〜20μmである。
導電性支持体は表面抵抗が低い程よい。好ましい表面抵抗の範囲としては50Ω/cm2以下であり、さらに好ましくは10Ω/cm2以下である。この下限に特に制限はないが、通常0.1Ω/cm2程度である。
Preferred conductive films include metals (eg, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), carbon, or conductive metal oxides (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine, etc.) ). Preferred embodiments of the conductive film and the production method thereof are disclosed in JP2003-151355A, JP2004-31174A, JP2004-31175A, JP2004-31176A, JP2005-85699A, Examples thereof include those described in JP-A-2005-85670, JP-A-2005-116391, JP-A-2003-323818, JP-A-2004-165080, and JP-A-2005141981.
The thickness of the conductive film layer is preferably 0.01 to 30 μm, more preferably 0.03 to 25 μm, and particularly preferably 0.05 to 20 μm.
The lower the surface resistance of the conductive support, the better. The range of the surface resistance is preferably 50 Ω / cm 2 or less, more preferably 10 Ω / cm 2 or less. This lower limit is not particularly limited, but is usually about 0.1 Ω / cm 2 .

導電膜の抵抗値はセル面積が大きくなると大きくなる為、集電電極を配置してもよい。好ましい集電電極の形状及び材質としては、特開平11−266028号公報、特開2005−108467号公報、特開2003−203681号公報、特開2004−146425号公報、特開2004−128267号公報、特開2004−164970号公報、特開2004−327226号公報、特開2004−164950号公報、特開2005−78857号公報、特開2005−197176号公報、特開2004−164950号公報、特開2000−285977号公報、特開2002−314108号公報、及び特開2003−123858号公報が挙げられる。   Since the resistance value of the conductive film increases as the cell area increases, a collecting electrode may be disposed. Preferable shapes and materials of the current collecting electrode include JP-A-11-266028, JP-A-2005-108467, JP-A-2003-203681, JP-A-2004-146425, and JP-A-2004-128267. JP, 2004-164970, JP, 2004-327226, JP, 2004-164950, JP, 2005-78857, JP, 2005-197176, JP, 2004-164950, JP 2000-285777 A, JP 2002-314108 A, and JP 2003-123858 A.

特開2000−285974号公報に記載のように、支持体と透明導電膜の間にガスバリア膜及び/又はイオン拡散防止膜を配置しても良い。ガスバリア層としては、樹脂膜(例えば、特開2000−282163号公報、特開2005−142086号公報)または、無機膜(特開2005−142086号公報)のどちらでもよい。
また、特開2005−142084号公報または2005−142085号公報のように、透明電極と多孔質半導体電極光触媒含有層を設けてもよい。
As described in JP-A-2000-285974, a gas barrier film and / or an ion diffusion preventing film may be disposed between the support and the transparent conductive film. The gas barrier layer may be either a resin film (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-282163, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-14086) or an inorganic film (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-14086).
Moreover, you may provide a transparent electrode and a porous semiconductor electrode photocatalyst content layer like Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-142084 or 2005-14085.

透明導電層は積層構造でも良く、好ましい方法としてたとえば、ITO上にFTOを積層する特開2003−323818号公報に記載の方法の他、特開2005−44544号公報、特開2005−142088号公報、特開2005−19205号公報、特開2004−241228号公報、特開2004−319872号公報が挙げられる。   The transparent conductive layer may have a laminated structure. As a preferable method, for example, in addition to the method described in JP-A No. 2003-323818, FTO is laminated on ITO, JP-A No. 2005-44544 and JP-A No. 2005-142888. JP-A-2005-19205, JP-A-2004-241228, and JP-A-2004-319872.

(B)半導体微粒子
図1に示すように、本発明の光電変換素子には、導電性支持体1上には多孔質の半導体微粒子22に色素21が吸着された感光層2が形成されている。後述する通り、例えば、半導体微粒子の分散液を前記の導電性支持体に塗布・乾燥後、本発明の色素溶液に浸漬することにより、感光層を製造することができる。
半導体微粒子としては、好ましくは金属のカルコゲニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)またはペロブスカイトの微粒子が用いられる。金属のカルコゲニドとしては、好ましくはチタン、スズ、亜鉛、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、もしくはタンタルの酸化物、硫化カドミウム、セレン化カドミウム等が挙げられる。ペロブスカイトとしては、好ましくはチタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム等が挙げられる。これらのうち酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステンが特に好ましい。
(B) Semiconductor Fine Particles As shown in FIG. 1, in the photoelectric conversion element of the present invention, a photosensitive layer 2 in which a dye 21 is adsorbed on porous semiconductor fine particles 22 is formed on a conductive support 1. . As described later, for example, a photosensitive layer can be produced by immersing the dispersion of semiconductor fine particles in the dye solution of the present invention after coating and drying the conductive support.
As the semiconductor fine particles, metal chalcogenides (for example, oxides, sulfides, selenides, etc.) or perovskite fine particles are preferably used. Preferred examples of the metal chalcogenide include titanium, tin, zinc, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, tantalum oxide, cadmium sulfide, cadmium selenide, and the like. . Preferred perovskites include strontium titanate and calcium titanate. Of these, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and tungsten oxide are particularly preferable.

半導体には伝導に関わるキャリアーが電子であるn型とキャリアーが正孔であるp型が存在するが、本発明の素子ではn型を用いることが変換効率の点で好ましい。n型半導体には、不純物準位をもたず伝導帯電子と価電子帯正孔によるキャリアーの濃度が等しい固有半導体(あるいは真性半導体)の他に、不純物に由来する構造欠陥により電子キャリアー濃度の高いn型半導体が存在する。本発明で好ましく用いられるn型の無機半導体は、TiO、TiSrO、ZnO、Nb、SnO、WO、Si、CdS、CdSe、V、ZnS、ZnSe、SnSe、KTaO、FeS、PbS、InP、GaAs、CuInS、CuInSeなどである。これらのうち最も好ましいn型半導体はTiO、ZnO、SnO、WO、ならびにNbである。また、これらの半導体の複数を複合させた半導体材料も好ましく用いられる。 In semiconductors, there are an n-type in which carriers involved in conduction are electrons and a p-type in which carriers are holes. In the element of the present invention, n-type is preferable in terms of conversion efficiency. In an n-type semiconductor, in addition to an intrinsic semiconductor (or an intrinsic semiconductor) having no impurity level and having the same carrier concentration due to conduction band electrons and valence band holes, the electron carrier concentration is reduced by structural defects derived from impurities. There are high n-type semiconductors. The n-type inorganic semiconductor preferably used in the present invention is TiO 2 , TiSrO 3 , ZnO, Nb 2 O 3 , SnO 2 , WO 3 , Si, CdS, CdSe, V 2 O 5 , ZnS, ZnSe, SnSe, KTaO. 3 , FeS 2 , PbS, InP, GaAs, CuInS 2 , CuInSe 2 and the like. Of these, the most preferred n-type semiconductors are TiO 2 , ZnO, SnO 2 , WO 3 , and Nb 2 O 3 . A semiconductor material in which a plurality of these semiconductors are combined is also preferably used.

半導体微粒子の粒径は、半導体微粒子分散液の粘度を高く保つ目的で、一次粒子の平均粒径が2nm以上50nm以下であることが好ましく、また一次粒子の平均粒径が2nm以上30nm以下の超微粒子であることがより好ましい。粒径分布の異なる2種類以上の微粒子を混合してもよく、この場合小さい粒子の平均サイズは5nm以下であるのが好ましい。また、入射光を散乱させて光捕獲率を向上させる目的で、上記の超微粒子に対して平均粒径が50nmを越える大きな粒子を、低含率で添加することもできる。この場合、大粒子の含率は、平均粒径が50nm以下の粒子の質量の50%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましい。上記の目的で添加混合する大粒子の平均粒径は、100nm以上が好ましく、250nm以上がより好ましい。   For the purpose of keeping the viscosity of the semiconductor fine particle dispersion high, the average particle size of the primary particles is preferably 2 nm to 50 nm, and the average primary particle size is more than 2 nm to 30 nm. More preferably, it is a fine particle. Two or more kinds of fine particles having different particle size distributions may be mixed. In this case, the average size of the small particles is preferably 5 nm or less. In addition, for the purpose of improving the light capture rate by scattering incident light, large particles having an average particle size exceeding 50 nm can be added to the above ultrafine particles at a low content. In this case, the content of the large particles is preferably 50% or less, more preferably 20% or less of the mass of particles having an average particle size of 50 nm or less. The average particle size of the large particles added and mixed for the above purpose is preferably 100 nm or more, and more preferably 250 nm or more.

半導体微粒子の作製法としては、作花済夫の「ゾル・ゲル法の科学」アグネ承風社(1998年)、技術情報協会の「ゾル・ゲル法による薄膜コーティング技術」(1995年)等に記載のゾル・ゲル法、杉本忠夫の「新合成法ゲル・ゾル法による単分散粒子の合成とサイズ形態制御」、まてりあ,第35巻,第9号,1012〜1018頁(1996年)に記載のゲル・ゾル法が好ましい。またDegussa社が開発した塩化物を酸水素塩中で高温加水分解により酸化物を作製する方法も好ましい。半導体微粒子が酸化チタンの場合、上記ゾル・ゲル法、ゲル・ゾル法、塩化物の酸水素塩中での高温加水分解法はいずれも好ましいが、さらに清野学の「酸化チタン 物性と応用技術」技報堂出版(1997年)に記載の硫酸法および塩素法を用いることもできる。さらにゾル・ゲル法として、バルべ等のジャーナル・オブ・アメリカン・セラミック・ソサエティー,第80巻,第12号,3157〜3171頁(1997年)に記載の方法や、バーンサイドらのケミストリー・オブ・マテリアルズ,第10巻,第9号,2419〜2425頁に記載の方法も好ましい。   Semiconductor fine particles can be produced by Sakuo Sakuo's “Science of Sol / Gel Method” Agne Jofu Co., Ltd. (1998), “Thin Film Coating Technology by Sol / Gel Method” (1995) of the Technical Information Association, etc. The sol-gel method described, Tadao Sugimoto, “Synthesis and size control of monodisperse particles by a new synthesis gel-sol method”, Materia, Vol. 35, No. 9, 1012-1018 (1996) The gel-sol method described in 1 is preferred. Also preferred is a method of producing an oxide by high-temperature hydrolysis of chloride developed by Degussa in an oxyhydrogen salt. When the semiconductor fine particles are titanium oxide, the above sol-gel method, gel-sol method, and high-temperature hydrolysis method in oxyhydrogen salt of chloride are preferred, but Kiyoshi Manabu's “Titanium oxide properties and applied technology” The sulfuric acid method and the chlorine method described in Gihodo Publishing (1997) can also be used. Further, as the sol-gel method, the method described in Journal of American Ceramic Society, Vol. 80, No. 12, 3157-3171 (1997), or the chemistry of Burnside et al. The method described in Materials, Vol. 10, No. 9, pages 2419-2425 is also preferable.

この他に、半導体微粒子の製造方法として、例えば、チタニアナノ粒子の製造方法として好ましくは、四塩化チタンの火炎加水分解による方法(特表平06−511113号公報)、四塩化チタンの燃焼法(特開2003−327432号公報)、安定なカルコゲナイド錯体の加水分解(特開2001−85076号公報)、オルトチタン酸の加水分解(特開2004−161589号公報、特開2004−238213号公報)、可溶部と不溶部から半導体微粒子を形成後可溶部を溶解除去する方法(特開2002−246620号公報)、過酸化物水溶液の水熱合成(特開2003−92154号公報)、またはゾルゲル法によるコア/シェル構造の酸化チタン微粒子の製造方法(特開2004−10403号公報)が挙げられる。   In addition, as a method for producing semiconductor fine particles, for example, a method for producing titania nanoparticles is preferably a method by flame hydrolysis of titanium tetrachloride (Japanese Patent Publication No. 06-511113), a method of combustion of titanium tetrachloride (special No. 2003-327432), hydrolysis of a stable chalcogenide complex (JP 2001-85076 A), hydrolysis of orthotitanic acid (JP 2004-161589 A, JP 2004-238213 A), possible Method of dissolving and removing soluble part after forming semiconductor fine particles from soluble part and insoluble part (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-246620), hydrothermal synthesis of aqueous peroxide solution (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-92154), or sol-gel method And the production method of titanium oxide fine particles having a core / shell structure by JP-A-2004-10403.

チタニアの結晶構造としては、アナターゼ型、ブルッカイト型、または、ルチル型があげられ、アナターゼ型、ブルッカイト型が好ましい。好ましい例として、特開平11−339867号公報、特開2001−43907号公報、特開2001−43907号公報に記載の例が挙げられる。また、好ましい酸化チタンの物性としては、欧州特許1338563(A2)号公報、米国特許2004−0161380号公報、米国特許第6075203号明細書、米国特許第6444189号明細書、米国特許第6720202号明細書、中国特許1540772(A)号公報、特開2001−283942号公報、及び特開2001−212457号公報に記載の例などが挙げられる。   Examples of the crystal structure of titania include anatase type, brookite type, and rutile type, and anatase type and brookite type are preferable. Preferred examples include those described in JP-A-11-339867, JP-A-2001-43907, and JP-A-2001-43907. Further, as preferable physical properties of titanium oxide, EP 1338563 (A2), U.S. Patent 2004-0161380, U.S. Pat. No. 6,075,203, U.S. Pat. No. 6,444,189, U.S. Pat. No. 6,720,202 are described. Examples described in Chinese Patent No. 1540772 (A), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-283942, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-212457.

チタニアナノチューブ・ナノワイヤー・ナノロッドをチタニア微粒子に混合してもよい。好ましい例としては、特開2003−168495号公報、特開2003−251194号公報、特開2004−175586号公報、特開2004−175587号公報、特開2004−175588号公報、特開2004−311354号公報、特開2004−311355号公報、特開2004−319661号公報、及び特開2005−162584号公報に記載の例が挙げられる。   Titania nanotubes, nanowires, and nanorods may be mixed with titania fine particles. Preferred examples include JP-A No. 2003-168495, JP-A No. 2003-251194, JP-A No. 2004-175586, JP-A No. 2004-175588, JP-A No. 2004-175588, and JP-A No. 2004-31354. And JP-A-2004-31355, JP-A-2004-319661, and JP-A-2005-162584.

チタニアは、非金属元素などによりドーピングされていても良い。好ましい例としては、特開2000−235874号公報、特開2003−252624号公報、特開2002−25637号公報、特開2003−187881号公報、特開2003−187882号公報、特開2003−179244号公報、特開2004−87148号公報、特開2004−119279号公報、特開2005−93944号公報、特開2005−64493号公報、特開2003−257507号公報、及び特開2003−323920号公報に記載の例などが挙げられる。チタニアへの添加剤としてド―パント以外に、ネッキングを改善する為のバインダーや逆電子移動防止の為に表面へ添加剤を用いても良い。好ましい添加剤の例としては、ITO、SnO粒子(特開平11−283682号公報、特開2001−345125号公報)、ウイスカー(特開2003−163037号公報)、繊維状グラファイト・カーボンナノチューブ(特開2003−163037号公報)、酸化亜鉛ネッキング結合子(特開2003−273381号公報)、セルロース等の繊維状物質(特開2003−123861号公報)、金属(特開2000−285975号公報、特開2001−35551号公報)、有機シリコン(特開2000−294304号公報)、ドデシルベンゼンスルホン酸(特開2000−260493号公報)、シラン化合物等の電荷移動結合分子(特開2000−323192号公報、特開2001−102103号公報)、及び電位傾斜型デンドリマー(特開2004−213908号公報)などが挙げられる。   Titania may be doped with a nonmetallic element or the like. Preferred examples include JP-A No. 2000-235874, JP-A No. 2003-252624, JP-A No. 2002-25637, JP-A No. 2003-187881, JP-A No. 2003-187882, JP-A No. 2003-179244. JP, JP-A-2004-87148, JP-A-2004-119279, JP-A-2005-93944, JP-A-2005-64493, JP-A-2003-257507, and JP-A-2003-323920. Examples described in the publication are listed. In addition to the dopant, an additive to the titania may be used as a binder for improving necking or an additive on the surface for preventing reverse electron transfer. Examples of preferable additives include ITO, SnO particles (Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-283682 and 2001-345125), whiskers (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-163037), and fibrous graphite / carbon nanotubes (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-163037). 2003-163037), zinc oxide necking binder (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-273181), fibrous materials such as cellulose (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-123861), metal (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-285975, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-285975) 2001-35551), organic silicon (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-294304), dodecylbenzenesulfonic acid (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-260493), charge transfer binding molecules such as silane compounds (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-323192, JP, 2001-102103, A) and potential Like swash dendrimer (JP 2004-213908).

チタニア上の表面欠陥を除去するなどの目的で、色素吸着前にチタニアを酸塩基又は酸化還元処理しても良い。酸塩基処理の例としては、例えば特開2000−101106号公報、特開2002−293541号公報、特開2003−297441号公報、特開2003−297442号公報、特開2004−235240号公報などがあげられる。また、特開平08−81222号公報、特開2000−285980号公報、特開2004−158243号公報、及び特開2004−247104号公報等に記載のようにエッチング、酸化処理、過酸化水素処理、脱水素処理、UV−オゾン、酸素プラズマなどで処理してもよい。   For the purpose of removing surface defects on titania, titania may be acid-base or redox treated before dye adsorption. Examples of the acid-base treatment include, for example, JP 2000-101106 A, JP 2002-293541 A, JP 2003-297441 A, JP 2003-297442 A, JP 2004-235240 A, and the like. can give. Further, as described in JP-A-08-81222, JP-A-2000-285980, JP-A-2004-158243, and JP-A-2004-247104, etc., etching, oxidation treatment, hydrogen peroxide treatment, You may process by a dehydrogenation process, UV-ozone, oxygen plasma, etc.

(C)半導体微粒子分散液
本発明においては、半導体微粒子以外の固形分の含量が、半導体微粒子分散液全体の10質量%以下よりなる半導体微粒子分散液を前記の導電性支持体に塗布し、適度に加熱することにより、多孔質半導体微粒子塗布層を得ることができる。
半導体微粒子分散液を作製する方法としては、前述のゾル・ゲル法の他に、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、微粒子に超音波などを照射して超微粒子に粉砕する方法、あるいはミルや乳鉢などを使って機械的に粉砕しすり潰す方法、等が挙げられる。分散溶媒としては、水および/または各種の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、メタノール,エタノール,イソプロピルアルコール,シトロネロール,ターピネオールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、ジクロロメタン、アセトニトリル等が挙げられる。
分散の際、必要に応じて例えばポリエチレングリコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのようなポリマー、界面活性剤、酸、またはキレート剤等を分散助剤として少量用いてもよい。しかし、これらの分散助剤は、導電性支持体上へ製膜する工程の前に、ろ過法や分離膜を用いる方法、あるいは遠心分離法などによって大部分を除去しておくことが好ましい。半導体微粒子分散液は、半導体微粒子以外の固形分の含量が分散液全体の10質量%以下とすることができる。この濃度は好ましくは5%以下であり、さらに好ましくは3%以下であり、特に好ましくは1%以下である。さらに好ましくは0.5%以下であり、特に好ましくは0.2%である。すなわち、半導体微粒子分散液中に、溶媒と半導体微粒子以外の固形分を半導体微分散液全体の10質量%以下とすることができる。実質的に半導体微粒子と分散溶媒のみからなることが好ましい。
半導体微粒子分散液の粘度が高すぎると分散液が凝集してしまい製膜することができず、逆に半導体微粒子分散液の粘度が低すぎると液が流れてしまい製膜することができないことがある。したがって分散液の粘度は、25℃で10〜300N・s/mが好ましい。さらに好ましくは、25℃で50〜200N・s/mである。
(C) Semiconductor fine particle dispersion In the present invention, a semiconductor fine particle dispersion in which the solid content other than the semiconductor fine particles is 10% by mass or less of the entire semiconductor fine particle dispersion is applied to the conductive support. A porous semiconductor fine particle coating layer can be obtained by heating to a high temperature.
In addition to the sol-gel method described above, a method of preparing a semiconductor fine particle dispersion is a method of depositing fine particles in a solvent and using them as they are when synthesizing a semiconductor. Ultrafine particles are irradiated with ultrasonic waves. Or a method of mechanically pulverizing and grinding using a mill or a mortar. As the dispersion solvent, water and / or various organic solvents can be used. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, citronellol and terpineol, ketones such as acetone, esters such as ethyl acetate, dichloromethane, acetonitrile and the like.
At the time of dispersion, a small amount of, for example, a polymer such as polyethylene glycol, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, a surfactant, an acid, or a chelating agent may be used as a dispersion aid. However, most of these dispersing aids are preferably removed by a filtration method, a method using a separation membrane, a centrifugal method or the like before the step of forming a film on a conductive support. In the semiconductor fine particle dispersion, the solid content other than the semiconductor fine particles can be 10% by mass or less of the total dispersion. This concentration is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and particularly preferably 1% or less. More preferably, it is 0.5% or less, and particularly preferably 0.2%. That is, in the semiconductor fine particle dispersion, the solid content other than the solvent and the semiconductor fine particles can be 10% by mass or less of the entire semiconductor fine dispersion. It is preferable to consist essentially of semiconductor fine particles and a dispersion solvent.
If the viscosity of the semiconductor fine particle dispersion is too high, the dispersion will aggregate and cannot be formed into a film. Conversely, if the viscosity of the semiconductor fine particle dispersion is too low, the liquid will flow and cannot be formed into a film. is there. Therefore, the viscosity of the dispersion is preferably 10 to 300 N · s / m 2 at 25 ° C. More preferably, it is 50 to 200 N · s / m 2 at 25 ° C.

半導体微粒子分散液の塗布方法としては、アプリケーション系の方法としてローラ法、ディップ法等を使用することができる。またメータリング系の方法としてエアーナイフ法、ブレード法等を使用することができる。またアプリケーション系の方法とメータリング系の方法を同一部分にできるものとして、特公昭58−4589号に開示されているワイヤーバー法、米国特許2681294号明細書、同2761419号明細書、同2761791号明細書等に記載のスライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法等が好ましい。また汎用機を使用してスピン法やスプレー法で塗布するのも好ましい。湿式印刷方法としては、凸版、オフセットおよびグラビアの3大印刷法をはじめ、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等が好ましい。これらの中から、液粘度やウェット厚さに応じて、好ましい製膜方法を選択する。また本発明の半導体微粒子分散液は粘度が高く、粘稠性を有するため、凝集力が強いことがあり、塗布時に支持体とうまく馴染まない場合がある。このような場合に、UVオゾン処理で表面のクリーニングと親水化を行うことにより、塗布した半導体微粒子分散液と導電性支持体表面の結着力が増し、半導体微粒子分散液の塗布が行い易くなる。
半導体微粒子層全体の好ましい厚さは0.1〜100μmである。半導体微粒子層の厚さはさらに1〜30μmが好ましく、2〜25μmがより好ましい。半導体微粒子の支持体1m当りの担持量は0.5g〜400gが好ましく、5〜100gがより好ましい。
As a method for applying the semiconductor fine particle dispersion, a roller method, a dip method, or the like can be used as an application method. Moreover, an air knife method, a blade method, etc. can be used as a metering method. Further, as an application method and a metering method can be made the same part, the wire bar method disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-4589, US Pat. No. 2,681,294, US Pat. No. 2,761,419, US Pat. The slide hopper method, the extrusion method, the curtain method and the like described in the specification and the like are preferable. It is also preferable to apply by a spin method or a spray method using a general-purpose machine. As the wet printing method, intaglio, rubber plate, screen printing and the like are preferred, including the three major printing methods of letterpress, offset and gravure. From these, a preferred film forming method is selected according to the liquid viscosity and the wet thickness. Further, since the semiconductor fine particle dispersion of the present invention has a high viscosity and has a viscous property, it may have a strong cohesive force and may not be well adapted to the support during coating. In such a case, by performing cleaning and hydrophilization of the surface by UV ozone treatment, the binding force between the applied semiconductor fine particle dispersion and the surface of the conductive support increases, and the semiconductor fine particle dispersion can be easily applied.
The preferred thickness of the entire semiconductor fine particle layer is 0.1 to 100 μm. The thickness of the semiconductor fine particle layer is further preferably 1 to 30 μm, and more preferably 2 to 25 μm. The amount of the semiconductor fine particles supported per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 g to 400 g, and more preferably 5 to 100 g.

塗布した半導体微粒子の層に対し、半導体微粒子同士の電子的接触の強化と、支持体との密着性の向上のため、また塗布した半導体微粒子分散液を乾燥させるために、加熱処理が施される。この加熱処理により多孔質半導体微粒子層を形成することができる。
また、加熱処理に加えて光のエネルギーを用いることもできる。例えば、半導体微粒子として酸化チタンを用いた場合に、紫外光のような半導体微粒子が吸収する光を与えることで表面を活性化してもよいし、レーザー光などで半導体微粒子表面のみを活性化することができる。半導体微粒子に対して該微粒子が吸収する光を照射することで、粒子表面に吸着した不純物が粒子表面の活性化によって分解され、上記の目的のために好ましい状態とすることができる。加熱処理と紫外光を組み合わせる場合は、半導体微粒子に対して該微粒子が吸収する光を照射しながら、加熱が100℃以上250℃以下あるいは好ましくは100℃以上150℃以下で行われることが好ましい。このように、半導体微粒子を光励起することによって、微粒子層内に混入した不純物を光分解により洗浄するとともに、微粒子の間の物理的接合を強めることができる。
The applied semiconductor fine particle layer is subjected to heat treatment to enhance the electronic contact between the semiconductor fine particles and to improve the adhesion to the support, and to dry the applied semiconductor fine particle dispersion. . By this heat treatment, a porous semiconductor fine particle layer can be formed.
In addition to heat treatment, light energy can also be used. For example, when titanium oxide is used as the semiconductor fine particles, the surface may be activated by applying light absorbed by the semiconductor fine particles such as ultraviolet light, or only the surface of the semiconductor fine particles may be activated by laser light or the like. Can do. By irradiating the semiconductor fine particles with light absorbed by the fine particles, the impurities adsorbed on the particle surface are decomposed by the activation of the particle surface, and can be brought into a preferable state for the above purpose. When heat treatment and ultraviolet light are combined, it is preferable that heating be performed at 100 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, or preferably 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, while irradiating the semiconductor fine particles with light absorbed by the fine particles. Thus, by photoexciting the semiconductor fine particles, impurities mixed in the fine particle layer can be washed by photolysis, and physical bonding between the fine particles can be strengthened.

また、半導体微粒子分散液を前記の導電性支持体に塗布し、加熱や光を照射する以外に他の処理を行ってもよい。好ましい方法として例えば、通電、化学的処理などが挙げられる。
塗布後に圧力をかけても良く、圧力をかける方法としては、特表2003−500857号公報、特開2002−93475号公報、特開2003−282160号公報、及び特開2004−214129号公報が挙げられる。光照射の例としては、特開2001−357896号公報、特開平11−219734号公報、特開2004−314313号公報、特開2005−142446号公報、特開2001−247314号公報が挙げられる。プラズマ・マイクロ波・通電の例としては、特開2002−353453号公報、特開2003−308893号公報、特開2004−265662号公報、特開2004−327369号公報、特開2004−342319号公報、特開2005−116415号公報、特開2005−139498号公報、及び特開2004−273770号公報が挙げられる。化学的処理としては、例えば特開2001−357896号公報、特開2002−280327号公報、特開2003−281947号公報、特表2005−520314号公報、特開2003−297442号公報が挙げられる。
In addition, the semiconductor fine particle dispersion may be applied to the conductive support, and other treatments may be performed in addition to heating and light irradiation. Examples of preferred methods include energization and chemical treatment.
The pressure may be applied after coating, and examples of the method of applying pressure include JP-T-2003-500857, JP-A-2002-93475, JP-A-2003-282160, and JP-A-2004-214129. It is done. Examples of light irradiation include JP-A No. 2001-357896, JP-A No. 11-219734, JP-A No. 2004-314313, JP-A No. 2005-142446, and JP-A No. 2001-247314. Examples of plasma, microwave, and energization include JP 2002-353453 A, JP 2003-308893 A, JP 2004-265562 A, JP 2004-327369 A, and JP 2004-342319 A. JP 2005-116415 A, JP 2005-139498 A, and JP 2004-273770 A. Examples of the chemical treatment include JP 2001-357896 A, JP 2002-280327 A, JP 2003-281947 A, JP 2005-520314 A, and JP 2003-297442 A.

上述の半導体微粒子を導電性支持体上に塗設する方法は、半導体微粒子分散液を導電性支持体上に塗布する方法、特許第2664194号公報に記載の半導体微粒子の前駆体を導電性支持体上に塗布し空気中の水分によって加水分解して半導体微粒子膜を得る方法などの(1)湿式法に含まれる。湿式法の製造方法としては、上述の方法のほかに、半導体微粒子の分散液を作成する方法としては乳鉢ですり潰す方法、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が、好ましくは、特開平11−144772号公報、特開2005−100792号公報、欧州特許1300897(A1)号公報、特開2002−324591号公報、特開2002−145615号公報、特開2003−176130号公報、及び特開2004−79610号公報が挙げられる。(1)湿式法の塗布液の分散媒としては水または各種の有機溶媒(例えばメタノール、エタノール、t−ブタノール、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリル、酢酸エチル等)が挙げられるが、好ましくは、特表平06−511113号公報、中国特許144292号公報、特開平11−11912号公報、特開2000−294814号公報、特開2000−319018号公報、特開2000−319018号公報、特開2000−319018号公報、特開2002−145614号公報、特開2002−75477号公報、特開2004−193321号公報、WO02/067357号公報、特開2004−207205号公報、特開2004−111348号公報、特開2004−186144号公報、特開2003−282162号公報、特開2005−142011号公報、特開2005−174695号公報、特開2005−85500号公報、特開平11−343118号公報、特開平11−354169号公報、特開2000−106222号公報、特開2003−246621号公報、特開2003−51345号公報、特開2004−158551号公報、特開2001−358348号公報、特開2003−217693号公報などが挙げられる。。分散の際、必要に応じてポリマー、界面活性剤、酸、もしくはキレート剤などを分散助剤として少量であれば用いてもよい。   The above-mentioned method of coating the semiconductor fine particles on the conductive support includes a method of applying a semiconductor fine particle dispersion on the conductive support, and a semiconductor fine particle precursor described in Japanese Patent No. 2664194 as a conductive support. It is included in (1) a wet method such as a method of applying a semiconductor and hydrolyzing with moisture in the air to obtain a semiconductor fine particle film. In addition to the methods described above, as a method for producing a wet method, as a method of preparing a dispersion of semiconductor fine particles, a method of grinding with a mortar, a method of dispersing while grinding using a mill, or a semiconductor synthesis Examples of the method include a method of precipitating as fine particles in a solvent and using them as they are, but preferably, JP-A-11-144772, JP-A-2005-1000079, EP-A-1300897 (A1), JP-A-2002-324591. JP-A-2002-145615, JP-A-2003-176130, and JP-A-2004-79610. (1) As a dispersion medium of the coating liquid of the wet method, water or various organic solvents (for example, methanol, ethanol, t-butanol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, ethyl acetate, etc.) can be mentioned. No. 06-511113, Chinese Patent No. 144292, Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-11912, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-294814, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-319018, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-319018, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-319018. JP, JP 2002-145614, JP 2002-75477, JP 2004-193321, WO 02/067357, JP 2004-207205, JP 2004-111348, JP JP 2004-186144 A, JP 2003-28 A 162, JP 2005-142011, JP 2005-174695, JP 2005-85500, JP 11-343118, JP 11-354169, JP 2000-106222. JP-A-2003-246621, JP-A-2003-51345, JP-A-2004-158551, JP-A-2001-358348, JP-A-2003-217893, and the like. . At the time of dispersion, a polymer, a surfactant, an acid, a chelating agent, or the like may be used as a dispersion aid if necessary.

半導体微粒子を導電性支持体上に塗設する方法として、上述の(1)湿式法とともに、(2)乾式法、(3)その他の方法を併用しても良い。
(2)乾式法として好ましくは、特開2000−231943号公報、特開2002−170602号公報、特開2001−345124号公報、特開2003−197280号公報、特開2003−123854号公報、特開2003−123852号公報、特開2003−123853号公報、特開2005−39013号公報、特開2004−39286号公報、特開2005−104760号公報が挙げられる。
(3)その他の方法として、好ましくは、特開2002−134435号公報、米国特許2004/0123896号公報、特開2004−327265号公報、特開342397号公報、特公表2003−500857号公報、特開2005−85491号公報、特開2003−98977号公報、特開2002−299665号公報、特開2003−243053号公報、特開2004−253331号公報、特開平11−310898号公報、特開2003−257507号公報、特開2003−323920号公報、米国特許2004/0084080号公報、米国特許2004/0121068号公報、特開2004−319873号公報、特開平10−112337号公報、特開平11−6098号公報、特開2000−178791号公報、特開2000−178792号公報、特開2004−103420号公報、及び特開2003−301283号公報が挙げられる。
As a method of coating the semiconductor fine particles on the conductive support, (2) dry method and (3) other methods may be used in combination with the above (1) wet method.
(2) Preferably, the dry method is disclosed in JP 2000-231943, JP 2002-170602, JP 2001-345124, JP 2003-197280, JP 2003-123854, JP, JP 2003-123852 A, JP 2003-123853 A, JP 2005-39013 A, JP 2004-39286 A, JP 2005-104760 A, and the like.
(3) As other methods, preferably, JP 2002-134435 A, US 2004/0123896 A, JP 2004-327265 A, JP 342397 A, JP 2003-500857 A, JP 2005-85491 A, JP 2003-98777 A, JP 2002-299665 A, JP 2003-243053 A, JP 2004-253331 A, JP 11-310898 A, JP 2003 2003 A. No. -257507, JP 2003-323920, US 2004/0084080, US 2004/0121068, JP 2004-319873, JP 10-112337, JP 11-6098. No. 2000-178 91, JP 2000-178792, JP 2004-103420 and JP 2003-301283 JP are mentioned JP.

半導体微粒子は多くの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。例えば半導体微粒子を支持体上に塗設した状態で、その表面積が投影面積に対して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。この上限には特に制限はないが、通常5000倍程度である。好ましい半導体微粒子の構造としては、特開2001−93591号公報、特開2001−257012号公報、特開2001−196106号公報、特開2001−273936号公報、及び欧州特許1207572(A1)公報が挙げられる。   The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many dyes can be adsorbed. For example, in a state where the semiconductor fine particles are coated on the support, the surface area is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more the projected area. Although there is no restriction | limiting in particular in this upper limit, Usually, it is about 5000 times. Examples of preferable semiconductor fine particle structures include JP-A No. 2001-93591, JP-A No. 2001-257010, JP-A No. 2001-196106, JP-A No. 2001-273936, and European Patent No. 1207572 (A1). It is done.

一般に、半導体微粒子の層の厚みが大きいほど単位面積当たりに担持できる色素の量が増えるため光の吸収効率が高くなるが、発生した電子の拡散距離が増すため電荷再結合によるロスも大きくなる。半導体微粒子層の好ましい厚みは素子の用途によって異なるが、典型的には0.1〜100μmである。光電気化学電池として用いる場合は1〜50μmであることが好ましく、3〜30μmであることがより好ましい。半導体微粒子は、支持体に塗布した後に粒子同士を密着させるために、100〜800℃の温度で10分〜10時間加熱してもよい。支持体としてガラスを用いる場合、製膜温度は400〜600℃が好ましい。
支持体として高分子材料を用いる場合、250℃以下で製膜後加熱することが好ましい。その場合の製膜方法としては、(1)湿式法、(2)乾式法、(3)電気泳動法(電析法を含む)の何れでも良く、好ましくは、(1)湿式法、又は(2)乾式であり、更に好ましくは、(1)湿式法である。
In general, as the thickness of the semiconductor fine particle layer increases, the amount of dye that can be supported per unit area increases, so that the light absorption efficiency increases. The preferred thickness of the semiconductor fine particle layer varies depending on the use of the device, but is typically 0.1 to 100 μm. When using as a photoelectrochemical cell, it is preferable that it is 1-50 micrometers, and it is more preferable that it is 3-30 micrometers. The semiconductor fine particles may be heated at a temperature of 100 to 800 ° C. for 10 minutes to 10 hours in order to adhere the particles to each other after being applied to the support. When glass is used as the support, the film forming temperature is preferably 400 to 600 ° C.
When a polymer material is used as the support, it is preferably heated after film formation at 250 ° C. or lower. In this case, the film forming method may be any of (1) a wet method, (2) a dry method, and (3) an electrophoresis method (including an electrodeposition method), and preferably (1) a wet method or ( 2) Dry method, more preferably (1) Wet method.

湿式法とは、半導体層又はその前駆体を湿式で塗布するなどして、プラスティックフイルム上に膜を形成しそれを更に活性化する方法であり、例えば、特開平10−290018号公報に記載の半導体と導電性化合物の混合物を低温で加熱する方法、前駆体を用いる方法(前駆体として例えば、特開2001−110462号公報記載の(NHTiF、特開2001−247314号公報記載の過酸化チタン、特開平11−219734号公報記載の金属アルコキシド・金属錯体・金属有機酸塩が挙げられる。)、特表2005−520314号公報記載の金属有機酸化物(アルコキシドなど)を共存させたスラリーを塗布し加熱処理、光処理などで半導体膜を形成する方法、特開2003−2819847号公報記載の無機系前駆体を共存させたスラリー、及び特開2005−056627号公報記載のスラリーのpHと分散させたチタニア粒子の性状を特定した方法が挙げられる。
これらスラリーには、少量であればバインダーを添加しても良く、バインダーとしては、例えば、特開2003−109678号公報、または特開2003−123861号公報記載のセルロース、特開2003−272722号公報記載のフッ素ポリマー、特開2004−47261号公報記載の架橋ゴム、特表2005−516365号公報記載のポリブチルチタネート、及び特開2005−135798号公報記載のカルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。
The wet method is a method of forming a film on a plastic film by applying the semiconductor layer or its precursor wet, etc., and further activating it. For example, as described in JP-A-10-290018 A method of heating a mixture of a semiconductor and a conductive compound at a low temperature, a method using a precursor (for example, (NH 4 ) 2 TiF 6 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-110462, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-247314 And a metal organic oxide (such as an alkoxide) described in JP-T-2005-520314. A method of forming a semiconductor film by applying a slurry and applying a heat treatment, a light treatment, etc .; Slurry allowed to coexist precursor, and include a method that identifies a property of pH titania particles dispersed in the slurry of JP 2005-056627 JP.
A small amount of a binder may be added to these slurries. Examples of the binder include cellulose described in JP-A No. 2003-109678 or JP-A No. 2003-123861, and JP-A No. 2003-272722. And a crosslinked rubber described in JP 2004-47261 A, polybutyl titanate described in JP 2005-516365 A, and carboxymethyl cellulose described in JP 2005-135798 A.

半導体又はその前駆体層の形成に関する技術としては、特開2003−308890号公報記載のコロナ放電、プラズマ、UVなどの物理的な方法で親水化する方法、アルカリ(特開2004−119120号公報)やポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸(特開2005−169228号公報)などによる化学処理、特開2003−297443号公報記載のポリアニリンなどの接合用中間膜の形成などが挙げられる。   As a technique relating to the formation of a semiconductor or a precursor layer thereof, a method of hydrophilizing by a physical method such as corona discharge, plasma, UV described in JP-A No. 2003-308890, an alkali (JP-A No. 2004-119120) And chemical treatment with polyethylenedioxythiophene and polystyrene sulfonic acid (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-169228), and formation of an interlayer film for bonding such as polyaniline described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-297443.

乾式法としては、蒸着やスパッタリング、エアロゾルデポジション法などがあげられ、好ましくは、特開2005−39013号公報、特開2004−074609号公報、特許第3265481号、特開2003−100359号公報、及び特開2004−39286号公報記載の方法が挙げられる。
また、特開2002−100146号公報、及び特開2004−311354号公報記載の電気泳動法・電析法を用いても良い。
Examples of the dry method include vapor deposition, sputtering, and aerosol deposition method. Preferably, JP 2005-39013 A, JP 2004-074609 A, JP 3265481 A, JP 2003-1000035 A, And the method of Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-39286 is mentioned.
Moreover, you may use the electrophoresis method and electrodeposition method of Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-100146 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-311354.

また、耐熱基板上でいったん塗膜を作製した後、プラスチック等のフィルムに転写する方法を用いても良い。好ましくは、特開2002−184475号公報記載のEVAを介して転写する方法、特開2003−98977号公報記載の紫外線、水系溶媒で除去可能な無機塩を含む犠牲基盤上に半導体層・導電層を形成後、有機基板に転写後、犠牲基板を除去する方法などが挙げられる。
なお、半導体微粒子の支持体1m当たりの塗布量は0.5〜500g、さらには5〜100gが好ましい。
Moreover, after producing a coating film once on a heat-resistant board | substrate, you may use the method of transcribe | transferring to films, such as a plastics. Preferably, a method of transferring via EVA described in JP-A No. 2002-184475, a semiconductor layer / conductive layer on a sacrificial substrate containing an inorganic salt that can be removed with ultraviolet rays and an aqueous solvent described in JP-A No. 2003-98977 And a method of removing the sacrificial substrate after transfer to an organic substrate.
The coating amount of the semiconductor fine particles per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 to 500 g, more preferably 5 to 100 g.

(D)感光層
光電変換素子は、前記の導電性支持体上に、前記の半導体微粒子分散液を塗布し加熱して得られた多孔質半導体微粒子層に、本発明の色素を吸着することにより、感光層を得ることができる。感光層は目的に応じて設計され、単層構成でも多層構成でもよい。一層の感光層中の色素は一種類でも多種の混合でもよいが、そのうちの少なくとも1種は、前記の本発明の色素を用いる。本発明方法により製造される光電変換素子の感光層には、この色素が吸着した半導体微粒子を含み、感度が高く、光電気化学電池として使用する場合に、高い変換効率を得ることができる。
(D) Photosensitive layer The photoelectric conversion element is obtained by adsorbing the dye of the present invention to the porous semiconductor fine particle layer obtained by applying the above-mentioned semiconductor fine particle dispersion on the conductive support and heating. A photosensitive layer can be obtained. The photosensitive layer is designed according to the purpose, and may be a single layer structure or a multilayer structure. The dyes in one photosensitive layer may be one kind or a mixture of various kinds, but at least one of them uses the dye of the present invention. The photosensitive layer of the photoelectric conversion element produced by the method of the present invention contains semiconductor fine particles adsorbed with the dye, has high sensitivity, and can be used as a photoelectrochemical cell, and high conversion efficiency can be obtained.

本発明の色素(色素化合物)は、例えば、F.M.Harmer著「Heterocyclic Compounds−Cynaine Dyes and Related Compounds」John Willey & Sons社,NewYork and London,1994年刊などに記載、引用もしくはこれらに類似の方法により合成することができる。   Examples of the dye (dye compound) of the present invention include F.I. M.M. It is described in Harmer's "Heterocyclic Compounds-Cyane Dies and Related Compounds" John Willey & Sons, New York and London, published in 1994, etc., or can be synthesized by a similar method.

半導体微粒子に色素を吸着させるには、溶液と本発明の色素よりなる色素吸着用色素溶液の中に、よく乾燥した半導体微粒子を長時間浸漬するのが好ましい。色素吸着用色素溶液に使用される溶液は、本発明の色素が溶解できる溶液なら特に制限なく使用することができる。例えば、エタノール、メタノール、イソプロパノール、トルエン、t-ブタノール、アセトニトリル、アセトン、n-ブタノールなどを使用することができる。その中でも、エタノール、トルエンを好ましく使用することができる。
溶液と本発明の色素よりなる色素吸着用色素溶液は必要に応じて50℃ないし100℃に加熱してもよい。色素の吸着は半導体微粒子の塗布前に行っても塗布後に行ってもよい。また、半導体微粒子と色素を同時に塗布して吸着させてもよい。未吸着の色素は洗浄によって除去する。塗布膜の焼成を行う場合は色素の吸着は焼成後に行うことが好ましい。焼成後、塗布膜表面に水が吸着する前にすばやく色素を吸着させるのが特に好ましい。吸着する色素は1種類でもよいし、数種混合して用いてもよい。混合する場合、本発明の色素を2種以上混合してもよいし、米国特許4927721号、同4684537号、同5084365号、同5350644号、同5463057号、同5525440号の各明細書、および特開平7−249790号公報に記載の錯体色素と本発明の色素を混合してもよい。光電変換の波長域をできるだけ広くするように、混合する色素が選ばれる。色素を混合する場合は、すべての色素が溶解するようにして、色素吸着用色素溶液とすることが必要である。
In order to adsorb the dye to the semiconductor fine particles, it is preferable to immerse the well-dried semiconductor fine particles for a long time in the dye adsorbing dye solution comprising the solution and the dye of the present invention. The solution used for the dye solution for dye adsorption can be used without particular limitation as long as it can dissolve the dye of the present invention. For example, ethanol, methanol, isopropanol, toluene, t-butanol, acetonitrile, acetone, n-butanol and the like can be used. Among these, ethanol and toluene can be preferably used.
The dye solution for dye adsorption comprising the solution and the dye of the present invention may be heated to 50 ° C. to 100 ° C. as necessary. The adsorption of the dye may be performed before or after application of the semiconductor fine particles. Further, the semiconductor fine particles and the dye may be applied and adsorbed simultaneously. Unadsorbed dye is removed by washing. When baking a coating film, it is preferable to adsorb | suck a pigment | dye after baking. It is particularly preferable that the dye is quickly adsorbed after the baking and before water adsorbs on the coating film surface. One kind of adsorbing dye may be used, or several kinds may be mixed and used. In the case of mixing, two or more of the dyes of the present invention may be mixed, the specifications of U.S. Pat. Nos. 4,927,721, 4,684,537, 5,084,365, 5,350,644, 5,463,057, 5,525,440, and The complex dye described in Kaihei 7-249790 may be mixed with the dye of the present invention. The dye to be mixed is selected so as to make the wavelength range of photoelectric conversion as wide as possible. When mixing the dyes, it is necessary to prepare a dye solution for dye adsorption by dissolving all the dyes.

色素の使用量は、全体で、支持体1m当たり0.01〜100ミリモルが好ましく、より好ましくは0.1〜50ミリモル、特に好ましくは0.1〜10ミリモルである。この場合、本発明の色素の使用量は5モル%以上とすることが好ましい。
また、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0.001〜1ミリモルが好ましく、より好ましくは0.1〜0.5ミリモルである。
このような色素量とすることによって、半導体における増感効果が十分に得られる。これに対し、色素量が少ないと増感効果が不十分となり、色素量が多すぎると、半導体に付着していない色素が浮遊し増感効果を低減させる原因となる。
The total amount of the dye used is preferably 0.01 to 100 mmol, more preferably 0.1 to 50 mmol, particularly preferably 0.1 to 10 mmol, per 1 m 2 of the support. In this case, the amount of the dye of the present invention is preferably 5 mol% or more.
Further, the adsorption amount of the dye to the semiconductor fine particles is preferably 0.001 to 1 mmol, more preferably 0.1 to 0.5 mmol, with respect to 1 g of the semiconductor fine particles.
By using such a dye amount, a sensitizing effect in a semiconductor can be sufficiently obtained. On the other hand, when the amount of the dye is small, the sensitizing effect becomes insufficient, and when the amount of the dye is too large, the dye not attached to the semiconductor floats and causes the sensitizing effect to be reduced.

また、会合など色素同士の相互作用を低減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(例えばコール酸、ピバロイル酸)等が挙げられる。
色素を吸着した後に、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4−tert−ブチルピリジン、ポリビニルピリジン等が挙げられる。これらは液体の場合はそのまま用いてもよいし有機溶媒に溶解して用いてもよい。
Further, a colorless compound may be co-adsorbed for the purpose of reducing the interaction between dyes such as association. Examples of the hydrophobic compound to be co-adsorbed include steroid compounds having a carboxyl group (for example, cholic acid and pivaloyl acid).
After adsorbing the dye, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with amines. Preferred amines include 4-tert-butyl pyridine, polyvinyl pyridine and the like. These may be used as they are in the case of a liquid, or may be used by dissolving in an organic solvent.

以下、電荷移動層および対向電極について詳しく説明する。電荷移動層は、色素の酸化体に電子を補充する機能を有する層であり、受光電極と対極との間に設けられる。代表的な例としては、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体、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クスに含浸したいわゆるゲル電解質、酸化還元対を含有する溶融塩などが挙げられる。   Hereinafter, the charge transfer layer and the counter electrode will be described in detail. The charge transfer layer is a layer having a function of replenishing electrons to the oxidant of the dye, and is provided between the light receiving electrode and the counter electrode. Typical examples include a liquid in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, a so-called gel electrolyte in which a polymer matrix is impregnated with a liquid in which a redox pair is dissolved in an organic solvent, and a molten salt containing the redox couple. .

酸化還元対としては、例えばヨウ素とヨウ化物(例えばヨウ化リチウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、ヨウ化テトラプロピルアンモニウム等)との組み合わせ、アルキルビオローゲン(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)とその還元体との組み合わせ、ポリヒドロキシベンゼン類(例えばハイドロキノン、ナフトハイドロキノン等)とその酸化体との組み合わせ、2価と3価の鉄錯体(例えば赤血塩と黄血塩)の組み合わせ等が挙げられる。これらのうちヨウ素とヨウ化物との組み合わせが好ましい。これらを溶かす有機溶媒としては、非プロトン性の極性溶媒(例えばアセトニトリル、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、1,3−ジメチルイミダゾリノン、3−メチルオキサゾリジノン等)、特開2002−110262記載の含水電解液、特開2000−36332号公報、特開2000−243134号公報、及び再公表WO/00−54361号公報記載の電解質溶媒などが挙げられるが、アセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトンが好ましい。   Examples of the redox pair include a combination of iodine and iodide (eg, lithium iodide, tetrabutylammonium iodide, tetrapropylammonium iodide, etc.), alkyl viologen (eg, methyl viologen chloride, hexyl viologen bromide, benzyl viologen tetrafluoro). Borate) and its reduced form, a combination of polyhydroxybenzenes (for example, hydroquinone, naphthohydroquinone, etc.) and its oxidized form, a combination of divalent and trivalent iron complexes (for example, red blood salt and yellow blood salt) Etc. Of these, a combination of iodine and iodide is preferred. Examples of organic solvents for dissolving them include aprotic polar solvents (for example, acetonitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, 1,3-dimethylimidazolinone, 3-methyloxazolidinone, etc.) -110262, the electrolyte solution described in JP 2000-36332 A, JP 2000-243134 A, and republished WO / 00-54361, etc., and acetonitrile, methoxypropionitrile , Propylene carbonate, and γ-butyrolactone are preferable.

電解質への添加物として、前述の4−tert−ブチルピリジンのほか、特開2003−331986号公報記載のピリジン及びピリジン系化合物、特開2004−47229号公報、特開2004−171821号公報などに記載のアミノピリジン系化合物、特開2004−273272号公報のベンズイミダゾール系化合物、特開2005−38711号公報記載のアミノトリアゾール系化合物及びアミノチアゾール系化合物、特開2005−108663号公報記載のイミダゾール系化合物、キノリン系化合物(特開2005−135782号公報)、アミノトリアジン系化合物(特開2005−183166号公報)、尿素誘導体(特開2003−168493号公報)、アミド化合物(特開2004−103404号公報)、ピリミジン系化合物(特開2004−247158号公報)、及び窒素を含まない複素環(特開2005−166612号公報、特開2005−166613号公報、及び特開2005−16615号公報)が挙げられる。   As an additive to the electrolyte, in addition to the above-mentioned 4-tert-butylpyridine, pyridine and pyridine compounds described in JP-A-2003-331986, JP-A-2004-47229, JP-A-2004-171821, etc. Aminopyridine compounds described in JP-A-2004-273272, benzimidazole compounds described in JP-A-2005-38711, aminotriazole-based compounds and aminothiazole-based compounds described in JP-A-2005-108663, and imidazole-based compounds described in JP-A-2005-108663 Compounds, quinoline compounds (JP-A 2005-135782), aminotriazine compounds (JP 2005-183166), urea derivatives (JP 2003-168493), amide compounds (JP 2004-103404) Gazette) Jin compounds (JP 2004-247158), and nitrogen heterocycles containing no (JP 2005-166612, JP 2005-166613 and JP Patent 2005-16615 JP) and the like.

また、効率を向上する為に、電解液の水分を制御する方法をとっても良い。水分を制御する好ましい方法としては、濃度を制御する方法(特開2000−323189号公報、特開2001−76774号公報)、脱水剤を共存させる方法(特開2002−237335号公報、特開2002−237335号公報)などが挙げられる。   In order to improve efficiency, a method of controlling the water content of the electrolytic solution may be used. As a preferable method for controlling moisture, a method for controlling the concentration (JP 2000-323189 A, JP 2001-76774 A), a method in which a dehydrating agent coexists (JP 2002-237335 A, JP 2002 2002). -237335).

特開2004−235011号公報に記載のごとくヨウ素の毒性軽減のために、ヨウ素とシクロデキストリンの包摂化合物を使用してもよく、特開2003−25709号公報記載のように逆に水分を常時補給する方法を用いても良い。特許第3462115号記載のように環状アミジンを用いても良く、酸化防止剤(特開2004−39292号公報)、加水分解防止剤(特開2004−111276号公報)、分解防止剤(特開2004−111277号公報)、及びヨウ化亜鉛(特開2004−152613号公報)を加えてもよい。   In order to reduce the toxicity of iodine as described in JP-A No. 2004-235011, an inclusion compound of iodine and cyclodextrin may be used, and on the contrary, moisture is constantly replenished as described in JP-A No. 2003-25709. You may use the method to do. Cyclic amidine may be used as described in Japanese Patent No. 3462115, an antioxidant (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-39292), a hydrolysis inhibitor (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-111276), and a decomposition inhibitor (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-2004). -111277) and zinc iodide (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-152613) may be added.

電解質として溶融塩を用いても良く、好ましい溶融塩としては、イミダゾリウム又はトリアゾリウム型陽イオンを含むイオン性液体(特表平09−507334号公報、特開平08−259543号公報、特開2003−031270号公報、特開2005−112733号公報、特開2005−116367号公報、特開2005−112733号公報、特開2003−68374号公報、特開2003−92153号公報、特開2004−241378号公報、特開2005−85587号公報、特開2004−87387号公報)、オキサゾリウム系(特開2000−53662号公報)、ピリジニウム系(特開2000−58891号公報、特開2001−23705号公報、特開2001−167630号公報、特開2001−256828号公報、特開2001−266962号公報)、グアニジウム系(特開2001−35253号公報)、およびこれらの組み合わせ(特開2000−90991号公報、特開2001−35552号公報)が挙げられる。これらカチオン系に対して特定のアニオンと組み合わせても良く、例えば、特開2002−75442号公報、特開2001−75443号公報、特開2002−170426号公報、特開2002−298913号公報、特開2002−367426号公報、特開2003−017148号公報などが挙げられる。これらの溶融塩に対しては添加物を加えても良く、好ましい添加物としては、特開2001−67931号公報、特開2001−160427号公報、特開2002−289267号公報、特開2002−289268号公報、特開2000−90991号公報、特開2000−100485号公報、特開2001−283943号公報)などに記載のものなどが挙げられる。特開2002−319314号公報又は特開2002−343440号公報のごとく液晶性の置換基を持っていてもよい。また、特開2005−104845号公報、特開2005−104846号公報、特開2005−179254号公報などに記載の四級アンモニウム塩系の溶融塩を用いても良い。   A molten salt may be used as the electrolyte, and preferred molten salts include ionic liquids containing imidazolium or triazolium type cations (Japanese Patent Publication Nos. 09-507334, 08-259543, 2003-2003). No. 031270, JP-A No. 2005-112733, JP-A No. 2005-116367, JP-A No. 2005-112733, JP-A No. 2003-68374, JP-A No. 2003-92153, JP-A No. 2004-241378 JP, 2005-85587, JP 2004-87387), oxazolium (JP 2000-53662), pyridinium (JP 2000-58891, JP 2001-23705, JP 2001-167630 A, JP 2001-2 6828, JP 2001-266962 JP), guanidium based (JP 2001-35253 JP), and combinations thereof (JP 2000-90991, JP-JP 2001-35552) can be mentioned. These cationic systems may be combined with specific anions. For example, JP 2002-75442 A, JP 2001-75443 A, JP 2002-170426 A, JP 2002-298913 A, JP 2002-367426 A, JP 2003-171148 A, and the like. Additives may be added to these molten salts. Preferred additives include JP-A-2001-67931, JP-A-2001-160427, JP-A-2002-289267, and JP-A-2002. 289268, JP-A 2000-90991, JP-A 2000-1000048, JP-A 2001-283943) and the like. You may have a liquid crystalline substituent like Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-319314 or 2002-343440. Moreover, you may use the quaternary ammonium salt type molten salt as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-104845, Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-104844, Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-179254, etc.

これら以外の溶融塩としては、例えば特開2005−139100号公報、特開2005−145927号公報、及びヨウ化リチウムと他の少なくとも1種類のリチウム塩(例えば酢酸リチウム、過塩素酸リチウム等)にポリエチレンオキシドを混合することにより、室温での流動性を付与したもの等が挙げられる。この場合のポリマーの添加量は1〜50質量%である。また、γ−ブチロラクトンを電解液に含んでいてもよく、これによりヨウ化物イオンの拡散効率が高くなり変換効率が向上する。   Examples of molten salts other than these include, for example, JP-A-2005-139100, JP-A-2005-145927, and lithium iodide and at least one other lithium salt (for example, lithium acetate, lithium perchlorate). The thing etc. which gave the fluidity | liquidity at room temperature by mixing a polyethylene oxide are mentioned. In this case, the amount of the polymer added is 1 to 50% by mass. Moreover, (gamma) -butyrolactone may be contained in electrolyte solution, and thereby the diffusion efficiency of iodide ion becomes high and conversion efficiency improves.

電解質と溶媒からなる電解液にゲル化剤を添加してゲル化させることにより、電解質を擬固体化しても良い。ゲル化剤としては、分子量1000以下の有機化合物(特開平11−185836号公報、特開2000−36608号公報、特開2000−58140号公報)、分子量500−5000の範囲のSi含有化合物(特開2003−203520号公報)、特定の酸性化合物と塩基性化合物から出来る有機塩(特開2003−203520号公報)、ソルビトール誘導体(特開2003−346928号公報)、ポリビニルピリジン(特開2004−227920号公報、特開2005−093370号公報)が挙げられる。   The electrolyte may be quasi-solidified by adding a gelling agent to an electrolyte solution composed of an electrolyte and a solvent for gelation. Examples of the gelling agent include organic compounds having a molecular weight of 1000 or less (Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-185836, 2000-36608, 2000-58140), Si-containing compounds having a molecular weight of 500-5000 (special No. 2003-203520), organic salts made from specific acidic compounds and basic compounds (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-203520), sorbitol derivatives (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-346828), polyvinyl pyridine (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-227920) And Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-093370).

また、マトリックス高分子、架橋型高分子化合物又はモノマー、架橋剤、電解質及び溶媒を高分子中に閉じ込める方法を用いても良い。
マトリックス高分子として好ましくは、含窒素複素環を主鎖あるいは側鎖の繰り返し単位中に持つ高分子及びこれらを求電子性化合物と反応させた架橋体(特開平11−126917号公報、及び特開2000−86724号公報など)、トリアジン構造を持つ高分子、ウレイド構造をもつ高分子(特開2000−251532号公報)、液晶性化合物を含むもの(特開2000−319260号公報、特開2002−246066号公報)、エーテル結合を有する高分子(特開2000−150006号公報、特開2002−63813号公報、特開2001−338700号公報、特開2002−75480号公報)、ポリフッ化ビニリデン系(特開2003−303628号公報)、メタクリレート・アクリレート系(特開2001−28276号公報、特開2001−210390号公報)、熱硬化性樹脂(特開2002−363414号公報、特開2002−305041号公報)、架橋ポリシロキサン(特開2002−216861号公報)、PVA(特開2002−175841号公報)、ポリアルキレングリールとデキストリンなどの包摂化合物(特開2004−327271号公報)、含酸素または含硫黄高分子(特開2005−108845号公報)を添加した系、天然高分子(特開2005−71688号公報)などが挙げられる。これらにアルカリ膨潤型高分子(特開2002−175482号公報)、一つの高分子内にカチオン部位とヨウ素との電荷移動錯体を形成できる化合物を持った高分子(特開2005−63791号公報)などを添加しても良い。
マトリックスポリマーとして2官能以上のイソシアネートを一方の成分として、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基などの官能基と反応させた架橋ポリマーを含む系を用いても良い。この例として例えば、特開2000−228234号公報、特開2002−184478号公報、特開2002−289271号公報、及び特開2003−303630号公報)が挙げられる。また、ヒドロシリル基と二重結合性化合物による架橋高分子(特開2003−59548号公報)、ポリスルホン酸又はポリカルボン酸などを2価以上の金属イオン化合物と反応させる架橋方法(特開2003−86258号公報)などを用いても良い。
Alternatively, a method of trapping a matrix polymer, a crosslinkable polymer compound or monomer, a crosslinking agent, an electrolyte, and a solvent in the polymer may be used.
The matrix polymer is preferably a polymer having a nitrogen-containing heterocycle in the repeating unit of the main chain or side chain, and a crosslinked product obtained by reacting these with an electrophilic compound (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-126917 and 2002). 2000-86724), polymers having a triazine structure, polymers having a ureido structure (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-251532), and liquid crystal compounds (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-319260, 2002-2002). 246066), a polymer having an ether bond (JP 2000-150006 A, JP 2002-63813 A, JP 2001-338700 A, JP 2002-75480 A), polyvinylidene fluoride ( JP-A-2003-303628), methacrylate-acrylate system (JP-A-2001-2001) No. 8276, JP-A No. 2001-210390), thermosetting resin (JP-A No. 2002-363414, JP-A No. 2002-305041), cross-linked polysiloxane (JP-A No. 2002-216661), PVA ( JP-A No. 2002-175841), inclusion systems such as polyalkylene glycol and dextrin (JP-A No. 2004-327271), oxygen-containing or sulfur-containing polymers (JP-A No. 2005-108845), Natural polymers (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-71688) and the like can be mentioned. These include alkali-swelling polymers (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-175482), and polymers having a compound capable of forming a charge transfer complex between a cation moiety and iodine in one polymer (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-63791). Etc. may be added.
As the matrix polymer, a system including a cross-linked polymer obtained by reacting a functional group such as a hydroxyl group, an amino group, or a carboxyl group with a bifunctional or higher functional isocyanate as one component may be used. Examples thereof include JP 2000-228234 A, JP 2002-184478 A, JP 2002-289271 A, and JP 2003-303630 A). Further, a crosslinking method (JP 2003-86258 A) in which a cross-linked polymer (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-59548), polysulfonic acid, polycarboxylic acid, or the like is reacted with a divalent or higher metal ion compound by a hydrosilyl group and a double bond compound. Etc.) may also be used.

上記擬固体の電解質との組み合わせで好ましく用いることが出来る溶媒としては、特定のリン酸エステル(特開2000−100486号公報、特開2003−16833号公報)、エチレンカーボネートを含む混合溶媒(特開2004−87202号公報)、特定の比誘電率を持つ溶媒(特開2004−335366号公報)、及び特開2003−16833号公報及び特開2003−264011号公報に記載の溶媒などが挙げられる。
固体電解質膜あるいは細孔に液体電解質溶液を保持させても良く、その方法として好ましくは、導電性高分子膜(特開平11−339866号公報)、繊維状固体(特開2000−357544号公報)、フィルタなどの布上固体(特開2001−345125号公報)が挙げられる。特開2003−157914号公報記載のゲル電解質と導電性樹脂対極の特定の組み合わせを用いても良い。
As a solvent that can be preferably used in combination with the above quasi-solid electrolyte, a specific phosphoric acid ester (JP 2000-1000048, JP 2003-16833), and a mixed solvent containing ethylene carbonate (JP 2004-87202), a solvent having a specific dielectric constant (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-335366), and solvents described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2003-16833 and 2003-264011.
The liquid electrolyte solution may be held in a solid electrolyte membrane or pores, and preferably as a method therefor, a conductive polymer membrane (Japanese Patent Laid-Open No. 11-339866), a fibrous solid (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-357544). And solid on cloth such as a filter (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-345125). A specific combination of a gel electrolyte and a conductive resin counter electrode described in JP-A No. 2003-157914 may be used.

以上の液体電解質及び擬固体電解質の代わりにp型半導体あるいは正孔輸送材料などの固体電荷輸送系を用いても良い。P型半導体として好ましくは、CuI(特開2001−156314号公報、特開2001−185743号公報、特開2001−185743号公報、特開2001−230434号公報、特開2003−273381号公報、特開2003−234485号公報、特開2003−243681号公報、特開2003−234486号公報)、CuSCN、及びp−SbAl(特開2003−258284号公報)が挙げられる。これら正孔輸送材料の製造方法としてこのましくは、特開2003−331938号公報、特開2001−168359号公報、特開2001−196612号公報、特開2001−257370号公報、特開2002−246623号公報、特開2002−246624号公報、及び特開2003−289151号公報が挙げられる。   A solid charge transport system such as a p-type semiconductor or a hole transport material may be used instead of the liquid electrolyte and the quasi-solid electrolyte. As the P-type semiconductor, CuI (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-156314, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-185743, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-185743, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-230434, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-273181, JP 2003-234485 A, JP 2003-243681 A, JP 2003-234486 A), CuSCN, and p-SbAl (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-258284). As a manufacturing method of these hole transport materials, JP-A-2003-331938, JP-A-2001-168359, JP-A-2001-196612, JP-A-2001-257370, JP-A-2002-2002 are preferred. No. 246623, JP-A 2002-246624, and JP-A 2003-289151.

本発明の色素を吸着させた半導体微粒子の感光層に隣接して、正孔輸送体が設けられた積層体を用いることにより、変換効率が高い光電気化学電池を得ることができる。正孔輸送体としては特に制限されないが、有機正孔輸送材を使用することができる。正孔輸送体として好ましくは、ポリチオフェン(特開2000−106223号公報、特開2003−364304号公報)、ポリアニリン(特開2003−264304号公報)、ポリピロール(特開2000−106224号公報、特開2003−264304号公報)、及びポリシラン(特開2001−53555号公報、特開2001−203377号公報)などの導電性高分子、及び2個の環がC、Siなど四面体構造をとる中心元素を共有するスピロ化合物(特表平11−513522号公報、特表2001−525108号公報)、トリアリールアミンなどの芳香族アミン誘導体(特開平11−144773号公報、特開平11−339868号公報、特開2003−123856号公報、特開2003−197942号公報、特開2004−356281号公報)、トリフェニレン誘導体(特開平11−176489号公報)、含窒素複素環誘導体(特開2001−85077号公報、特開2001−85713号公報)、液晶性シアノ誘導体(特許第3505381号)が挙げられる。   A photoelectrochemical cell having high conversion efficiency can be obtained by using a laminate in which a hole transporter is provided adjacent to a photosensitive layer of semiconductor fine particles adsorbed with the dye of the present invention. The hole transporter is not particularly limited, but an organic hole transport material can be used. As the hole transporter, polythiophene (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-106223, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-364304), polyaniline (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-264304), polypyrrole (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-106224, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-106224) are preferable. 2003-264304) and polysilane (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-53555, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-203377), and a central element in which two rings have a tetrahedral structure such as C and Si. Spiro compounds (JP-A-11-513522, JP-A-2001-525108), aromatic amine derivatives such as triarylamine (JP-A-11-144773, JP-A-11-339868, JP 2003-123856 A, JP 2003-197942 A JP 2004-356281 A), triphenylene derivatives (JP 11-176489 A), nitrogen-containing heterocyclic derivatives (JP 2001-85077 A, JP 2001-85713 A), liquid crystalline cyano derivatives (patents) No. 3505381).

酸化還元対は、電子のキャリアになるので、ある程度の濃度が必要である。好ましい濃度としては合計で0.01モル/l以上であり、より好ましくは0.1モル/lであり、特に好ましくは0.3モル/l以上である。この場合の上限には特に制限はないが、通常5モル/l程度である。   Since the redox couple becomes an electron carrier, a certain concentration is required. The preferred concentration is 0.01 mol / l or more in total, more preferably 0.1 mol / l, and particularly preferably 0.3 mol / l or more. The upper limit in this case is not particularly limited, but is usually about 5 mol / l.

対向電極は、光電気化学電池の正極として働くものである。対向電極は、通常前述の導電性支持体と同義であるが、強度が十分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要でない。ただし、支持体を有する方が密閉性の点で有利である。対向電極の材料としては、白金、カーボン、導電性ポリマー、などがあげられる。好ましい例としては、白金(特開2001−102102号公報)、カーボン(特開2002−298936号公報、特開2003−297446号公報、特開2004−127849号公報、特開2004−152747号公報、特開2004−165015号公報、特開2004−111216号公報、特開2004−241228号公報、特開2004−319872号公報)、導電性ポリマー(特開2003−317814号公報、特開2004−319131号公報、特開2005−116301号公報)が挙げられるが、特開2001−43908号公報、特開2003−142168号公報、特開2004−127849号公報、特開2004−152747号公報の例で示されるものを用いても良い。   The counter electrode functions as a positive electrode of the photoelectrochemical cell. The counter electrode is usually synonymous with the conductive support described above, but the support is not necessarily required in a configuration in which the strength is sufficiently maintained. However, having a support is advantageous in terms of hermeticity. Examples of the material for the counter electrode include platinum, carbon, conductive polymer, and the like. Preferred examples include platinum (JP 2001-102102 A), carbon (JP 2002-298936 A, JP 2003-297446 A, JP 2004-127849 A, JP 2004-152747 A, JP-A-2004-165015, JP-A-2004-111216, JP-A-2004-241228, JP-A-2004-319872), conductive polymer (JP-A-2003-317814, JP-A-2004-319131) And JP-A-2005-116301), and examples of JP-A-2001-43908, JP-A-2003-142168, JP-A-2004-127849, and JP-A-2004-152747. You may use what is shown.

対極の構造としては、集電効果が高い構造が好ましい。好ましい例としては、特開平10−505192号公報、特開2004−296669号公報、特開2005−11609号公報、特開2005−141996号公報、特開2005−142090号公報、特開2005−158470号公報、特開2000−348784号公報、特開2005−158379号公報、特開2000−294305号公報、特開2001−243995号公報、特開2004−241228号公報、特開2004−296203号公報、特開2004−319872号公報、特開2005−197097号公報の例などが挙げられる。   As the structure of the counter electrode, a structure having a high current collecting effect is preferable. Preferred examples include JP-A-10-505192, JP-A-2004-296669, JP-A-2005-11609, JP-A-2005-141996, JP-A-2005-142090, JP-A-2005-158470. JP, 2000-348784, JP 2005-158379, JP 2000-294305, JP 2001-243955, JP 2004-241228, JP 2004-296203. Examples of JP-A-2004-319872, JP-A-2005-197097, and the like.

受光電極は酸化チタンと酸化スズ(TiO/SnO)などの複合電極を用いても良く、チタニアの混合電極として例えば、特開2000−113913号公報、特開2004−95387号公報、特開2001−155791号公報、特開2003−272723号公報、特開平05−504023号公報、特開2000−114563号公報、特開2002−75476号公報、特開2002−8741号公報、中国特許1350334(A)号公報、特開2003−272724号公報、特開2003−308891号公報、特開2005−174934号公報、特開2001−358348号公報、特開2003−123862号公報、特開2004−103420号公報、特開2005−39013号公報及び特開2003−317815号公報が挙げられる。チタニア以外の混合電極として例えば、特開2001−185243号公報、特開2003−282164号公報、特開2003−289151号公報、特開2003−321299号公報、特開2002−93471号公報、特開2002−141115号公報、特開2002−184476号公報、特開2002−356400号公報、特開2002−246623号公報、特開2002−246624号公報、特開2002−261303号公報、特開2003−243053号公報、特開2004−6235号公報、特開2003−323920号公報、特開2004−277197号公報、特開2004−210605号公報、特開2005−135798号公報、特開2005−135799号公報、特開2001−196105号公報、特開2002−100418号公報、特開2002−100419号公報、特開2002−280084号公報、特開2003−272724号公報、特開2004−124124号公報、特開平09−237641号公報、特開平11−273755号公報、特開2004−247105号公報が挙げられる。 As the light receiving electrode, a composite electrode such as titanium oxide and tin oxide (TiO 2 / SnO 2 ) may be used. As a mixed electrode of titania, for example, JP 2000-111393 A, JP 2004-95387 A, JP 2001-155791, JP2003-272723, JP05-504023, JP2000-114563, JP2002-75476, JP20028741, China 1350334 ( A), JP 2003-272724 A, JP 2003-308991 A, JP 2005-174934 A, JP 2001-358348 A, JP 2003-123862 A, JP 2004-103420 A. JP, 2005-39013, and 2003- No. 317815. As mixed electrodes other than titania, for example, JP 2001-185243, JP 2003-282164, JP 2003-289151, JP 2003-321299, JP 2002-93471, JP 2002-141115, JP 2002-184476, JP 2002-356400, JP 2002-246623, JP 2002-246624, JP 2002-261303, JP 2003 No. 243053, JP-A No. 2004-6235, JP-A No. 2003-323920, JP-A No. 2004-277197, JP-A No. 2004-210605, JP-A No. 2005-135798, JP-A No. 2005-135799. Publication, JP 2001-19610 JP, JP 100-100418, JP 2002-100419, JP 2002-280084, JP 2003-272724, JP 2004-124124, JP 09-237641. JP-A-11-273755 and JP-A-2004-247105.

受光電極は、入射光の利用率を高めるなどのためにタンデム型にしても良い。好ましいタンデム型の構成例としては、特開2002−90989号公報、特開2002−222971号公報、特開2003−168496号公報、特開2003−249275号公報、特開2005−166313号公報、特開平11−273753号公報、特開2002−167808号公報、特開2005−129259号公報、特開2002−231324号公報、特開2005−158620号公報、特開2005−158621号公報、特開2005−191137号公報、特開2003−333757号公報に記載の例が挙げられる。   The light receiving electrode may be a tandem type in order to increase the utilization rate of incident light. Examples of preferable tandem type configurations include Japanese Patent Laid-Open No. 2002-90989, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-222971, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-168296, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-249275, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-166313, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-273753, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-167808, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-129259, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-231324, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-158620, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-158621, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005. Examples described in JP-A No. 191137 and JP-A No. 2003-333757 are given.

受光電極層内部で光散乱、反射を効率的に行う光マネージメント機能を設けてもよい。好ましくは、特開2002−93476号公報、特開2004−296373号公報、特開2002−352868号公報、特開2003−142170号公報、特開2003−59549号公報、特開2002−289274号公報、特開2002−222968号公報、特開2003−217688号公報、特開2004−172110号公報、特開2003−303629号公報、特開2004−343071号公報、特開2005−116302号公報、特開平09−259943号公報、特開平10−255863号公報、特開2003−142171号公報、特開2002−110261号公報、及び特開2004−311197号公報が挙げられる。   A light management function for efficiently performing light scattering and reflection inside the light receiving electrode layer may be provided. Preferably, JP 2002-93476 A, JP 2004-296373 A, JP 2002-352868 A, JP 2003-142170 A, JP 2003-59549 A, JP 2002-289274 A. JP-A-2002-222968, JP-A-2003-217688, JP-A-2004-172110, JP-A-2003-303629, JP-A-2004-343071, JP-A-2005-116302, Examples include JP-A 09-259943, JP-A 10-255863, JP-A 2003-142171, JP-A 2002-110261, and JP-A 2004-311197.

導電性支持体と多孔質半導体微粒子層の間には、電解液と電極が直接接触することによる逆電流を防止する為、短絡防止層を形成することが好ましい。好ましい例としては、特開平06−507999号公報、特開平06−51113号公報、特開2000−178792号公報、特開平11−312541号公報、特開2000−285974号公報、特開2000−285979号公報、特開2001−143771号公報、特開2001156314号公報、特開2001−307785号公報、特開2002−151168号公報、特開2002−75471号公報、特開2003−163359号公報、特開2003−163360号公報、特開2003−123856号公報、WO03/038909号公報、特開2002−289270号公報、特開2002−319439号公報、特開2003−297443号公報、特開2004−87622号公報、特開2003−331934号公報、特開2003−243054号公報、特開2004−319130号公報、特開2004−363069号公報、特開2005−71956号公報、特開2005−108807号公報、特開2005−108836号公報、特開2005−142087号公報が挙げられる。   It is preferable to form a short-circuit prevention layer between the conductive support and the porous semiconductor fine particle layer in order to prevent reverse current due to direct contact between the electrolyte and the electrode. Preferable examples include JP 06-507999 A, JP 06-51113 A, JP 2000-178792 A, JP 11-312541 A, JP 2000-285974 A, JP 2000-285999 A. JP, 2001-143771, JP 2001156314, JP 2001-307785, JP 2002-151168, JP 2002-75471, JP 2003-163359, JP 2003-163360 A, JP 2003-123856 A, WO 03/038909, JP 2002-289270 A, JP 2002-319439 A, JP 2003-297443 A, JP 2004-87622 A. Publication, JP2003-33A No. 934, JP 2003-243054, JP 2004-319130, JP 2004-363069, JP 2005-71956, JP 2005-108807, JP 2005-108836. Gazette and JP-A-2005-142087.

受光電極と対極の接触を防ぐ為に、スペーサーやセパレータを用いることが好ましい。好ましい例としては、特開2001−283941号公報、特開2003−187883号公報、特開2000−294306号公報、特開2002−175844号公報、特開2002−367686号公報、特開2004−253333号公報が挙げられる。   In order to prevent contact between the light receiving electrode and the counter electrode, it is preferable to use a spacer or a separator. Preferred examples include Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-283941, 2003-18783, 2000-294306, 2002-175844, 2002-367686, and 2004-253333. No. gazette.

以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to these.

(合成例)
<例示色素A−1の調製>
下記の方法により例示色素A−1を調製した。

Figure 2011026534
(Synthesis example)
<Preparation of Exemplified Dye A-1>
Illustrative dye A-1 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

(1)化合物A−1aの調製
10,11−ジヒドロ−5H−ジベンズ[b,f]アゼピン15.0gと1−ヨードヘキサン21.0gとをDMF60mlに加え、室温で攪拌しこれらを溶解させた後に氷冷した。次に50〜70%水素化ナトリウム7.5gを分割添加し、内温10℃以下で1.5時間攪拌した。反応終了後、反応液に水を滴下し残存している水素化ナトリウムを失活させ、ヘキサンを加えて分液し、有機層を濃縮、カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−1a 18.3gを得た。
(1) Preparation of Compound A-1a 10,11-Dihydro-5H-dibenz [b, f] azepine 15.0 g and 1-iodohexane 21.0 g were added to 60 ml of DMF and stirred at room temperature to dissolve them. It was ice-cooled later. Next, 7.5 g of 50-70% sodium hydride was added in portions, and the mixture was stirred for 1.5 hours at an internal temperature of 10 ° C or lower. After completion of the reaction, water was added dropwise to the reaction solution to inactivate the remaining sodium hydride, hexane was added for liquid separation, the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain Compound A-1a 18. 3 g was obtained.

(2)化合物A−1bの調製
DMF 60mlに氷冷下でオキシ塩化リン20mlを加え30分攪拌し、化合物A−1a 9.5gをこれに加え60℃に加温し3時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−1b 9.4gを得た。
(2) Preparation of Compound A-1b 20 ml of phosphorus oxychloride was added to 60 ml of DMF under ice-cooling and stirred for 30 minutes, 9.5 g of Compound A-1a was added thereto, heated to 60 ° C., and stirred for 3 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 9.4 g of compound A-1b.

(3)化合物A−1cの調製
化合物A−1b 2.0gとメチルトリフェニルホスホニウムヨージド3.2gとをDMF20mlに加え、室温で撹拌し溶解させた後に、28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液 1.5gを滴下した。その後、60℃に加温し2時間撹拌した。その後放冷し室温にした後に反応液に水を加え、さらにヘキサンを加えて分液を行い、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−1c 1.9gを得た。
(3) Preparation of Compound A-1c After adding 2.0 g of Compound A-1b and 3.2 g of methyltriphenylphosphonium iodide to 20 ml of DMF, stirring and dissolving at room temperature, methanol solution of 28% sodium methoxide 1 0.5 g was added dropwise. Then, it heated at 60 degreeC and stirred for 2 hours. Thereafter, the mixture was allowed to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, hexane was further added to carry out liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 1.9 g of Compound A-1c.

(4)化合物A−1dの調製
DMF 10mlに氷冷下オキシ塩化リン5mlを加え30分攪拌し、化合物A−1c 1.9gをこれに加え60℃に加温し3時間攪拌した。その後放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−1d 2.0gを得た。
(4) Preparation of compound A-1d
To 10 ml of DMF, 5 ml of phosphorus oxychloride was added under ice-cooling and stirred for 30 minutes. Then, 1.9 g of compound A-1c was added thereto, heated to 60 ° C. and stirred for 3 hours. Thereafter, the mixture was allowed to cool to room temperature, and water was added to the reaction mixture and stirred. Further, a 10% aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred for 1 hour. Extraction with ethyl acetate and concentration followed by column purification gave 2.0 g of compound A-1d.

(5)化合物A−1の合成
酢酸 20mlにA−1d 1.0g、シアノ酢酸 0.25gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.5gを加え、90℃に加温し3時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出、濃縮した。得られた結晶を再結晶により精製し A−1 0.6gを得た。
(5) Synthesis of Compound A-1 After adding 1.0 g of A-1d and 0.25 g of cyanoacetic acid to 20 ml of acetic acid and stirring for 30 minutes, 0.5 g of ammonium acetate was added, heated to 90 ° C. and stirred for 3 hours. . After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with ethyl acetate and concentrated. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 0.6 g of A-1.

<例示色素A−4の調製>
下記の方法により例示色素A−4を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-4>
Exemplified dye A-4 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

(1)化合物A−4aの調製
DMF 30mlに氷冷下オキシ塩化リン15mlを加え30分攪拌し、化合物A−1b 5.8gをこれに加え60℃に加温し4時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌した。反応液を、氷冷下10%水酸化ナトリウム水溶液に滴下し1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−1b 3.3gを得た。
(1) Preparation of compound A-4a 15 ml of phosphorus oxychloride was added to 30 ml of DMF under ice-cooling and stirred for 30 minutes, and 5.8 g of compound A-1b was added thereto, heated to 60 ° C. and stirred for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred. The reaction solution was added dropwise to a 10% aqueous sodium hydroxide solution under ice cooling and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 3.3 g of Compound A-1b.

(3)化合物A−4bの調製
化合物A−4a 1.7gとメチルトリフェニルホスホニウムヨージド4.9gとをDMF20mlに加え、室温で撹拌してこれらを溶解させた後に28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液 2.3gを滴下した。その後、60℃に加温し2時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、さらにヘキサンを加えて抽出を行い、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−4b 1.4gを得た。
(3) Preparation of Compound A-4b 1.7 g of Compound A-4a and 4.9 g of methyltriphenylphosphonium iodide were added to 20 ml of DMF and stirred at room temperature to dissolve them, and then 28% sodium methoxide in methanol. 2.3 g of the solution was added dropwise. Then, it heated at 60 degreeC and stirred for 2 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture, and hexane was further added for extraction. The organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 1.4 g of compound A-4b.

(4)化合物A−4cの調製
DMF 20mlに氷冷下オキシ塩化リン10mlを加え30分攪拌し、化合物A−4b 1.3gをこれに加え60℃に加温し2時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌した。反応液を、氷冷下10%水酸化ナトリウム水溶液に滴下し1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−4c 1.5gを得た。
(4) Preparation of Compound A-4c 10 ml of phosphorus oxychloride was added to 20 ml of DMF under ice-cooling and stirred for 30 minutes, 1.3 g of Compound A-4b was added thereto, heated to 60 ° C. and stirred for 2 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred. The reaction solution was added dropwise to a 10% aqueous sodium hydroxide solution under ice cooling and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 1.5 g of Compound A-4c.

(5)化合物A−4の合成
酢酸 20mlにA−4c 1.4g、シアノ酢酸 0.6gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 1.1gを加え、90℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出、濃縮した。得られた結晶を再結晶により精製し A−4 1.5gを得た。
(5) Synthesis of Compound A-4 After adding 1.4 g of A-4c and 0.6 g of cyanoacetic acid to 20 ml of acetic acid and stirring for 30 minutes, 1.1 g of ammonium acetate was added, heated to 90 ° C. and stirred for 4 hours. . After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with ethyl acetate and concentrated. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 1.5 g of A-4.

<例示色素A−5の調製>
下記に示すように、別途調製した中間体B−1をA−1dと反応させることにより、例示色素A−5を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-5>
As shown below, exemplary dye A-5 was prepared by reacting separately prepared intermediate B-1 with A-1d.
Figure 2011026534

(1)中間体B−1の調製
(i)化合物B−1aの調製
DMF 30mlにシアノ酢酸t−ブチル8.5gとイソチオシアン酸4−メトキシフェニル 10.0gを加え、氷浴化撹拌した後、DBU 9.7gを滴下した。4時間撹拌後、ブロモ酢酸エチル 10.1gを加え、65℃に加温した。4時間撹拌した後、放冷し室温にした。水を加え、析出した結晶をろ過しB−1a 19.7gを得た。
(ii)中間体B−1の調製
TFA10mlにB−1a 1.1gを加え室温で1時間撹拌した後、反応液に水を加え析出した結晶をろ過した。これを再結晶により精製し中間体B−1 0.8gを得た。
(1) Preparation of intermediate B-1 (i) Preparation of compound B-1a To 30 ml of DMF, 8.5 g of t-butyl cyanoacetate and 10.0 g of 4-methoxyphenyl isothiocyanate were added and stirred in an ice bath. 9.7 g of DBU was added dropwise. After stirring for 4 hours, 10.1 g of ethyl bromoacetate was added, and the mixture was heated to 65 ° C. After stirring for 4 hours, the mixture was allowed to cool to room temperature. Water was added, and the precipitated crystals were filtered to obtain 19.7 g of B-1a.
(Ii) Preparation of Intermediate B-1 After adding 1.1 g of B-1a to 10 ml of TFA and stirring at room temperature for 1 hour, water was added to the reaction solution and the precipitated crystals were filtered. This was purified by recrystallization to obtain 0.8 g of Intermediate B-1.

(2)例示色素A−5の調製
酢酸 20mlにA−1d 1.7 g、中間体B−1 1.5gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム0.7gを加え、90℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出、濃縮した。得られた結晶を再結晶により精製し A−5 1.5gを得た。
(2) Preparation of Illustrative Dye A-5 After adding 1.7 g of A-1d and 1.5 g of Intermediate B-1 to 20 ml of acetic acid and stirring for 30 minutes, 0.7 g of ammonium acetate was added and heated to 90 ° C. And stirred for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with ethyl acetate and concentrated. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 1.5 g of A-5.

<例示色素A−8の調製>
下記の方法により例示色素A−8を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-8>
Exemplified dye A-8 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

化合物A−1b 1.0gと3−カルボキシメチルロダニン0.6gとを酢酸20mlに室温で攪拌し溶解させた。これに酢酸アンモニウム0.5gを加え90℃で4時間加温攪拌した。冷却後水を加え、析出した結晶を濾取し、MeOH/CHCl系で再結晶することでA−1 1.0gを得た。 1.0 g of compound A-1b and 0.6 g of 3-carboxymethylrhodanine were dissolved in 20 ml of acetic acid by stirring at room temperature. To this was added 0.5 g of ammonium acetate and the mixture was heated and stirred at 90 ° C. for 4 hours. After cooling, water was added, and the precipitated crystals were collected by filtration and recrystallized with MeOH / CH 2 Cl 2 system to obtain 1.0 g of A-1.

<例示色素A−26の調製>
下記の方法により例示色素A−26を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-26>
Exemplified dye A-26 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

(1)化合物A−26aの調製
10,11−ジヒドロ−5H−ジベンズ[b,f]アゼピン5.0gと1−ヨードデカン10.3gとをDMF20mlに室温で攪拌し溶解させた後に氷冷した。50〜70%水素化ナトリウム2.5gを分割添加し、内温10℃以下で3.0時間攪拌した。反応終了後、反応液に水を滴下し残存している水素化ナトリウムを失活させ、ヘキサンを加えて分液し、有機層を濃縮、カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−26a 8.6gを得た。
(1) Preparation of Compound A-26a 5.0 g of 10,11-dihydro-5H-dibenz [b, f] azepine and 10.3 g of 1-iododecane were stirred and dissolved in 20 ml of DMF at room temperature and then ice-cooled. 50-70% sodium hydride (2.5 g) was added in portions, and the mixture was stirred at an internal temperature of 10 ° C or lower for 3.0 hours. After completion of the reaction, water was added dropwise to the reaction solution to inactivate the remaining sodium hydride, hexane was added for liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to give compound A-26a 8. 6 g was obtained.

(2)化合物A−26bの調製
DMF 20mlに氷冷下オキシ塩化リン10mlを加え30分攪拌し、化合物A−24a 3.5gをこれに加え60℃に加温し2.5時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−26b 2.0gを得た。
(2) Preparation of Compound A-26b 10 ml of phosphorus oxychloride was added to 20 ml of DMF under ice-cooling and stirred for 30 minutes, 3.5 g of Compound A-24a was added thereto, heated to 60 ° C., and stirred for 2.5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 2.0 g of Compound A-26b.

(3)化合物A−26cの調製
化合物A−26b 2.2gとメチルトリフェニルホスホニウムヨージド2.9gとをDMF20mlに室温で撹拌し、これらを溶解させた後に28%ナトリウムメトキシドMのメタノール溶液 1.4gを滴下した。その後、60℃に加温し3時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、さらにヘキサンを加え抽出後、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−26c 2.0gを得た。
(3) Preparation of Compound A-26c Compound A-26b (2.2 g) and methyltriphenylphosphonium iodide (2.9 g) were stirred in DMF (20 ml) at room temperature to dissolve them, and then 28% sodium methoxide M in methanol. 1.4 g was added dropwise. Then, it heated at 60 degreeC and stirred for 3 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and hexane was further added for extraction. The organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 2.0 g of compound A-26c.

(4)化合物A−26dの調製
DMF 20mlに氷冷下オキシ塩化リン10mlを加え30分攪拌し、化合物A−26c 2.0gをこれに加え60℃に加温し0.5時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−26d 2.1gを得た。
(4) Preparation of compound A-26d
Under ice cooling, 10 ml of phosphorus oxychloride was added to 20 ml of DMF and stirred for 30 minutes. To this, 2.0 g of compound A-26c was added, and the mixture was heated to 60 ° C. and stirred for 0.5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 2.1 g of Compound A-26d.

(5)例示色素A−26の合成
AcOH 20mlにA−24d 1.5g、シアノ酢酸 0.3gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.6gを加え、90℃に加温し5時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出、濃縮した。得られた結晶を再結晶により精製し A−26 0.6gを得た。
(5) Synthesis of Exemplified Dye A-26 1.5 g of A-24d and 0.3 g of cyanoacetic acid were added to 20 ml of AcOH, stirred for 30 minutes, 0.6 g of ammonium acetate was added, and the mixture was heated to 90 ° C. and stirred for 5 hours. did. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with ethyl acetate and concentrated. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 0.6 g of A-26.

<例示色素A−3の調製>
下記の方法により例示色素A−3を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-3>
Illustrative dye A-3 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

(1)化合物A−3aの調製
10,11−ジヒドロ−5H−ジベンズ[b,f]アゼピン5.0gと1−ヨードオクタデカン12.7gとをDMF20mlに室温で攪拌し、これらを溶解させた後に氷冷した。50〜70%水素化ナトリウム2.5gを分割添加し内温10℃以下で0.5時間攪拌した後、室温でさらに3時間撹拌した。反応終了後、反応液に水を滴下し残存している水素化ナトリウムを失活させ、ヘキサンを加えて分液し、有機層を濃縮、カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−3a 7.7を得た。
(1) Preparation of Compound A-3a After 5.0 g of 10,11-dihydro-5H-dibenz [b, f] azepine and 12.7 g of 1-iodooctadecane were stirred in 20 ml of DMF at room temperature, these were dissolved. Ice-cooled. After 2.5 g of 50-70% sodium hydride was added in portions and stirred at an internal temperature of 10 ° C. or lower for 0.5 hours, the mixture was further stirred at room temperature for 3 hours. After completion of the reaction, water was added dropwise to the reaction solution to inactivate the remaining sodium hydride, hexane was added for liquid separation, the organic layer was concentrated, and purified by column chromatography to obtain Compound A-3a. 7 was obtained.

(2)化合物A−3bの調製
DMF 20mlに氷冷下オキシ塩化リン10mlを加え30分攪拌し、化合物A−3a 5.0gをこれに加え60℃に加温し7時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−3b 4.6gを得た。
(2) Preparation of Compound A-3b 10 ml of phosphorus oxychloride was added to 20 ml of DMF under ice-cooling and stirred for 30 minutes, 5.0 g of Compound A-3a was added thereto, heated to 60 ° C. and stirred for 7 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 4.6 g of Compound A-3b.

(3)化合物A−3cの調製
化合物A−3b 4.5gとメチルトリフェニルホスホニウムヨージド4.6gとをDMF20mlに室温で撹拌溶解した後に28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液 2.2gを滴下した。その後、60℃に加温し5時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、さらにヘキサンを加え抽出後、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−3c 4.3gを得た。
(3) Preparation of Compound A-3c After 4.5 g of Compound A-3b and 4.6 g of methyltriphenylphosphonium iodide were dissolved in 20 ml of DMF with stirring at room temperature, 2.2 g of 28% sodium methoxide in methanol was added dropwise. . Then, it heated at 60 degreeC and stirred for 5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and hexane was further added for extraction. The organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 4.3 g of Compound A-3c.

(4)化合物A−3dの調製
DMF 30mlに氷冷下オキシ塩化リン15mlを加え30分攪拌し、化合物A−3c 4.3gをこれに加え60℃に加温し5時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い、化合物A−3d 1.8gを得た。
(4) Preparation of compound A-3d
Under ice-cooling, 15 ml of phosphorus oxychloride was added to 30 ml of DMF, and the mixture was stirred for 30 minutes. Then, 4.3 g of compound A-3c was added thereto, heated to 60 ° C., and stirred for 5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. Extraction with ethyl acetate and concentration followed by column purification gave 1.8 g of compound A-3d.

(5)例示色素A−3の合成
酢酸 20mlにA−3d 1.4g、シアノ酢酸 0.2gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.4gを加え、90℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出、濃縮した。得られた結晶を再結晶により精製し A−3 1.3gを得た。
(5) Synthesis of Illustrative Dye A-3 After adding 1.4 g of A-3d and 0.2 g of cyanoacetic acid to 20 ml of acetic acid and stirring for 30 minutes, 0.4 g of ammonium acetate was added, heated to 90 ° C. and stirred for 4 hours. did. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with ethyl acetate and concentrated. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 1.3 g of A-3.

<例示色素A−2の調製>
下記に示すように、別途調製した中間体B−2をA−2dと反応させることにより、例示色素A−2を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-2>
As shown below, exemplary dye A-2 was prepared by reacting separately prepared intermediate B-2 with A-2d.
Figure 2011026534

(1)中間体B−2の調製
(i)化合物B−2aの調製
DMF 40mlに3−エチルロダニン5.6gとイソチオシアン酸酢酸エチル5.0gを加え、氷浴化撹拌した後、DBU 5.5gを滴下した。2時間撹拌後、ブロモ酢酸エチル 5.7gを加え、80℃に加温し4時間撹拌した後、放冷し室温にした。水を加え、酢酸エチルで抽出、濃縮後にカラムクロマトグラフィーによる精製を行いB−2a 7.2gを得た。
(1) Preparation of intermediate B-2 (i) Preparation of compound B-2a To 40 ml of DMF, 5.6 g of 3-ethylrhodanine and 5.0 g of ethyl isothiocyanate were added, stirred in an ice bath, and then 5.5 g of DBU. Was dripped. After stirring for 2 hours, 5.7 g of ethyl bromoacetate was added, heated to 80 ° C. and stirred for 4 hours, then allowed to cool to room temperature. Water was added, extracted with ethyl acetate, concentrated and purified by column chromatography to obtain 7.2 g of B-2a.

(ii)中間体B−2の調製
酢酸60mlにB−2a 7.2g、濃塩酸30mlを加え90℃に加温し4時間撹拌した後、反応液に水を加え析出した結晶をろ過した。これを再結晶により精製し中間体B−2 5.5gを得た。
(Ii) Preparation of Intermediate B-2 After adding 7.2 g of B-2a and 30 ml of concentrated hydrochloric acid to 60 ml of acetic acid and heating to 90 ° C. and stirring for 4 hours, water was added to the reaction solution and the precipitated crystals were filtered. This was purified by recrystallization to obtain 5.5 g of intermediate B-2.

(2)例示色素A−2の調製
(i)化合物A−2cの調製
化合物A−1b 2.0gとベンジルトリフェニルホスホニウムブロミド2.8gとをDMF20mlに室温で撹拌し、これらを溶解した後に28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液 1.5gを滴下した。その後、60℃に加温し3時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、さらにヘキサンを加え抽出後、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−3c 1.6gを得た。
(2) Preparation of Illustrative Dye A-2 (i) Preparation of Compound A-2c 2.0 g of Compound A-1b and 2.8 g of benzyltriphenylphosphonium bromide were stirred in 20 ml of DMF at room temperature. 1.5% methanol solution of sodium methoxide was added dropwise. Then, it heated at 60 degreeC and stirred for 3 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and hexane was further added for extraction. The organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 1.6 g of compound A-3c.

(ii)化合物A−2dの調製
DMF 30mlに氷冷下オキシ塩化リン15mlを加え30分攪拌し、化合物A−2c 2.9gをこれに加え50℃に加温し4時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−2d 2.5gを得た。
(Ii) Preparation of compound A-2d
Under ice-cooling, 15 ml of phosphorus oxychloride was added to 30 ml of DMF, and the mixture was stirred for 30 minutes. Then, 2.9 g of compound A-2c was added thereto, heated to 50 ° C., and stirred for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 2.5 g of Compound A-2d.

(iii)例示色素A−2の合成
酢酸 20mlにA−2d 0.60g、中間体B−2 0.57gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.2gを加え、90℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を再結晶により精製し A−2 0.9gを得た。
(Iii) Synthesis of Exemplified Dye A-2 To 20 ml of acetic acid, 0.62 g of A-2d and 0.57 g of Intermediate B-2 were added and stirred for 30 minutes. Then, 0.2 g of ammonium acetate was added and heated to 90 ° C. Stir for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 0.9 g of A-2.

<例示色素A−46の調製>
下記の方法により例示色素A−46を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-46>
Exemplified dye A-46 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

(1)化合物A−46aの調製
10−メトキシ−5H−ジベンゾ[b,f]アゼピン5.0gと1−ヨードデカン9.3gとをDMF20mlに加え、室温で攪拌し、これらを溶解させた後に氷冷した。50〜70%水素化ナトリウム2.0gを分割添加し内温10℃以下で5.0時間攪拌した。反応終了後、反応液に水を滴下し残存している水素化ナトリウムを失活させ、ヘキサンを加えて分液し、有機層を濃縮、カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−46a 8.4gを得た。
(1) Preparation of Compound A-46a 5.0 g of 10-methoxy-5H-dibenzo [b, f] azepine and 9.3 g of 1-iododecane were added to 20 ml of DMF, and stirred at room temperature to dissolve them. Chilled. 50 g to 70% sodium hydride (2.0 g) was added in portions and stirred at an internal temperature of 10 ° C. or lower for 5.0 hours. After completion of the reaction, water was added dropwise to the reaction solution to inactivate the remaining sodium hydride, hexane was added for liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to give Compound A-46a 8. 4 g was obtained.

(2)化合物A−46bの調製
DMF 20mlに氷冷下オキシ塩化リン10mlを加え30分攪拌し、化合物A−46a 3.5gをこれに加え60℃に加温し2.5時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−46b 3.7gを得た。
(2) Preparation of compound A-46b 10 ml of phosphorus oxychloride was added to 20 ml of DMF under ice-cooling and stirred for 30 minutes, and 3.5 g of compound A-46a was added thereto, heated to 60 ° C. and stirred for 2.5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 3.7 g of Compound A-46b.

(3)化合物A−46cの調製
化合物A−46b 3.5gとメチルトリフェニルホスホニウムヨージド4.3gとをDMF20mlに室温で撹拌溶解した後に28%ナトリウムメトキシドMeOH溶液 2.0gを滴下した。その後、60℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、さらにヘキサンを加えて分液を行い、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−46c 2.7gを得た。
(3) Preparation of Compound A-46c 3.5 g of Compound A-46b and 4.3 g of methyltriphenylphosphonium iodide were dissolved in 20 ml of DMF with stirring at room temperature, and 2.0 g of 28% sodium methoxide MeOH solution was added dropwise. Then, it heated at 60 degreeC and stirred for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, hexane was further added to carry out liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 2.7 g of Compound A-46c.

(4)化合物A−46dの調製
DMF 20mlに氷冷下オキシ塩化リン10mlを加え30分攪拌し、化合物A−46c 2.7gをこれに加え60℃に加温し1時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−46d 2.5gを得た。
(4) Preparation of compound A-46d
10 ml of phosphorus oxychloride was added to 20 ml of DMF and stirred for 30 minutes under ice-cooling, and 2.7 g of compound A-46c was added thereto, heated to 60 ° C. and stirred for 1 hour. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 2.5 g of Compound A-46d.

(5)例示色素A−46の合成
酢酸 30mlにA−46d 0.6g、中間体B−2 0.5gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.2gを加え、90℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶をカラムクロマトグラフィーにより精製し A−46 0.2gを得た。
(5) Synthesis of Illustrative Dye A-46 After adding 0.6 g of A-46d and 0.5 g of Intermediate B-2 to 30 ml of acetic acid and stirring for 30 minutes, add 0.2 g of ammonium acetate and warm to 90 ° C. Stir for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystals were purified by column chromatography to obtain 0.2 g of A-46.

<例示色素A−17の調製>
下記の方法により例示色素A−17を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-17>
Exemplified dye A-17 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

酢酸 20mlにA−1d 0.50g、中間体B−2 0.48gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.23gを加え、90℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を再結晶により精製し A−17 0.9gを得た。   To 20 ml of acetic acid, 0.50 g of A-1d and 0.48 g of intermediate B-2 were added and stirred for 30 minutes. Then, 0.23 g of ammonium acetate was added, heated to 90 ° C. and stirred for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 0.9 g of A-17.

<例示色素A−9の調製>
下記の方法により例示色素A−9を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-9>
Exemplified dye A-9 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

酢酸 20mlにA−1b 0.58g、中間体B−2 0.6gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.33gを加え、90℃に加温し2時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を再結晶により精製し A−9 0.94gを得た。   To 20 ml of acetic acid, 0.58 g of A-1b and 0.6 g of intermediate B-2 were added and stirred for 30 minutes. Then, 0.33 g of ammonium acetate was added, heated to 90 ° C. and stirred for 2 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 0.94 g of A-9.

<例示色素A−10の調製>
下記の方法により例示色素A−10を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-10>
Exemplified dye A-10 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

酢酸 20mlにA−1b 1.8g、中間体B−2 0.5gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 1.0gを加え、90℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を再結晶により精製し A−10 1.9gを得た。   To 20 ml of acetic acid, 1.8 g of A-1b and 0.5 g of intermediate B-2 were added and stirred for 30 minutes. Then 1.0 g of ammonium acetate was added, heated to 90 ° C. and stirred for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 1.9 g of A-10.

<例示色素A−16の調製>
下記の方法により例示色素A−16を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-16>
Exemplified dye A-16 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

(1)化合物A−16cの調製
化合物A−1b 3.1gとヘキシルトリフェニルホスホニウムブロミド5.2gとをDMF20mlに室温で撹拌し、これらを溶解させた後に28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液 2.5gを滴下した。その後、60℃に加温し2時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、さらにヘキサンを加えて分液を行い、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−16c 3.3gを得た。
(1) Preparation of Compound A-16c 3.1 g of Compound A-1b and 5.2 g of hexyltriphenylphosphonium bromide were stirred in 20 ml of DMF at room temperature to dissolve them, and then 28% sodium methoxide in methanol. 5 g was added dropwise. Then, it heated at 60 degreeC and stirred for 2 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, hexane was further added to carry out liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 3.3 g of Compound A-16c.

(4)化合物A−16dの調製
DMF 20mlに氷冷下オキシ塩化リン10mlを加え30分攪拌し、化合物A−16c 3.2gをこれに加え35℃に加温し6時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−16d 2.5gを得た。
(4) Preparation of compound A-16d
Under ice cooling, 10 ml of phosphorus oxychloride was added to 20 ml of DMF and stirred for 30 minutes. Then, 3.2 g of compound A-16c was added thereto, heated to 35 ° C. and stirred for 6 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 2.5 g of Compound A-16d.

(5)例示色素A−16の合成
AcOH 20mlにA−16d 0.75g、前記の中間体B−2 0.60gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.44gを加え、90℃に加温し5時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を再結晶により精製し A−2 0.95gを得た。
(5) Synthesis of Exemplified Dye A-16 Add 0.75 g of A-16d and 0.60 g of the above Intermediate B-2 to 20 ml of AcOH, stir for 30 minutes, add 0.44 g of ammonium acetate, and heat to 90 ° C. Warmed and stirred for 5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 0.95 g of A-2.

<例示色素A−29の調製>
下記の方法により例示色素A−29を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-29>
Exemplified dye A-29 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

(1)化合物A−29aの調製
EtOH 30mlに氷冷下、化合物A−1b 3.0g、水素化ホウ素ナトリウム 0.4gを加え2時間撹拌した。水を加え攪拌した後、酢酸エチルで抽出、濃縮後にカラムクロマトグラフィーによる精製を行い化合物A−29a 2.9gを得た。
(1) Preparation of compound A-29a To 30 ml of EtOH, 3.0 g of compound A-1b and 0.4 g of sodium borohydride were added under ice cooling and stirred for 2 hours. Water was added and the mixture was stirred, extracted with ethyl acetate, concentrated and purified by column chromatography to give 2.9 g of compound A-29a.

(2)化合物A−29bの調製
化合物A−29b 1.7gとトリフェニルホスフィン−臭化水素塩 1.9gとをTHF 30ml中、90℃で4.5時間撹拌した後に室温まで放冷した。これに2,5−チオフェンジカルボキシアルデヒド 0.9g、28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液 1.3gを滴下した。その後、40℃に加温し3時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出、濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−29b 1.9gを得た。
(2) Preparation of Compound A-29b 1.7 g of Compound A-29b and 1.9 g of triphenylphosphine-hydrobromide salt were stirred in 90 ml of THF at 90 ° C. for 4.5 hours and then allowed to cool to room temperature. To this, 0.9 g of 2,5-thiophenedicarboxaldehyde and 1.3 g of a 28% sodium methoxide methanol solution were added dropwise. Then, it heated at 40 degreeC and stirred for 3 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture, extracted with ethyl acetate, concentrated and purified by column chromatography to give 1.9 g of compound A-29b.

(3)化合物A−29の合成
酢酸 20mlにA−29b 0.60g、シアノ酢酸 0.14gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.28gを加え、90℃に加温し11時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出、濃縮した。得られた結晶をカラムクロマトグラフィーにより精製し A−29 0.2gを得た。
(3) Synthesis of Compound A-29 0.60 g of A-29b and 0.14 g of cyanoacetic acid were added to 20 ml of acetic acid and stirred for 30 minutes, then 0.28 g of ammonium acetate was added, and the mixture was heated to 90 ° C. and stirred for 11 hours. . After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with ethyl acetate and concentrated. The obtained crystals were purified by column chromatography to obtain 0.2 g of A-29.

<例示色素A−47の調製>
下記の方法により例示色素A−47を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-47>
Exemplified dye A-47 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

(1)化合物A−47aの調製
化合物A−1b 3.0gとアリルトリフェニルホスホニウムブロミド4.5gとをDMF30mlに室温で撹拌し、これらを溶解させた後に、28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液 2.3gを滴下した。その後、60℃に加温し5時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、さらにヘキサンを加えて分液を行い、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−47a 2.1gを得た。
(1) Preparation of Compound A-47a 3.0 g of Compound A-1b and 4.5 g of allyltriphenylphosphonium bromide were stirred in 30 ml of DMF at room temperature to dissolve them, and then a methanol solution of 28% sodium methoxide 2 .3 g was added dropwise. Then, it heated at 60 degreeC and stirred for 5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, hexane was further added to carry out liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 2.1 g of Compound A-47a.

(2)化合物A−47bの調製
DMF 10mlに氷冷下オキシ塩化リン5mlを加え30分攪拌し、化合物A−47a 2.1gをこれに加え60℃に加温し1.5時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−47b 1.0gを得た。
(2) Preparation of compound A-47b
To 10 ml of DMF, 5 ml of phosphorus oxychloride was added under ice-cooling and stirred for 30 minutes, 2.1 g of compound A-47a was added thereto, heated to 60 ° C. and stirred for 1.5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 1.0 g of Compound A-47b.

(3)例示色素A−47の合成
酢酸 15mlにA−47b 0.93g、シアノ酢酸 0.22gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.4gを加え、90℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出後、濃縮した。得られた結晶を再結晶により精製し A−47 0.70gを得た。
(3) Synthesis of Illustrative Dye A-47 After adding 0.93 g of A-47b and 0.22 g of cyanoacetic acid to 15 ml of acetic acid and stirring for 30 minutes, 0.4 g of ammonium acetate is added, heated to 90 ° C. and stirred for 4 hours. did. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with ethyl acetate and concentrated. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 0.70 g of A-47.

<例示色素A−48の調製>
下記に示すように、別途調製した中間体B−3を用いて、例示色素A−48を調製した。
(1)中間体B−3の調製
下記の方法により、まず中間体B−3を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-48>
As shown below, Exemplified dye A-48 was prepared using Intermediate B-3 separately prepared.
(1) Preparation of Intermediate B-3 First, Intermediate B-3 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

ジメチルアセトアミド(DMAc) 100mlにヨードフェノール 22.7g、ヨードヘキサン 21.9g、及び炭酸カリウム 21.3gを加え、4時間撹拌した。水を加え、酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラムクロマトグラフィーで精製を行ない中間体B−3 28gを得た。   To 100 ml of dimethylacetamide (DMAc), 22.7 g of iodophenol, 21.9 g of iodohexane and 21.3 g of potassium carbonate were added and stirred for 4 hours. Water was added, the mixture was extracted with ethyl acetate, concentrated, and purified by column chromatography to obtain 28 g of Intermediate B-3.

次に、下記に示すように、得られた中間体B−3を用いて、例示色素A−48を調製した。

Figure 2011026534
Next, as shown below, exemplary dye A-48 was prepared using the obtained intermediate B-3.
Figure 2011026534

(2)化合物A−48aの調製
10,11−ジヒドロ−5H−ジベンズ[b,f]アゼピン0.5gとt−ブトキシナトリウム 0.73g、中間体B−3 0.66g、トリ−t−ブチルホスフィン一滴、トリスジベンジリデンアセトンパラジウム触媒量とをトルエン20mlに入れ110℃に加温し4時間撹拌した。その後、反応液に水を加えて反応を終了させた。酢酸エチルを加えて分液を行い、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−48a 0.67gを得た。
(2) Preparation of compound A-48a 10,11-dihydro-5H-dibenz [b, f] azepine 0.5 g and t-butoxy sodium 0.73 g, intermediate B-3 0.66 g, tri-t-butyl One drop of phosphine and a catalyst amount of trisdibenzylideneacetone palladium were put in 20 ml of toluene, heated to 110 ° C. and stirred for 4 hours. Thereafter, water was added to the reaction solution to terminate the reaction. Ethyl acetate was added for liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 0.67 g of Compound A-48a.

(3)化合物A−48bの調製
DMF 90mlに氷冷下オキシ塩化リン20mlを加え30分攪拌し、化合物A−48b 11.1gをこれに加え70℃に加温し5時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−48b 6.0gを得た。
(3) Preparation of Compound A-48b 20 ml of phosphorus oxychloride was added to 90 ml of DMF under ice-cooling and stirred for 30 minutes, 11.1 g of Compound A-48b was added thereto, heated to 70 ° C. and stirred for 5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 6.0 g of Compound A-48b.

(4)例示色素A−48の合成
酢酸 30mlにA−48b 0.71g、中間体B−2 0.57gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.27gを加え、90℃に加温し4.5時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を再結晶により精製し A−48 1.1gを得た。
(4) Synthesis of Illustrative Dye A-48 After adding 0.71 g of A-48b and 0.57 g of Intermediate B-2 to 30 ml of acetic acid and stirring for 30 minutes, add 0.27 g of ammonium acetate and warm to 90 ° C. Stir for 4.5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystals were purified by recrystallization to obtain 1.1 g of A-48.

<例示色素A−49の調製>
下記に示すように、別途調製した前記中間体B−2を用いて、例示色素A−49を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-49>
As shown below, Exemplified dye A-49 was prepared using the intermediate B-2 prepared separately.
Figure 2011026534

酢酸 50mlにA−4a 0.51g、中間体B−2 0.97gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.47gを加え、90℃に加温し6時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を再結晶により精製し A−49 1.1gを得た。   To 50 ml of acetic acid, 0.51 g of A-4a and 0.97 g of intermediate B-2 were added and stirred for 30 minutes. Then, 0.47 g of ammonium acetate was added, heated to 90 ° C. and stirred for 6 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystals were purified by recrystallization to obtain 1.1 g of A-49.

<例示色素A−50の調製>
下記に示すように、別途調製した前記中間体B−2を用いて、例示色素A−50を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-50>
As shown below, Exemplified dye A-50 was prepared using the intermediate B-2 prepared separately.
Figure 2011026534

(1)化合物A−50aの調製
化合物A−1b 2.0gとエチルトリフェニルホスホニウムヨージド3.0gとをDMF25mlに室温で撹拌して、これらを溶解させた後に、28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液 1.5gを滴下した。その後、60℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、さらにヘキサンを加えて分液を行い、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−50a 1.9gを得た。
(1) Preparation of Compound A-50a After 2.0 g of Compound A-1b and 3.0 g of ethyltriphenylphosphonium iodide were stirred in 25 ml of DMF at room temperature to dissolve them, 28% sodium methoxide methanol 1.5 g of the solution was added dropwise. Then, it heated at 60 degreeC and stirred for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, hexane was further added to carry out liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 1.9 g of Compound A-50a.

(2)化合物A−50bの調製
DMF 20mlに氷冷下オキシ塩化リン10mlを加え30分攪拌し、化合物A−50b 2.9gをこれに加え50℃に加温し4時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌し、さらに10%水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−50b 1.3gを得た。
(2) Preparation of compound A-50b
Under ice cooling, 10 ml of phosphorus oxychloride was added to 20 ml of DMF, and the mixture was stirred for 30 minutes. Then, 2.9 g of compound A-50b was added thereto, heated to 50 ° C., and stirred for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred, and a 10% aqueous sodium hydroxide solution was further added and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 1.3 g of Compound A-50b.

(3)例示色素A−50の合成
酢酸 20mlにA−50b 0.70g、前記の中間体B−2 0.67gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.32gを加え、90℃に加温し5時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を再結晶により精製し A−50 0.9gを得た。
(3) Synthesis of Exemplified Dye A-50 To 50 ml of acetic acid, 0.70 g of A-50b and 0.67 g of the above intermediate B-2 were added and stirred for 30 minutes. Then, 0.32 g of ammonium acetate was added and the mixture was heated to 90 ° C. Warmed and stirred for 5 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 0.9 g of A-50.

<例示色素A−51の調製>
下記に示すように、別途調製した前記中間体B−2を用いて、例示色素A−51を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-51>
As shown below, Exemplified dye A-51 was prepared using the intermediate B-2 prepared separately.
Figure 2011026534

酢酸 20mlにA−26d 0.48g、中間体B−2 0.38gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.19gを加え、90℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を再結晶により精製し A−51 0.7gを得た。   After adding 0.48 g of A-26d and 0.38 g of intermediate B-2 to 20 ml of acetic acid, the mixture was stirred for 30 minutes, then 0.19 g of ammonium acetate was added, heated to 90 ° C., and stirred for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 0.7 g of A-51.

<例示色素A−52の調製>
下記の方法により例示色素A−52を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-52>
Exemplified dye A-52 was prepared by the following method.
Figure 2011026534

(1)化合物A−52aの合成
化合物A−4a 3.3gとヘキシルトリフェニルホスホニウムヨージド8.7gとをDMF30mlを室温で撹拌溶解した後に28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液 3.9gを滴下した。その後、60℃に加温し2時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、さらにヘキサンを加えて分液を行い、有機層を濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物A−52b 4.2gを得た。
(1) Synthesis of Compound A-52a After 3.3 g of Compound A-4a and 8.7 g of hexyltriphenylphosphonium iodide were dissolved in 30 ml of DMF with stirring at room temperature, 3.9 g of a methanol solution of 28% sodium methoxide was added dropwise. . Then, it heated at 60 degreeC and stirred for 2 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and hexane was further added for liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 4.2 g of Compound A-52b.

(2)化合物A−52bの合成
DMF 30mlに氷冷下オキシ塩化リン15mlを加え30分攪拌し、化合物A−52a 4.2gをこれに加え60℃に加温し4時間攪拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え攪拌した。反応液を、氷冷下10%水酸化ナトリウム水溶液に滴下し1時間撹拌した。酢酸エチルで抽出、濃縮後、カラム精製を行い化合物A−52b 3.8gを得た。
(2) Synthesis of Compound A-52b 15 ml of phosphorus oxychloride was added to 30 ml of DMF under ice-cooling and stirred for 30 minutes, 4.2 g of Compound A-52a was added thereto, heated to 60 ° C. and stirred for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture and stirred. The reaction solution was added dropwise to a 10% aqueous sodium hydroxide solution under ice cooling and stirred for 1 hour. After extraction and concentration with ethyl acetate, column purification was performed to obtain 3.8 g of Compound A-52b.

(3)例示色素A−52の合成
酢酸 20mlにA−52b 0.90g、シアノ酢酸 0.30gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.26gを加え、90℃に加温し4時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出、濃縮した。得られた結晶を再結晶により精製し A−52 1.0gを得た。
(3) Synthesis of Illustrative Dye A-52 To 20 ml of acetic acid, 0.90 g of A-52b and 0.30 g of cyanoacetic acid were added and stirred for 30 minutes. Then 0.26 g of ammonium acetate was added, heated to 90 ° C. and stirred for 4 hours. did. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with ethyl acetate and concentrated. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 1.0 g of A-52.

<例示色素A−53の調製>
下記に示すように、別途調製した前記中間体B−2を用いて、例示色素A−51を調製した。

Figure 2011026534
<Preparation of Exemplified Dye A-53>
As shown below, Exemplified dye A-51 was prepared using the intermediate B-2 prepared separately.
Figure 2011026534

酢酸 50mlにA−52b 0.77g、中間体B−2 0.92gを加え30分撹拌した後、酢酸アンモニウム 0.45gを加え、90℃に加温し6時間撹拌した。放冷し室温にした後に反応液に水を加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を再結晶により精製し A−53 1.1gを得た。   To 50 ml of acetic acid, 0.77 g of A-52b and 0.92 g of intermediate B-2 were added and stirred for 30 minutes. Then, 0.45 g of ammonium acetate was added, heated to 90 ° C. and stirred for 6 hours. After allowing to cool to room temperature, water was added to the reaction solution, and the precipitated crystals were filtered. The obtained crystal was purified by recrystallization to obtain 1.1 g of A-53.

(実施例1)
(光電変換素子の作製)
図1に示す光電変換素子を以下のようにして作製した。
ガラス基板上に、透明導電膜としてフッ素をドープした酸化スズをスパッタリングにより形成し、これをレーザーでスクライブして、透明導電膜を2つの部分に分割した。
次に、水とアセトニトリルの容量比4:1からなる混合溶媒100mlにアナターゼ型酸化チタン(日本アエロジル社製のP−25(商品名))を32g配合し、自転/公転併用式のミキシングコンディショナーを使用して均一に分散、混合し、半導体微粒子分散液を得た。この分散液を透明導電膜に塗布し、500℃で加熱して受光電極を作製した。
その後、同様にシリカ粒子とルチル型酸化チタンとを40:60(質量比)で含有する分散液を作製し、この分散液を前記の受光電極に塗布し、500℃で加熱して絶縁性多孔体を形成した。次いで対極として炭素電極を形成した。
次に、下記表1に記載された増感色素のエタノール溶液(3×10−4モル/l)に、上記の絶縁性多孔体が形成されたガラス基板を48時間浸漬した。増感色素の染着したガラスを4−tert−ブチルピリジンの10%エタノール溶液に30分間浸漬した後、エタノールで洗浄し自然乾燥させた。このようにして得られる感光層の厚さは10μmであり、半導体微粒子の塗布量は20g/mであった。電解液は、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム(0.5モル/l)、ヨウ素(0.1モル/l)のメトキシプロピオニトリル溶液を用いた。
Example 1
(Preparation of photoelectric conversion element)
The photoelectric conversion element shown in FIG. 1 was produced as follows.
On the glass substrate, tin oxide doped with fluorine was formed as a transparent conductive film by sputtering, and this was scribed with a laser to divide the transparent conductive film into two parts.
Next, 32 g of anatase-type titanium oxide (P-25 (trade name) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) is mixed with 100 ml of a mixed solvent of water and acetonitrile having a volume ratio of 4: 1, and a rotating / revolving mixing conditioner is prepared. The resulting mixture was uniformly dispersed and mixed to obtain a semiconductor fine particle dispersion. This dispersion was applied to a transparent conductive film and heated at 500 ° C. to produce a light receiving electrode.
Thereafter, similarly, a dispersion containing 40:60 (mass ratio) of silica particles and rutile-type titanium oxide is prepared, and this dispersion is applied to the light receiving electrode and heated at 500 ° C. to form an insulating porous material. Formed body. Next, a carbon electrode was formed as a counter electrode.
Next, the glass substrate on which the insulating porous body was formed was immersed in an ethanol solution (3 × 10 −4 mol / l) of a sensitizing dye described in Table 1 below for 48 hours. The glass dyed with the sensitizing dye was immersed in a 10% ethanol solution of 4-tert-butylpyridine for 30 minutes, then washed with ethanol and air dried. The thickness of the photosensitive layer thus obtained was 10 μm, and the coating amount of semiconductor fine particles was 20 g / m 2 . As the electrolytic solution, a methoxypropionitrile solution of dimethylpropylimidazolium iodide (0.5 mol / l) and iodine (0.1 mol / l) was used.

(増感色素の最大吸収波長の測定)
用いた増感色素の最大吸収波長を測定した。分光光度計(U−4100,日立ハイテク製)によって行い、溶液はエタノールを用いた。
(Measurement of maximum absorption wavelength of sensitizing dye)
The maximum absorption wavelength of the sensitizing dye used was measured. A spectrophotometer (U-4100, manufactured by Hitachi High-Tech) was used, and ethanol was used as the solution.

(光電変換効率の測定)
500Wのキセノンランプ(ウシオ製)の光をAM1.5Gフィルター(Oriel社製)およびシャープカットフィルター(KenkoL−42、商品名)を通すことにより紫外線を含まない模擬太陽光を発生させた。この光の強度は89mW/cmであった。作製した光電変換素子にこの光を照射し、発生した電気を電流電圧測定装置(ケースレー238型、商品名)にて測定した。これにより求められた光電気化学電池の変換効率を測定した結果を下記表1に示した。結果は、変換効率が5%以上のものを◎、2%以上5%未満のものを○、0.5%以上2%未満のものを△、0.5%未満のものを×として評価した。
(Measurement of photoelectric conversion efficiency)
Simulated sunlight containing no ultraviolet rays was generated by passing the light of a 500 W xenon lamp (manufactured by Ushio) through an AM1.5G filter (manufactured by Oriel) and a sharp cut filter (KenkoL-42, trade name). The intensity of this light was 89 mW / cm 2 . The produced photoelectric conversion element was irradiated with this light, and the generated electricity was measured with a current-voltage measuring device (Caseley 238 type, trade name). The results of measuring the conversion efficiency of the photoelectrochemical cell thus obtained are shown in Table 1 below. As a result, conversion efficiency of 5% or more was evaluated as ◎, 2% or more and less than 5% as ◯, 0.5% or more and less than 2% as △, and less than 0.5% as x. .

Figure 2011026534
Figure 2011026534

試料番号54として、特開平11−214730号に記載の下記の増感色素Aを用いた。

Figure 2011026534
As sample number 54, the following sensitizing dye A described in JP-A No. 11-214730 was used.
Figure 2011026534

本発明の色素を用いて作製された電気化学電池は、表1に示されているように、特に色素としてA1〜A7、A12〜A15、A−18、A−19、A−21、A−24、A−26〜A−31、A−33〜A−35、A−41、A−43、A−44、A−50、A−52、A−53を使用した場合は、変換効率は5%以上と高い値を示した。その他の本発明の色素を使用した場合でも、変換効率は2%以上5%未満と、使用できるレベルであった。
それに対して、試料番号54の比較例は、変換効率は0.5%以上2%未満と、電気化学電池に使用するには不十分であった。
As shown in Table 1, the electrochemical cell produced using the dye of the present invention has A1 to A7, A12 to A15, A-18, A-19, A-21, A- as dyes. 24, A-26 to A-31, A-33 to A-35, A-41, A-43, A-44, A-50, A-52, A-53, the conversion efficiency is The value was as high as 5% or more. Even when other dyes of the present invention were used, the conversion efficiency was 2% or more and less than 5%, which was a usable level.
On the other hand, the comparative example of sample number 54 had a conversion efficiency of 0.5% or more and less than 2%, which was insufficient for use in an electrochemical cell.

(実施例2)
ガラス基板上にITO膜を作製し、その上にFTO膜を積層することにより、透明導電膜を作製した。その後透明導電膜上に酸化物半導体多孔質膜を形成することにより、透明電極板を得た。そしてその透明電極板を使用して光電気化学電池を作製し、変換効率を測定した。その方法は以下の(1)〜(5)の通りである。
(Example 2)
An ITO film was produced on a glass substrate, and an FTO film was laminated thereon to produce a transparent conductive film. Then, a transparent electrode plate was obtained by forming an oxide semiconductor porous film on the transparent conductive film. And the photoelectrochemical cell was produced using the transparent electrode plate, and conversion efficiency was measured. The method is as follows (1)-(5).

(1)ITO(インジウム・スズ・オキサイド)膜用原料化合物溶液の調製
塩化インジウム(III)四水和物5.58gと塩化スズ(II)二水和物0.23gとをエタノール100mlに溶解して、ITO膜用原料化合物溶液とした。
(1) Preparation of raw material compound solution for ITO (indium / tin / oxide) film Indium (III) tetrahydrate 5.58 g and tin (II) chloride dihydrate 0.23 g were dissolved in 100 ml of ethanol. Thus, a raw material compound solution for ITO film was obtained.

(2)FTO(フッ素ドープ酸化スズ)膜用原料化合物溶液の調製
塩化スズ(IV)五水和物0.701gをエタノール10mlに溶解し、これにフッ化アンモニウム0.592gの飽和水溶液を加え、この混合物を超音波洗浄機に約20分間かけ、完全に溶解して、FTO膜用原料化合物溶液とした。
(2) Preparation of FTO (Fluorine Doped Tin Oxide) Film Raw Material Compound Solution 0.701 g of tin (IV) chloride pentahydrate was dissolved in 10 ml of ethanol, and 0.592 g of a saturated aqueous solution of ammonium fluoride was added thereto. This mixture was subjected to an ultrasonic cleaning machine for about 20 minutes and completely dissolved to obtain a raw material compound solution for an FTO film.

(3)ITO/FTO透明導電膜の作製
厚さ2mmの耐熱ガラス板の表面を化学洗浄し、乾燥した後、このガラス板を反応器内に置き、ヒータで加熱した。ヒータの加熱温度が450℃になったところで、(1)で得られたITO膜用原料化合物溶液を、口径0.3mmのノズルから圧力0.06MPaで、ガラス板までの距離を400mmとして、25分間噴霧した。
このITO膜用原料化合物溶液の噴霧後、2分間(この間ガラス基板表面にエタノールを噴霧し続け、基板表面温度の上昇を抑えるようにした。)経過し、ヒータの加熱温度が530℃になった時に、(2)で得られたFTO膜用原料化合物溶液を同様の条件で2分30秒間噴霧した。これにより、耐熱ガラス板上に厚さ530nmのITO膜、厚さ170nmのFTO膜が順次形成された透明電極板が得られた。
比較のために、厚さ2mmの耐熱ガラス板上に同様に、厚さ530nmのITO膜のみを成膜した透明電極板と、同じく厚さ180nmのFTO膜のみを成膜した透明電極板とをそれぞれ作製した。
これら3種の透明電極板を加熱炉にて、450℃で2時間加熱した。
(3) Preparation of ITO / FTO transparent conductive film The surface of a heat-resistant glass plate having a thickness of 2 mm was chemically washed and dried, and then this glass plate was placed in a reactor and heated with a heater. When the heating temperature of the heater reached 450 ° C., the raw material compound solution for ITO film obtained in (1) was adjusted from a nozzle having a diameter of 0.3 mm to a pressure of 0.06 MPa and a distance to the glass plate of 400 mm, 25 Sprayed for a minute.
After spraying the raw material compound solution for ITO film, 2 minutes passed (ethanol was sprayed on the glass substrate surface during this period to suppress the rise of the substrate surface temperature), and the heating temperature of the heater became 530 ° C. Occasionally, the FTO membrane raw material compound solution obtained in (2) was sprayed for 2 minutes 30 seconds under the same conditions. As a result, a transparent electrode plate was obtained in which an ITO film having a thickness of 530 nm and an FTO film having a thickness of 170 nm were sequentially formed on the heat-resistant glass plate.
For comparison, similarly, a transparent electrode plate in which only a 530 nm thick ITO film is formed on a heat resistant glass plate having a thickness of 2 mm and a transparent electrode plate in which only a 180 nm thick FTO film is similarly formed are formed. Each was produced.
These three kinds of transparent electrode plates were heated in a heating furnace at 450 ° C. for 2 hours.

(4)光電気化学電池の作製
次に、上記3種の透明電極板を用いて、特許第4260494号中の図2に示した構造の光電気化学電池を作製した。酸化物半導体多孔質膜15の形成は、平均粒径約230nmの酸化チタン微粒子をアセトニトリル100mlに分散してペーストとし、これを透明電極11上にバーコート法により厚さ15μmに塗布し、乾燥後450℃で1時間焼成して行い、この酸化物半導体多孔質膜15に表2記載の色素を担持した。色素溶液への浸漬条件は実施例1と同じとした。
さらに、対極16には、ガラス板上にITO膜とFTO膜とを積層した導電性基板を使用し、電解質層17には、ヨウ素/ヨウ化物の非水溶液からなる電解液を用いた。光電気化学電池の平面寸法は25mm×25mmとした。
(4) Production of photoelectrochemical cell Next, a photoelectrochemical cell having the structure shown in FIG. 2 of Japanese Patent No. 4260494 was produced using the above three types of transparent electrode plates. The oxide semiconductor porous film 15 is formed by dispersing fine particles of titanium oxide having an average particle size of about 230 nm in 100 ml of acetonitrile to form a paste, applying this to the transparent electrode 11 to a thickness of 15 μm by a bar coating method, and drying. The oxide semiconductor porous film 15 was loaded with the dyes listed in Table 2 by baking at 450 ° C. for 1 hour. The immersion conditions in the dye solution were the same as in Example 1.
Further, a conductive substrate in which an ITO film and an FTO film were laminated on a glass plate was used for the counter electrode 16, and an electrolytic solution made of a non-aqueous solution of iodine / iodide was used for the electrolyte layer 17. The planar dimension of the photoelectrochemical cell was 25 mm × 25 mm.

(5)光電気化学電池の評価
この光電気化学電池について、人工太陽光(AM1.5)を照射し、その発電効率を求めた。その結果を表2に示す。結果は、変換効率が5%以上のものを◎、2%以上5%未満のものを○、0.5%以上2%未満のものを△、0.5%未満のものを×として表示した。
増感色素Aを用いた試料No.11〜13では変換効率が低いのに対し、本発明の例示色素を使用した試料No.1〜9では良好な結果を示すことがわかった。透明電極板として、ITO膜とFTO膜とを積層したものを用いた光電気化学電池では、ITO膜のみもしくはFTO膜のみを成膜したものを用いた場合に比べ特に変換効率が高く、本発明の色素でその効果が高いことがわかった。
(5) Evaluation of photoelectrochemical cell About this photoelectrochemical cell, artificial sunlight (AM1.5) was irradiated and the electric power generation efficiency was calculated | required. The results are shown in Table 2. As a result, conversion efficiency of 5% or more is indicated as ◎, 2% or more and less than 5% as ◯, 0.5% or more and less than 2% as △, and less than 0.5% as x. .
Sample No. using sensitizing dye A In Samples 11 to 13, the conversion efficiency is low, whereas Sample No. using the exemplified dye of the present invention. It turned out that a favorable result is shown in 1-9. In a photoelectrochemical cell using a laminate of an ITO film and an FTO film as a transparent electrode plate, the conversion efficiency is particularly high as compared with the case where only an ITO film or only an FTO film is used. This dye was found to be highly effective.

Figure 2011026534
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(実施例3)
FTO膜上に集電電極を配し、光電気化学電池を作製し、変換効率を評価した。評価は以下の通り、試験セル(i)と試験セル(iv)の2種類とした。
(Example 3)
A collecting electrode was arranged on the FTO film to produce a photoelectrochemical cell, and the conversion efficiency was evaluated. Evaluation was made into two types, test cell (i) and test cell (iv) as follows.

(試験セル(i))
100mm×100mm×2mmの耐熱ガラス板の表面を化学洗浄し、乾燥した後、このガラス板を反応器内に置き、ヒータで加熱した後、実施例2で使用したFTO(フッ素ドープ酸化スズ)膜用原料化合物溶液を、口径0.3mmのノズルから圧力0.06MPaで、ガラス板までの距離を400mmとして、25分間噴霧し、FTO膜付きガラス基板を用意した。その表面に、エッチング法により深さ5μmの溝を格子回路パターン状に形成した。フォトリソグラフでパターン形成した後に、フッ酸を用いてエッチングを行った。これに、めっき形成を可能とするためにスパッタ法により金属導電層(シード層)を形成し、更にアディティブめっきにより金属配線層3を形成した。金属配線層3は、透明基板2表面から凸レンズ状に3μm高さまで形成した。回路幅は60μmとした。この上から、遮蔽層5としてFTO膜を400nmの厚さでSPD法により形成して、電極基板(i)とした。なお、電極基板(i)の断面形状は、特開2004−146425中の図2に示すものとなっていた。
電極基板(i)上に、平均粒径25nmの酸化チタンをアセトニトリル 100mlに分散して得た分散液を塗布・乾燥し、450℃で1時間加熱・焼結した。これを表3に示す色素のエタノール溶液へ浸漬して色素を吸着させた。浸漬条件は実施例1と同じとした。50μm厚の熱可塑性ポリオレフィン樹脂シートを介して白金スパッタFTO基板と対向して配置し、樹脂シート部を熱溶融させて両極板を固定した。
なおあらかじめ白金スパッタ極側に開けておいた電解液の注液口から、0.5Mのヨウ化塩と0.05Mのヨウ素とを主成分に含むメトキシアセトニトリル溶液を注液し、電極間に満たした。さらに周辺部及び電解液注液口をエポキシ系封止樹脂を用いて本封止し、集電端子部に銀ペーストを塗布して試験セル(i)とした。AM1.5の疑似太陽光により、試験セル(i)の光電変換特性を評価した。その結果を表3に示した。
(Test cell (i))
The surface of a heat-resistant glass plate of 100 mm × 100 mm × 2 mm was chemically washed and dried, and then this glass plate was placed in a reactor and heated with a heater, and then the FTO (fluorine-doped tin oxide) film used in Example 2 The raw material compound solution was sprayed from a nozzle having a diameter of 0.3 mm at a pressure of 0.06 MPa and a distance to the glass plate of 400 mm for 25 minutes to prepare a glass substrate with an FTO film. On the surface, grooves having a depth of 5 μm were formed in a lattice circuit pattern by an etching method. After pattern formation by photolithography, etching was performed using hydrofluoric acid. A metal conductive layer (seed layer) was formed thereon by sputtering to enable plating formation, and a metal wiring layer 3 was further formed by additive plating. The metal wiring layer 3 was formed in a convex lens shape from the surface of the transparent substrate 2 to a height of 3 μm. The circuit width was 60 μm. From this, an FTO film having a thickness of 400 nm was formed as the shielding layer 5 by the SPD method to obtain an electrode substrate (i). The cross-sectional shape of the electrode substrate (i) was as shown in FIG. 2 in JP-A No. 2004-146425.
On the electrode substrate (i), a dispersion obtained by dispersing titanium oxide having an average particle diameter of 25 nm in 100 ml of acetonitrile was applied and dried, and heated and sintered at 450 ° C. for 1 hour. This was immersed in an ethanol solution of the dye shown in Table 3 to adsorb the dye. The immersion conditions were the same as in Example 1. It arrange | positioned facing a platinum sputter | spatter FTO board | substrate through the 50-micrometer-thick thermoplastic polyolefin resin sheet, the resin sheet part was heat-melted, and the bipolar plate was fixed.
A methoxyacetonitrile solution containing 0.5M iodide and 0.05M iodine as the main components was injected from the electrolyte solution inlet previously opened on the platinum sputter electrode side, and filled between the electrodes. It was. Further, the peripheral part and the electrolyte solution injection port were finally sealed with an epoxy-based sealing resin, and a silver paste was applied to the current collecting terminal part to obtain a test cell (i). The photoelectric conversion characteristics of the test cell (i) were evaluated using pseudo sunlight of AM1.5. The results are shown in Table 3.

(試験セル(iv))
試験セル(i)と同様の方法で100×100mmのFTO膜付きガラス基板を用意した。そのFTOガラス基板上に、アディティブめっき法により金属配線層3(金回路)を形成した。金属配線層3(金回路)は基板表面に格子状に形成し、回路幅50μm、回路厚5μmとした。この表面に厚さ300nmのFTO膜を遮蔽層5としてSPD法により形成して試験セル(iv)とした。電極基板(iv)の断面をSEM−EDXを用いて確認したところ、配線底部でめっきレジストの裾引きに起因すると思われる潜り込みがあり、影部分にはFTOが被覆されていなかった。
電極基板(iv)を用い、試験セル(i)と同様に、試験セル(iv)を作製した。AM1.5の疑似太陽光により試験セル(iv)の光電変換特性を評価し、結果を表3に示した。結果は、変換効率が5%以上のものを◎、2%以上5%未満のものを○、0.5%以上2%未満のものを△、0.5%未満のものを×として表示した。
(Test cell (iv))
A glass substrate with a 100 × 100 mm FTO film was prepared in the same manner as in the test cell (i). A metal wiring layer 3 (gold circuit) was formed on the FTO glass substrate by additive plating. The metal wiring layer 3 (gold circuit) was formed in a lattice shape on the substrate surface, and had a circuit width of 50 μm and a circuit thickness of 5 μm. On this surface, an FTO film having a thickness of 300 nm was formed as a shielding layer 5 by the SPD method to obtain a test cell (iv). When the cross section of the electrode substrate (iv) was confirmed using SEM-EDX, there was a sneaking in which seems to be caused by the bottom of the plating resist at the bottom of the wiring, and the shadow portion was not covered with FTO.
A test cell (iv) was produced in the same manner as the test cell (i) using the electrode substrate (iv). The photoelectric conversion characteristics of the test cell (iv) were evaluated by AM1.5 artificial sunlight, and the results are shown in Table 3. As a result, conversion efficiency of 5% or more is indicated as ◎, 2% or more and less than 5% as ◯, 0.5% or more and less than 2% as △, and less than 0.5% as x. .

Figure 2011026534
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表3より、本発明の色素を用いた場合は、試験セル(i)の場合の変換効率は5%以上と、高い値を示した。一方、試験セル(iv)を用いた場合についてみると、比較例の色素を用いた場合と比較して、本発明の色素を用いた場合は、変換効率が高くなった。このため本発明の色素を用いることにより、試験セル選択の自由度が上がることがわかった(試料番号11と試料番号13との比較)。   From Table 3, when the pigment | dye of this invention was used, the conversion efficiency in the case of test cell (i) showed the high value with 5% or more. On the other hand, when the test cell (iv) was used, the conversion efficiency was higher when the dye of the present invention was used as compared with the case where the dye of the comparative example was used. For this reason, it was found that the degree of freedom of test cell selection was increased by using the dye of the present invention (comparison between sample number 11 and sample number 13).

(実施例4)
ペルオキソチタン酸及び酸化チタン微粒子を生成する方法、並びにそれを用いて酸化物半導体膜を作製する方法について試験を行い、光電気化学電池を作製し、評価した。
Example 4
Tests were conducted on a method for producing peroxotitanic acid and titanium oxide fine particles and a method for producing an oxide semiconductor film using the peroxotitanic acid and titanium oxide fine particles, and a photoelectrochemical cell was produced and evaluated.

(光電池セル(A))
(1)酸化物半導体膜形成用塗布液(A)の調製
5gの水素化チタンを1リットルの純水に懸濁し、5質量%の過酸化水素液400gを30分かけて添加し、ついで80℃に加熱して溶解してペルオキソチタン酸の溶液を調製した。この溶液の全量から90容積%を分取し、濃アンモニア水を添加してpH9に調整し、オートクレーブに入れ、250℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(A)を調製した。得られたチタニアコロイド粒子は、X線回折により結晶性の高いアナターゼ型酸化チタンであった。
次に、上記で得られたチタニアコロイド粒子(A)を10質量%まで濃縮し、前記ペルオキソチタン酸溶液を混合し、この混合液中のチタンをTiO換算し、TiO質量の30質量%となるように膜形成助剤としてヒドロキシプロピルセルロースを添加して半導体膜形成用塗布液を調製した。
(Photovoltaic cell (A))
(1) Preparation of coating liquid (A) for forming an oxide semiconductor film 5 g of titanium hydride is suspended in 1 liter of pure water, 400 g of a 5 mass% hydrogen peroxide solution is added over 30 minutes, and then 80 A solution of peroxotitanic acid was prepared by heating to ° C and dissolution. 90% by volume was taken from the total amount of this solution, adjusted to pH 9 by adding concentrated aqueous ammonia, placed in an autoclave, hydrothermally treated at 250 ° C. for 5 hours under saturated vapor pressure, and titania colloidal particles (A) Was prepared. The obtained titania colloidal particles were anatase type titanium oxide having high crystallinity by X-ray diffraction.
Next, the obtained titania colloidal particles (A) was concentrated to 10 wt%, the peroxotitanic acid solution were mixed, the titanium of the mixed solution TiO 2 terms, TiO 2 mass of 30 mass% Then, hydroxypropylcellulose was added as a film formation aid so that a coating solution for forming a semiconductor film was prepared.

(2)酸化物半導体膜(A)の作製
次いで、フッ素ドープした酸化スズが電極層として形成された透明ガラス基板上に前記塗布液を塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cmの紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、塗膜を硬化させた。塗膜を300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行って酸化物半導体膜(A)をガラス基板に形成した。
(2) Production of oxide semiconductor film (A) Next, the coating solution was applied on a transparent glass substrate on which fluorine-doped tin oxide was formed as an electrode layer, dried naturally, and subsequently 6000 mJ using a low-pressure mercury lamp. The peroxoacid was decomposed by irradiating with / cm 2 of ultraviolet rays, and the coating film was cured. The coating film was heated at 300 ° C. for 30 minutes to decompose and anneal the hydroxypropyl cellulose to form an oxide semiconductor film (A) on the glass substrate.

(3)酸化物半導体膜(A)への色素の吸着
次に、分光増感色素として本発明の色素の濃度3×10−4モル/リットルのエタノール溶液を調製した。この色素溶液を100rpmスピナーで、金属酸化物半導体膜(A)上へ塗布して乾燥した。この塗布および乾燥工程を5回行った。
(3) Adsorption of dye to oxide semiconductor film (A) Next, an ethanol solution having a concentration of 3 × 10 −4 mol / liter of the dye of the present invention was prepared as a spectral sensitizing dye. This dye solution was applied onto the metal oxide semiconductor film (A) with a 100 rpm spinner and dried. This coating and drying process was performed five times.

(4)電解質溶液の調製
アセトニトリルと炭酸エチレンとの体積比が1:5の混合溶媒に、テトラプロピルアンモニウムアイオダイドを0.46モル/リットル、ヨウ素を0.07モル/リットルの濃度となるように溶解して電解質溶液を調製した。
(4) Preparation of electrolyte solution In a mixed solvent having a volume ratio of acetonitrile and ethylene carbonate of 1: 5, tetrapropylammonium iodide is adjusted to a concentration of 0.46 mol / liter and iodine to a concentration of 0.07 mol / liter. To prepare an electrolyte solution.

(5)光電気セル(A)の作製
(2)で作製した、色素を吸着させた酸化物半導体膜(A)が形成されたガラス基板を一方の電極とし、他方の電極として、フッ素ドープした酸化スズを電極として形成しその上に白金を担持した透明ガラス基板を対向して配置し、側面を樹脂にてシールし、電極間に(4)の電解質溶液を封入し、さらに電極間をリード線で接続して光電気セル(A)を作製した。
(5) Production of photoelectric cell (A) The glass substrate on which the oxide semiconductor film (A) adsorbed with the dye produced in (2) was formed was used as one electrode, and the other electrode was fluorine-doped. A transparent glass substrate carrying tin oxide as an electrode and carrying platinum on it is placed facing it, the sides are sealed with resin, the electrolyte solution (4) is sealed between the electrodes, and the electrodes are lead between them. Photoelectric cells (A) were prepared by connecting with wires.

(6)光電気セル(A)の評価
光電気セル(A)は、ソーラーシュミレーターで100W/mの強度の光を照射して、η(変換効率)を測定し、その結果を表4に示した。
(6) Evaluation of Photoelectric Cell (A) Photoelectric cell (A) was irradiated with light of 100 W / m 2 with a solar simulator, measured η (conversion efficiency), and the results are shown in Table 4. Indicated.

(光電池セル(B))
紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、膜を硬化させた後、Arガスのイオン照射(日新電気製:イオン注入装置、200eVで10時間照射)を行った以外は酸化物半導体膜(A)と同様にして酸化物半導体膜(B)を形成した。
酸化物半導体膜(A)と同様に、酸化物半導体膜(B)に色素の吸着を行った。
その後実施例1と同様の方法で光電気セル(B)を作成し、ηを測定した。その結果を表4に示した。
(Photovoltaic cell (B))
Oxide semiconductor film (A) except that after irradiation with ultraviolet light, peroxo acid was decomposed and the film was cured, Ar gas ion irradiation (Nisshin Electric Co., Ltd .: ion implantation apparatus, irradiation at 200 eV for 10 hours) was performed. ), An oxide semiconductor film (B) was formed.
Similarly to the oxide semiconductor film (A), the dye was adsorbed to the oxide semiconductor film (B).
Thereafter, a photoelectric cell (B) was prepared in the same manner as in Example 1, and η was measured. The results are shown in Table 4.

(光電池セル(C))
18.3gの4塩化チタンを純水で希釈して、TiO換算で1.0質量%含有する水溶液を得た。この水溶液を撹拌しながら、15質量%のアンモニア水を添加し、pH9.5の白色スラリーを得た。このスラリーを濾過洗浄し、TiO換算で、10.2質量%の水和酸化チタンゲルのケーキを得た。このケーキと5質量%過酸化水素液400gを混合し、ついで80℃に加熱して溶解してペルオキソチタン酸の溶液を調製した。この溶液全量から90体積%を分取し、これに濃アンモニア水を添加してpH9に調整し、オートクレーブに入れ、250℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(C)を調製した。
次に、上記で得られたペルオキソチタン酸溶液とチタニアコロイド粒子(C)を使用して酸化物半導体膜(A)と同様にして酸化物半導体膜(C)を形成し、金属酸化物半導体膜(A)と同様にして、分光増感色素として本発明の色素の吸着を行った。
その後光電気セル(A)と同様の方法で光電気セル(C)を作製し、ηを測定した。その結果を表4に示した。
(Photovoltaic cell (C))
18.3 g of titanium tetrachloride was diluted with pure water to obtain an aqueous solution containing 1.0% by mass in terms of TiO 2 . While stirring this aqueous solution, 15% by mass of aqueous ammonia was added to obtain a white slurry having a pH of 9.5. This slurry was washed by filtration to obtain a 10.2% by mass hydrated titanium oxide gel cake in terms of TiO 2 . This cake was mixed with 400 g of a 5 mass% hydrogen peroxide solution, and then heated to 80 ° C. to dissolve to prepare a peroxotitanic acid solution. 90% by volume is taken from the total amount of this solution, and concentrated ammonia water is added to adjust the pH to 9, and the mixture is placed in an autoclave, hydrothermally treated at 250 ° C. for 5 hours under saturated vapor pressure, and titania colloidal particles (C ) Was prepared.
Next, using the peroxotitanic acid solution obtained above and titania colloidal particles (C), an oxide semiconductor film (C) is formed in the same manner as the oxide semiconductor film (A), and the metal oxide semiconductor film In the same manner as (A), the dye of the present invention was adsorbed as a spectral sensitizing dye.
Thereafter, a photoelectric cell (C) was prepared by the same method as that for the photoelectric cell (A), and η was measured. The results are shown in Table 4.

(光電池セル(D))
18.3gの4塩化チタンを純水で希釈してTiO換算で1.0質量%含有する水溶液を得た。これを撹拌しながら、15質量%のアンモニア水を添加し、pH9.5の白色スラリーを得た。このスラリーを濾過洗浄した後、純水に懸濁してTiOとして0.6質量%の水和酸化チタンゲルのスラリーとし、これに塩酸を加えてpH2とした後、オートクレーブに入れ、180℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(D)を調製した。
次に、チタニアコロイド粒子(D)を10質量%まで濃縮し、これに、TiOに換算して、30質量%となるように膜形成助剤としてヒドロキシプロピルセルロースを添加して、半導体膜形成用塗布液を調製した。次いで、フッ素ドープした酸化スズが電極層として形成された透明ガラス基板上に、前記塗布液を塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cmの紫外線を照射し、膜を硬化させた。さらに、300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行い、酸化物半導体膜(D)を形成した。
次に、酸化物半導体膜(A)と同様にして分光増感色素として、本発明の色素の吸着を行った。
その後、光電気セル(A)と同様の方法で光電気セル(D)を作成し、ηを測定した。結果を表4に示した。結果は、変換効率が5%以上のものを◎、2%以上5%未満のものを○、0.5%以上2%未満のものを△、0.5%未満のものを×として表示した。
(Photovoltaic cell (D))
18.3 g of titanium tetrachloride was diluted with pure water to obtain an aqueous solution containing 1.0% by mass in terms of TiO 2 . While stirring this, 15% by mass of ammonia water was added to obtain a white slurry having a pH of 9.5. This slurry was filtered and washed, suspended in pure water to obtain a 0.6 mass% hydrated titanium oxide gel slurry as TiO 2 , adjusted to pH 2 by adding hydrochloric acid thereto, put in an autoclave, and stirred at 180 ° C. for 5 hours. The titania colloidal particles (D) were prepared by performing hydrothermal treatment for a period of time under saturated vapor pressure.
Next, titania colloidal particles (D) are concentrated to 10% by mass, and hydroxypropyl cellulose is added as a film forming aid so as to be 30% by mass in terms of TiO 2 to form a semiconductor film. A coating solution was prepared. Next, the coating solution is applied onto a transparent glass substrate on which fluorine-doped tin oxide is formed as an electrode layer, dried naturally, and subsequently irradiated with 6000 mJ / cm 2 of ultraviolet rays using a low-pressure mercury lamp to form a film. Cured. Furthermore, it heated at 300 degreeC for 30 minute (s), decomposed | disassembled and annealed hydroxypropyl cellulose, and formed the oxide semiconductor film (D).
Next, the dye of the present invention was adsorbed as a spectral sensitizing dye in the same manner as the oxide semiconductor film (A).
Then, the photoelectric cell (D) was created by the method similar to a photoelectric cell (A), and (eta) was measured. The results are shown in Table 4. As a result, conversion efficiency of 5% or more is indicated as ◎, 2% or more and less than 5% as ◯, 0.5% or more and less than 2% as △, and less than 0.5% as x. .

Figure 2011026534
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表4より、本発明の色素の場合には、試験セル(A)〜(C)を使用した場合には特に変換効率が高いことがわかった。   From Table 4, in the case of the pigment | dye of this invention, when test cell (A)-(C) was used, it turned out that conversion efficiency is especially high.

(実施例5)
方法を変えて酸化チタンの調製又は合成を行い、得られた酸化チタンから酸化物半導体膜を作製し、光電気化学電池とし、その評価を行った。
(Example 5)
Titanium oxide was prepared or synthesized by changing the method, an oxide semiconductor film was prepared from the obtained titanium oxide, and a photoelectrochemical cell was evaluated.

(1)熱処理法による酸化チタンの調製
市販のアナターゼ型酸化チタン(石原産業(株)製、商品名ST−01)を用い、これを約900℃に加熱してブルーカイト型の酸化チタンに変換し、さらに約1,200℃に加熱してルチル型の酸化チタンとした。それぞれ順に、比較酸化チタン1(アナターゼ型)、酸化チタン1(ブルーカイト型)、比較酸化チタン2(ルチル型)とする。
(1) Preparation of titanium oxide by heat treatment Using commercially available anatase-type titanium oxide (trade name ST-01, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), this is heated to about 900 ° C. and converted to blue kite-type titanium oxide. Further, it was heated to about 1,200 ° C. to obtain a rutile type titanium oxide. Respectively, comparative titanium oxide 1 (anatase type), titanium oxide 1 (blue kite type), and comparative titanium oxide 2 (rutile type) are used.

(2)湿式法による酸化チタンの合成
(酸化チタン2(ブルーカイト型))
蒸留水954mlを還流冷却器付きの反応槽に装入し、95℃に加温する。撹拌速度を約200rpmに保ちながら、この蒸留水に四塩化チタン(Ti含有量:16.3質量%、比重1.59、純度99.9%)水溶液46mlを約5.0ml/minの速度で反応槽に滴下した。このとき、反応液の温度が下がらないように注意した。その結果、四塩化チタン濃度が0.25mol/リットル(酸化チタン換算2質量%)であった。反応槽中では反応液が滴下直後から、白濁し始めたがそのままの温度で保持を続け、滴下終了後さらに昇温し沸点付近(104℃)まで加熱し、この状態で60分間保持して完全に反応を終了した。
反応により、得られたゾルを濾過し、次いで60℃の真空乾燥器を用いて粉末とした。この粉末をX線回折法により定量分析した結果、(ブルーカイト型121面のピーク強度)/(三本が重なる位置でのピーク強度)比は0.38、(ルチル型のメインピーク強度)/(三本が重なる位置でのピーク強度)比は0.05であった。これらから求めると酸化チタンは、ブルーカイト型が約70.0質量%、ルチル型が約1.2質量%、アナターゼ型が約28.8質量%の結晶性であった。また、透過型電子顕微鏡でこの微粒子を観察したところ、1次粒子の平均粒径は0.015μmであった。
(2) Synthesis of titanium oxide by wet method (titanium oxide 2 (blue kite type))
954 ml of distilled water is charged into a reaction vessel equipped with a reflux condenser and heated to 95 ° C. While maintaining the stirring speed at about 200 rpm, 46 ml of an aqueous solution of titanium tetrachloride (Ti content: 16.3 mass%, specific gravity 1.59, purity 99.9%) was added to this distilled water at a speed of about 5.0 ml / min. It was dripped at the reaction tank. At this time, care was taken not to lower the temperature of the reaction solution. As a result, the titanium tetrachloride concentration was 0.25 mol / liter (2% by mass in terms of titanium oxide). In the reaction vessel, the reaction solution started to become cloudy immediately after dropping, but kept at the same temperature. After the dropping was completed, the temperature was further raised and heated to the vicinity of the boiling point (104 ° C.). The reaction was terminated.
The sol obtained by the reaction was filtered, and then powdered using a vacuum dryer at 60 ° C. As a result of quantitative analysis of this powder by X-ray diffractometry, the ratio of (peak intensity on the surface of blue kite type 121) / (peak intensity at the position where the three overlap) is 0.38, (rutile main peak intensity) / The ratio (peak intensity at the position where the three lines overlap) was 0.05. From these, the titanium oxide was crystallinity of about 70.0% by mass for the brookite type, about 1.2% by mass for the rutile type, and about 28.8% by mass for the anatase type. Further, when the fine particles were observed with a transmission electron microscope, the average particle diameter of the primary particles was 0.015 μm.

(酸化チタン3(ブルーカイト型))
三塩化チタン水溶液(Ti含有量:28質量%、比重1.5、純度99.9%)を蒸留水で希釈し、チタン濃度換算で0.25モル/Lの溶液とした。このとき、液温が上昇しないよう氷冷して、50℃以下に保った。次に、この溶液を還流冷却器付きの反応槽に500ml投入し、85℃に加温しながらオゾンガス発生装置から純度80%のオゾンガスを1L/minでバブリングし、酸化反応を行なった。この状態で2時間保持し、完全に反応を終了した。得られたゾルをろ過、真空乾燥し、粉末とした。この粉末をX線回折法により定量分析した結果、(ブルーカイト型121面のピーク強度)/(三本が重なる位置でのピーク強度)比は0.85、(ルチル型のメインピーク強度)/(三本が重なる位置でのピーク強度)比は0であった。これらから求めると二酸化チタンは、ブルーカイト型が約98質量%、ルチル型が0質量%、アナターゼ型が0質量%であり、約2%は無定形であった。また、透過型電子顕微鏡でこの微粒子を観察したところ、1次粒子の平均粒径は0.05μmであった。
(Titanium oxide 3 (Blue Kite type))
An aqueous solution of titanium trichloride (Ti content: 28% by mass, specific gravity 1.5, purity 99.9%) was diluted with distilled water to obtain a solution having a concentration of 0.25 mol / L in terms of titanium concentration. At this time, it was ice-cooled so as not to increase the liquid temperature and kept at 50 ° C. or lower. Next, 500 ml of this solution was put into a reaction tank equipped with a reflux condenser, and ozone gas with a purity of 80% was bubbled from the ozone gas generator at 1 L / min while heating at 85 ° C. to carry out an oxidation reaction. This state was maintained for 2 hours to complete the reaction. The obtained sol was filtered and vacuum-dried to obtain a powder. As a result of quantitative analysis of this powder by X-ray diffractometry, the ratio of (peak intensity on the surface of blue kite type 121) / (peak intensity at the position where the three overlap) is 0.85, (rutile main peak intensity) / The ratio (peak intensity at the position where the three lines overlap) was 0. From these, the titanium dioxide was about 98% by mass for the blue kite type, 0% by mass for the rutile type, 0% by mass for the anatase type, and about 2% was amorphous. Further, when the fine particles were observed with a transmission electron microscope, the average particle diameter of the primary particles was 0.05 μm.

(色素増感型光電変換素子の作製および評価)
上記の酸化チタン1〜3で調製した酸化チタンを半導体として特開2000−340269の図1に示す構成を有する光電変換素子を次のように作製した。
ガラス基板上にフッ素ドープの酸化スズをコートし、導電性透明電極とした。電極面上にそれぞれの酸化チタン粒子を原料としたペーストを作成し、バーコート法で厚さ50μmに塗布した後、500℃で焼成して膜厚約20μmの薄層を形成した。次に色素の3×10−4モル濃度のエタノール溶液を調製し、これに上記の酸化チタンの薄層を形成したガラス基板を浸漬し、12時間室温で保持した。
(Production and evaluation of dye-sensitized photoelectric conversion device)
A photoelectric conversion element having the configuration shown in FIG. 1 of JP-A No. 2000-340269 was produced as follows using titanium oxide prepared by the above titanium oxides 1 to 3 as a semiconductor.
A glass substrate was coated with fluorine-doped tin oxide to form a conductive transparent electrode. A paste using each titanium oxide particle as a raw material was formed on the electrode surface, applied to a thickness of 50 μm by a bar coating method, and then baked at 500 ° C. to form a thin layer having a thickness of about 20 μm. Next, a 3 × 10 −4 molar ethanol solution of the dye was prepared, and the glass substrate on which the titanium oxide thin layer was formed was immersed therein and kept at room temperature for 12 hours.

電解液としてテトラプロピルアンモニウムのヨウ素塩とヨウ化リチウムのアセトニトリル溶液を用い、白金を対極として特開2000−340269の図1に示す構成を有する光電変換素子を作製した。光電変換は160wの高圧水銀ランプの光(フィルターで赤外線部をカット)を上記の素子に照射し、その際の変換効率を測定した。結果を表5に示す。結果は、変換効率が5%以上のものを◎、2%以上5%未満のものを○、0.5%以上2%未満のものを△、0.5%未満のものを×として表示した。   A photoelectric conversion element having a configuration shown in FIG. 1 of JP-A-2000-340269 was prepared using an iodine salt of tetrapropylammonium as an electrolytic solution and an acetonitrile solution of lithium iodide and using platinum as a counter electrode. For photoelectric conversion, light from a 160-w high-pressure mercury lamp (the infrared part was cut by a filter) was applied to the above-mentioned element, and the conversion efficiency at that time was measured. The results are shown in Table 5. As a result, conversion efficiency of 5% or more was indicated as ◎, 2% or more and less than 5% as ◯, 0.5% or more and less than 2% as △, and less than 0.5% as x. .

Figure 2011026534
Figure 2011026534

表5より、本発明の色素は変換効率が高いことがわかった。   From Table 5, it was found that the dye of the present invention has high conversion efficiency.

(実施例6)
粒径の異なる酸化チタンを用いて半導体電極として、光電気化学電池を作製し、その特性を評価した。
[ペーストの調製]
まず光電極を構成する半導体電極の半導体層又は光散乱層を形成するためのペーストを以下の手順で調製した。
(Example 6)
Photoelectrochemical cells were fabricated as semiconductor electrodes using titanium oxides having different particle sizes, and the characteristics were evaluated.
[Preparation of paste]
First, a paste for forming a semiconductor layer or a light scattering layer of a semiconductor electrode constituting the photoelectrode was prepared by the following procedure.

(ペースト1)
球形のTiO粒子(アナターゼ型、平均粒径;25nm、以下、球形TiO粒子1という)とを硝酸溶液に入れて撹拌することによりチタニアスラリーを調製した。次に、チタニアスラリーに増粘剤としてセルロース系バインダーを加え、混練してペーストを調製した。
(Paste 1)
A titania slurry was prepared by placing spherical TiO 2 particles (anatase type, average particle size: 25 nm, hereinafter referred to as spherical TiO 2 particles 1) in a nitric acid solution and stirring. Next, a cellulose binder as a thickener was added to the titania slurry and kneaded to prepare a paste.

(ペースト2)
球形TiO粒子1と、球形のTiO粒子(アナターゼ型、平均粒径;200nm、以下、球形TiO粒子2という)とを硝酸溶液に入れて撹拌することによりチタニアスラリーを調製した。次に、チタニアスラリーに増粘剤としてセルロース系バインダーを加え、混練してペースト(TiO粒子1の質量:TiO粒子2の質量=30:70)を調製した。
(Paste 2)
A titania slurry was prepared by placing spherical TiO 2 particles 1 and spherical TiO 2 particles (anatase type, average particle size: 200 nm, hereinafter referred to as spherical TiO 2 particles 2) in a nitric acid solution and stirring. Next, a cellulose binder as a thickener was added to the titania slurry and kneaded to prepare a paste (mass of TiO 2 particles 1: mass of TiO 2 particles 2 = 30:70).

(ペースト3)
ペースト1に、棒状のTiO粒子(アナターゼ型、直径;100nm、アスペクト比;5、以下、棒状TiO粒子1という)を混合し、棒状TiO粒子1の質量:ペースト1の質量=10:90のペーストを調製した。
(Paste 3)
The paste 1 is mixed with rod-like TiO 2 particles (anatase type, diameter: 100 nm, aspect ratio: 5, hereinafter referred to as rod-like TiO 2 particles 1), the mass of the rod-like TiO 2 particles 1: the mass of the paste 1 = 10: Ninety pastes were prepared.

(ペースト4)
ペースト1に、棒状TiO粒子1を混合し、棒状TiO粒子1の質量:ペースト1の質量=30:70のペーストを調製した。
(Paste 4)
The paste 1, a rod-shaped TiO 2 particles 1 were mixed, the mass rod-shaped TiO 2 particles 1: Paste 1 Mass = 30: 70 paste was prepared.

(ペースト5)
ペースト1に、棒状TiO粒子1を混合し、棒状TiO粒子1の質量:ペースト1の質量=50:50のペーストを調製した。
(Paste 5)
The paste 1, a rod-shaped TiO 2 particles 1 were mixed, the mass rod-shaped TiO 2 particles 1: Paste 1 Mass = 50: 50 paste was prepared.

(ペースト6)
ペースト1に、板状のマイカ粒子(直径;100nm、アスペクト比;6、以下、板状マイカ粒子1という)を混合し、板状マイカ粒子1の質量:ペースト1の質量=20:80のペーストを調製した。
(Paste 6)
The paste 1 is mixed with plate-like mica particles (diameter: 100 nm, aspect ratio: 6, hereinafter referred to as plate-like mica particles 1), and the mass of the plate-like mica particles 1: the mass of the paste 1 = 20: 80 paste. Was prepared.

(ペースト7)
ペースト1に、棒状のTiO粒子(アナターゼ、直径;30nm、アスペクト比;6.3、以下、棒状TiO粒子2という)を混合し、棒状TiO2粒子2の質量:ペースト1の質量=30:70のペーストを調製した。
(Paste 7)
The paste 1 is mixed with rod-like TiO 2 particles (anatase, diameter: 30 nm, aspect ratio: 6.3, hereinafter referred to as rod-like TiO 2 particles 2), the mass of the rod-like TiO 2 particles 2: the mass of the paste 1 = 30: 70 pastes were prepared.

(ペースト8)
ペースト1に、棒状のTiO粒子(アナターゼ、直径;50nm、アスペクト比;6.1、以下、棒状TiO粒子3という)を混合し、棒状TiO粒子3の質量:ペースト1の質量=30:70のペーストを調製した。
(Paste 8)
The paste 1 is mixed with rod-like TiO 2 particles (anatase, diameter: 50 nm, aspect ratio: 6.1, hereinafter referred to as rod-like TiO 2 particles 3), and the mass of the rod-like TiO 2 particles 3: the mass of the paste 1 = 30. : 70 paste was prepared.

(ペースト9)
ペースト1に、棒状のTiO粒子(アナターゼ、直径;75nm、アスペクト比;5.8、以下、棒状TiO粒子4という)を混合し、棒状TiO粒子4の質量:ペースト1の質量=30:70のペーストを調製した。
(Paste 9)
The paste 1 is mixed with rod-like TiO 2 particles (anatase, diameter: 75 nm, aspect ratio: 5.8, hereinafter referred to as rod-like TiO 2 particles 4), and the mass of the rod-like TiO 2 particles 4: the mass of the paste 1 = 30. : 70 paste was prepared.

(ペースト10)
ペースト1に、棒状のTiO粒子(アナターゼ、直径;130nm、アスペクト比;5.2、以下、棒状TiO粒子5という)を混合し、棒状TiO粒子5の質量:ペースト1の質量=30:70のペーストを調製した。
(Paste 10)
The paste 1 is mixed with rod-like TiO 2 particles (anatase, diameter: 130 nm, aspect ratio: 5.2, hereinafter referred to as rod-like TiO 2 particles 5), and the mass of the rod-like TiO 2 particles 5: the mass of the paste 1 = 30. : 70 paste was prepared.

(ペースト11)
ペースト1に、棒状のTiO粒子(アナターゼ、直径;180nm、アスペクト比;5、以下、棒状TiO粒子6という)を混合し、棒状TiO粒子6の質量:ペースト1の質量=30:70のペーストを調製した。
(Paste 11)
The paste 1 is mixed with rod-like TiO 2 particles (anatase, diameter: 180 nm, aspect ratio: 5, hereinafter referred to as rod-like TiO 2 particles 6), and the mass of the rod-like TiO 2 particles 6: the mass of the paste 1 = 30: 70. A paste was prepared.

(ペースト12)
ペースト1に、棒状のTiO粒子(アナターゼ、直径;240nm、アスペクト比;5、以下、棒状TiO粒子7という)を混合し、棒状TiO粒子7の質量:ペースト1の質量=30:70のペーストを調製した。
(Paste 12)
The paste 1 is mixed with rod-like TiO 2 particles (anatase, diameter: 240 nm, aspect ratio: 5, hereinafter referred to as rod-like TiO 2 particles 7), and the mass of the rod-like TiO 2 particles 7: the mass of the paste 1 = 30: 70. A paste was prepared.

(ペースト13)
ペースト1に、棒状のTiO粒子(アナターゼ、直径;110nm、アスペクト比;4.1、以下、棒状TiO粒子8という)を混合し、棒状TiO粒子8の質量:ペースト1の質量=30:70のペーストを調製した。
(Paste 13)
The paste 1 is mixed with rod-like TiO 2 particles (anatase, diameter: 110 nm, aspect ratio: 4.1, hereinafter referred to as rod-like TiO 2 particles 8), and the mass of the rod-like TiO 2 particles 8: the mass of the paste 1 = 30. : 70 paste was prepared.

(ペースト14)
ペースト1に、棒状のTiO粒子(アナターゼ、直径;105nm、アスペクト比;3.4、以下、棒状TiO粒子9という)を混合し、棒状TiO粒子9の質量:ペースト1の質量=30:70のペーストを調製した。
(Paste 14)
The paste 1 is mixed with rod-shaped TiO 2 particles (anatase, diameter: 105 nm, aspect ratio: 3.4, hereinafter referred to as rod-shaped TiO 2 particles 9), and the mass of the rod-shaped TiO 2 particles 9: the mass of the paste 1 = 30. : 70 paste was prepared.

(光電気化学電池1)
以下に示す手順により、特開2002−289274記載の図5に示した光電極12と同様の構成を有する光電極を作製し、更に、光電極を用いて、当該光電極以外は色素増感型太陽電池20と同様の構成を有する10×10mmのスケールの光電気化学電池1を作製した。
(Photoelectrochemical cell 1)
A photoelectrode having the same configuration as the photoelectrode 12 shown in FIG. 5 described in JP-A-2002-289274 is prepared by the following procedure, and further, using the photoelectrode, a dye-sensitized type other than the photoelectrode is used. A 10 × 10 mm scale photoelectrochemical cell 1 having the same configuration as that of the solar cell 20 was produced.

ガラス基板上にフッ素ドープされたSnO導電膜(膜厚;500nm)を形成した透明電極を準備した。そして、このSnO導電膜上に、上記のペースト2をスクリーン印刷し、次いで乾燥させた。その後、空気中、450℃の条件のもとで焼成した。更に、ペースト4を用いてこのスクリーン印刷と焼成とを繰り返すことにより、SnO導電膜上に図5に示す半導体電極2と同様の構成の半導体電極(受光面の面積;10mm×10mm、層厚;10μm、半導体層の層厚;6μm、光散乱層の層厚;4μm、光散乱層に含有される棒状TiO粒子1の含有率;30質量%)を形成し、増感色素を含有していない光電極を作製した。 A transparent electrode in which a fluorine-doped SnO 2 conductive film (film thickness: 500 nm) was formed on a glass substrate was prepared. Then, the paste 2 was screen-printed on the SnO 2 conductive film and then dried. Then, it baked on the conditions of 450 degreeC in the air. Further, by repeating this screen printing and baking using the paste 4, a semiconductor electrode having the same configuration as the semiconductor electrode 2 shown in FIG. 5 on the SnO 2 conductive film (area of light receiving surface; 10 mm × 10 mm, layer thickness) 10 μm, layer thickness of semiconductor layer; 6 μm, layer thickness of light scattering layer; 4 μm, content of rod-like TiO 2 particles 1 contained in the light scattering layer; 30% by mass), containing sensitizing dye A photoelectrode was prepared.

次に、半導体電極に色素を以下のようにして吸着させた。まずマグネシウムエトキシドで脱水した無水エタノールを溶媒として、これに本発明の色素を、その濃度が3×10−4mol/Lとなるように溶解し、色素溶液を調製した。次に、この溶液に半導体電極を浸漬し、これにより、半導体電極に色素を約1.5ミリモル/m吸着し、光電極10を完成させた。 Next, the pigment | dye was made to adsorb | suck to a semiconductor electrode as follows. First, anhydrous ethanol dehydrated with magnesium ethoxide was used as a solvent, and the dye of the present invention was dissolved therein so that the concentration thereof was 3 × 10 −4 mol / L to prepare a dye solution. Next, the semiconductor electrode was immersed in this solution, thereby adsorbing about 1.5 mmol / m 2 of the dye to the semiconductor electrode, and the photoelectrode 10 was completed.

次に、対極として上記の光電極と同様の形状と大きさを有する白金電極(Pt薄膜の厚さ;100nm)、電解質Eとして、ヨウ素及びヨウ化リチウムを含むヨウ素系レドックス溶液を調製した。更に、半導体電極の大きさに合わせた形状を有するデュポン社製のスペーサーS(商品名:「サーリン」)を準備し、特開2002−289274記載の図3に示すように、光電極10と対極CEとスペーサーSを介して対向させ、内部に上記の電解質を充填して光電気化学電池1を完成させた。   Next, a platinum electrode (thickness of Pt thin film; 100 nm) having the same shape and size as the above-described photoelectrode as a counter electrode, and an iodine redox solution containing iodine and lithium iodide as an electrolyte E were prepared. Furthermore, a spacer S (trade name: “Surlin”) manufactured by DuPont having a shape corresponding to the size of the semiconductor electrode is prepared. As shown in FIG. 3 of JP-A-2002-289274, the photoelectrode 10 and the counter electrode are prepared. The photoelectrochemical cell 1 was completed by facing the CE through the spacer S and filling the above electrolyte therein.

(光電気化学電池2)
半導体電極の製造を以下のようにして行ったこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により特開2002−289274記載の図1に示した光電極10及び特開2002−289274記載の図3に示した色素増感型太陽電池20と同様の構成を有する光電極及び光電気化学電池2を作製した。
(Photoelectrochemical cell 2)
The photoelectrode 10 shown in FIG. 1 described in JP-A No. 2002-289274 and the diagram described in JP-A No. 2002-289274 are the same as those of the photoelectrochemical cell 1 except that the semiconductor electrode is manufactured as follows. A photoelectrode and a photoelectrochemical cell 2 having the same configuration as the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG.

ペースト2を半導体層形成用ペーストとして使用した。そして、SnO導電膜上に、ペースト2をスクリーン印刷し、次いで乾燥させた。その後、空気中、450℃の条件のもとで焼成し、半導体層を形成した。 Paste 2 was used as a semiconductor layer forming paste. Then, paste 2 was screen-printed on the SnO 2 conductive film and then dried. Then, it baked on the conditions of 450 degreeC in the air, and formed the semiconductor layer.

ペースト3を光散乱層の最内部の層形成用ペーストとして使用した。また、ペースト5を光散乱層の最外部の層形成用ペーストとして使用した。そして、色素増感太陽電池1と同様にして半導体層上に光散乱層を形成した。   Paste 3 was used as the innermost layer forming paste of the light scattering layer. The paste 5 was used as the outermost layer forming paste of the light scattering layer. Then, a light scattering layer was formed on the semiconductor layer in the same manner as in the dye-sensitized solar cell 1.

そして、SnO導電膜上に、特開2002−289274記載の図1に示す半導体電極2と同様の構成の半導体電極(受光面の面積;10mm×10mm、層厚;10μm、半導体層の層厚;3μm、最内部の層の層厚;4μm、最内部の層に含有される棒状TiO粒子1の含有率;10質量%、最外部の層の層厚;3μm、最内部の層に含有される棒状TiO粒子1の含有率;50質量%)を形成し、増感色素を含有していない光電極を作製した。光電気化学電池1と同様に、光電極と対極CEとスペーサーSを介して対向させ、内部に上記の電解質を充填して光電気化学電池2を完成させた。 Then, on the SnO 2 conductive film, a semiconductor electrode having the same configuration as the semiconductor electrode 2 shown in FIG. 1 described in JP-A-2002-289274 (light receiving surface area: 10 mm × 10 mm, layer thickness: 10 μm, layer thickness of the semiconductor layer) 3 μm, the thickness of the innermost layer; 4 μm, the content of rod-like TiO 2 particles 1 contained in the innermost layer; 10% by mass, the thickness of the outermost layer; 3 μm, contained in the innermost layer The content ratio of the rod-like TiO 2 particles 1 to be formed; 50% by mass) was formed, and a photoelectrode containing no sensitizing dye was produced. Similarly to the photoelectrochemical cell 1, the photoelectrochemical cell 2 was completed by making the photoelectrode, the counter electrode CE, and the spacer S face each other and filling the above electrolyte therein.

(光電気化学電池3)
半導体電極の製造に際して、ペースト1を半導体層形成用ペーストとして使用し、ペースト4を光散乱層形成用ペーストとして使用したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により図5に示した光電極10及び特開2002−289274記載の図3に示した光電気化学電池20と同様の構成を有する光電極及び光電気化学電池3を作製した。なお、半導体電極は、受光面の面積;10mm×10mm、層厚;10μm、半導体層の層厚;5μm、光散乱層の層厚;5μm、光散乱層に含有される棒状TiO粒子1の含有率;30質量%であった。
(Photoelectrochemical cell 3)
The light shown in FIG. 5 was prepared by the same procedure as that of the photoelectrochemical cell 1 except that the paste 1 was used as the semiconductor layer forming paste and the paste 4 was used as the light scattering layer forming paste when the semiconductor electrode was manufactured. A photoelectrode and photoelectrochemical cell 3 having the same configuration as the electrode 10 and the photoelectrochemical cell 20 shown in FIG. 3 described in JP-A-2002-289274 were produced. The semiconductor electrode has a light receiving surface area of 10 mm × 10 mm, a layer thickness of 10 μm, a semiconductor layer thickness of 5 μm, a light scattering layer thickness of 5 μm, and the rod-like TiO 2 particles 1 contained in the light scattering layer. Content rate: 30% by mass.

(光電気化学電池4)
半導体電極の製造に際して、ペースト2を半導体層形成用ペーストとして使用し、ペースト6を光散乱層形成用ペーストとして使用したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により図5に示した光電極10及び特開2002−289274記載の図3に示した光電気化学電池20と同様の構成を有する光電極及び光電気化学電池4を作製した。なお、半導体電極は、受光面の面積;10mm×10mm、層厚;10μm、半導体層の層厚;6.5μm、光散乱層の層厚;3.5μm、光散乱層に含有される板状マイカ粒子1の含有率;20質量%であった。
(Photoelectrochemical cell 4)
In the production of the semiconductor electrode, the light shown in FIG. 5 was obtained by the same procedure as that of the photoelectrochemical cell 1 except that the paste 2 was used as the semiconductor layer forming paste and the paste 6 was used as the light scattering layer forming paste. A photoelectrode and photoelectrochemical cell 4 having the same configuration as the electrode 10 and the photoelectrochemical cell 20 shown in FIG. 3 described in JP-A-2002-289274 were produced. The semiconductor electrode has a light receiving surface area: 10 mm × 10 mm, layer thickness: 10 μm, semiconductor layer thickness: 6.5 μm, light scattering layer thickness: 3.5 μm, plate-like contained in the light scattering layer The content of mica particles 1 was 20% by mass.

(光電気化学電池5)
半導体電極の製造に際して、ペースト2を半導体層形成用ペーストとして使用し、ペースト8を光散乱層形成用ペーストとして使用したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により光電極及び光電気化学電池5を作製した。なお、半導体電極の光散乱層に含有される棒状TiO粒子3の含有率;30質量%であった。
(Photoelectrochemical cell 5)
In the production of the semiconductor electrode, the photoelectrode and the photoelectrochemistry were prepared in the same procedure as in the photoelectrochemical cell 1 except that the paste 2 was used as the semiconductor layer forming paste and the paste 8 was used as the light scattering layer forming paste. Battery 5 was produced. The content ratio of the rod-shaped TiO 2 particles 3 contained in the light scattering layer of the semiconductor electrode; was 30 wt%.

(光電気化学電池6)
半導体電極の製造に際して、ペースト2を半導体層形成用ペーストとして使用し、ペースト9を光散乱層形成用ペーストとして使用したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により光電極及び光電気化学電池6を作製した。なお、半導体電極の光散乱層に含有される棒状TiO粒子4の含有率;30質量%であった。
(Photoelectrochemical cell 6)
In the production of the semiconductor electrode, the photoelectrode and the photoelectrochemical process were performed in the same manner as in the photoelectrochemical cell 1 except that the paste 2 was used as the semiconductor layer forming paste and the paste 9 was used as the light scattering layer forming paste. A battery 6 was produced. The content ratio of the rod-shaped TiO 2 particles 4 contained in the light scattering layer of the semiconductor electrode; was 30 wt%.

(光電気化学電池7)
半導体電極の製造に際して、ペースト2を半導体層形成用ペーストとして使用し、ペースト10を光散乱層形成用ペーストとして使用したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により光電極及び光電気化学電池7を作製した。なお、半導体電極の光散乱層に含有される棒状TiO粒子5の含有率;30質量%であった。
(Photoelectrochemical cell 7)
In the production of the semiconductor electrode, the photoelectrode and the photoelectrochemistry were prepared in the same procedure as in the photoelectrochemical cell 1 except that the paste 2 was used as the semiconductor layer forming paste and the paste 10 was used as the light scattering layer forming paste. Battery 7 was produced. The content ratio of the rod-shaped TiO 2 particles 5 contained in the light scattering layer of the semiconductor electrode; was 30 wt%.

(光電気化学電池8)
半導体電極の製造に際して、ペースト2を半導体層形成用ペーストとして使用し、ペースト11を光散乱層形成用ペーストとして使用したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により光電極及び光電気化学電池8を作製した。なお、半導体電極の光散乱層に含有される棒状TiO粒子6の含有率;30質量%であった。
(Photoelectrochemical cell 8)
In the production of the semiconductor electrode, the photoelectrode and the photoelectrochemistry were prepared in the same procedure as in the photoelectrochemical cell 1 except that the paste 2 was used as the semiconductor layer forming paste and the paste 11 was used as the light scattering layer forming paste. Battery 8 was produced. The content ratio of the rod-shaped TiO 2 particles 6 contained in the light scattering layer of the semiconductor electrode; was 30 wt%.

(光電気化学電池9)
半導体電極の製造に際して、ペースト2を半導体層形成用ペーストとして使用し、ペースト13を光散乱層形成用ペーストとして使用したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により光電極及び光電気化学電池9を作製した。なお、半導体電極の光散乱層に含有される棒状TiO粒子8の含有率;30質量%であった。
(Photoelectrochemical cell 9)
In the production of the semiconductor electrode, the photoelectrode and the photoelectrochemistry were prepared in the same procedure as in the photoelectrochemical cell 1 except that the paste 2 was used as the semiconductor layer forming paste and the paste 13 was used as the light scattering layer forming paste. A battery 9 was produced. The content ratio of the rod-shaped TiO 2 particles 8 contained in the light scattering layer of the semiconductor electrode; was 30 wt%.

(光電気化学電池10)
半導体電極の製造に際して、ペースト2を半導体層形成用ペーストとして使用し、ペースト14を光散乱層形成用ペーストとして使用したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により光電極及び光電気化学電池10を作製した。なお、半導体電極の光散乱層に含有される棒状TiO粒子9の含有率;30質量%であった。
(Photoelectrochemical cell 10)
In the production of the semiconductor electrode, the photoelectrode and the photoelectrochemical process were performed in the same manner as in the photoelectrochemical cell 1 except that the paste 2 was used as the semiconductor layer forming paste and the paste 14 was used as the light scattering layer forming paste. Battery 10 was produced. The content of the rod-like TiO 2 particles 9 contained in the light scattering layer of the semiconductor electrode was 30% by mass.

(光電気化学電池11)
半導体電極の製造に際して、ペースト2のみを用いて半導体層のみからなる半導体電極(受光面の面積;10mm×10mm、層厚;10μm、)を作製したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により光電極及び比較光電気化学電池1を作製した。
(Photoelectrochemical cell 11)
Similar to the photoelectrochemical cell 1 except that a semiconductor electrode (light-receiving surface area: 10 mm × 10 mm, layer thickness: 10 μm) made of only the semiconductor layer using only the paste 2 was manufactured in the manufacture of the semiconductor electrode. A photoelectrode and a comparative photoelectrochemical cell 1 were prepared according to the procedure.

(電気化学電池12)
半導体電極の製造に際して、ペースト2を半導体層形成用ペーストとして使用し、ペースト7を光散乱層形成用ペーストとして使用したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により光電極及び比較光電気化学電池2を作製した。なお、半導体電極の光散乱層に含有される棒状TiO粒子2の含有率;30質量%であった。
(Electrochemical battery 12)
In the production of the semiconductor electrode, the photoelectrode and the comparative photoelectricity were prepared in the same procedure as in the photoelectrochemical cell 1 except that the paste 2 was used as the semiconductor layer forming paste and the paste 7 was used as the light scattering layer forming paste. A chemical battery 2 was produced. The content ratio of the rod-shaped TiO 2 particles 2 contained in the light scattering layer of the semiconductor electrode; was 30 wt%.

[電池特性試験]
電池特性試験を行ない、光電気化学電池1〜10、比較光電気化学電池1〜2について変換効率ηを測定した。電池特性試験は、ソーラーシミュレータ(WACOM製、WXS−85H)を用い、AM1.5フィルターを通したキセノンランプから1000W/m2の疑似太陽光を照射することにより行った。I−Vテスターを用いて電流−電圧特性を測定し、エネルギー変換効率(η/%)を求めた。その結果を表6に示す。結果は、変換効率が5%以上のものを◎、2%以上5%未満のものを○、0.5%以上2%未満のものを△、0.5%未満のものを×として表示した。
[Battery characteristics test]
A battery characteristic test was performed, and conversion efficiency η was measured for photoelectrochemical cells 1 to 10 and comparative photoelectrochemical cells 1 and 2. The battery characteristic test was performed by irradiating 1000 W / m 2 of pseudo sunlight from a xenon lamp that passed through an AM1.5 filter using a solar simulator (manufactured by WACOM, WXS-85H). Current-voltage characteristics were measured using an IV tester, and energy conversion efficiency (η /%) was determined. The results are shown in Table 6. As a result, conversion efficiency of 5% or more is indicated as ◎, 2% or more and less than 5% as ◯, 0.5% or more and less than 2% as △, and less than 0.5% as x. .

Figure 2011026534
Figure 2011026534

表6の通り、本発明の色素は変換効率が高いことがわかった。   As shown in Table 6, it was found that the dye of the present invention has high conversion efficiency.

(実施例7)
金属酸化物微粒子に金属アルコキシドを加えスラリー状としたものを導電性基板に塗布し、その後、UVオゾン照射、UV照射又は乾燥を行い、電極を作製した。その後、光電気化学電池を作製し、変換効率を測定した。
(Example 7)
A slurry obtained by adding metal alkoxide to metal oxide fine particles was applied to a conductive substrate, and then UV ozone irradiation, UV irradiation or drying was performed to produce an electrode. Then, the photoelectrochemical cell was produced and the conversion efficiency was measured.

(金属酸化物微粒子)
金属酸化物微粒子としては、酸化チタンを用いた。酸化チタンは、質量比で、30%ルチル型及び70%アナターゼ型、平均粒径25nmのP25粉末(Degussa社製、商品名)を用いた。
(Metal oxide fine particles)
Titanium oxide was used as the metal oxide fine particles. As the titanium oxide, P25 powder (trade name, manufactured by Degussa) having a mass ratio of 30% rutile type and 70% anatase type and an average particle size of 25 nm was used.

(金属酸化物微粒子粉末の前処理)
金属酸化物微粒子をあらかじめ熱処理することで表面の有機物と水分を除去した。酸化チタン微粒子の場合は450℃のオーブンで大気下、30分間加熱した。
(Pretreatment of metal oxide fine particle powder)
The metal oxide fine particles were previously heat-treated to remove surface organic substances and moisture. In the case of titanium oxide fine particles, the fine particles were heated in an oven at 450 ° C. in the atmosphere for 30 minutes.

(金属酸化物微粒子に含まれる水分量の測定)
温度26℃、湿度72%の環境に保存しておいた酸化チタン、P25粉末(Degussa社製、商品名)に含まれる水分量を、熱重量測定における重量減少、及び300℃に加熱したときに脱着した水分量のカールフィッシャー滴定により定量した。
(Measurement of water content in metal oxide fine particles)
When the moisture content contained in titanium oxide and P25 powder (trade name, manufactured by Degussa) stored in an environment of temperature 26 ° C. and humidity 72% is reduced by thermogravimetry and heated to 300 ° C. The amount of moisture desorbed was determined by Karl Fischer titration.

酸化チタン、P25粉末(Degussa社製、商品名)を300℃で加熱したときに脱着する水分量をカールフィッシャー滴定によって定量したところ、0.1033gの酸化チタン微粉末中に0.253mgの水が含まれていた。すなわち、酸化チタン微粉末は約2.5wt%の水分を含んでいたため、金属酸化物微粒子粉末は金属アルコキシドとの混合前に450℃のオーブンで30分間熱処理し、冷却後デシケーター中に保存して用いた。   When the amount of water desorbed when titanium oxide, P25 powder (trade name, manufactured by Degussa) was heated at 300 ° C. was quantified by Karl Fischer titration, 0.253 mg of water was found in 0.1033 g of titanium oxide fine powder. It was included. That is, since the titanium oxide fine powder contained about 2.5 wt% of water, the metal oxide fine particle powder was heat-treated in an oven at 450 ° C. for 30 minutes before mixing with the metal alkoxide, and stored in a desiccator after cooling. Used.

(金属アルコキシドペーストの調製)
金属酸化物微粒子を結合する役割をする金属アルコキシドとしては、チタン原料としてはチタン(IV)テトライソプロポキシド(TTIP)、ジルコニウム原料としてはジルコニウム(IV)テトラn−プロポキシド、ニオブ原料としてはニオブ(V)ペンタエトキシド(全てAldrich社製)をそれぞれ用いた。
(Preparation of metal alkoxide paste)
The metal alkoxide that plays a role in bonding metal oxide fine particles includes titanium (IV) tetraisopropoxide (TTIP) as a titanium raw material, zirconium (IV) tetra n-propoxide as a zirconium raw material, and niobium as a niobium raw material. (V) Pentaethoxide (all manufactured by Aldrich) was used.

金属酸化物微粒子と金属アルコキシドのモル濃度比は、金属アルコキシドの加水分解によって生じるアモルファス層が過度に厚くならず、かつ粒子同士の結合が十分行えるように、金属酸化物微粒子径に応じて適宜調節した。なお、金属アルコキシドはすべて、0.1Mのエタノール溶液とした。酸化チタン微粒子とチタン(IV)テトライソプロポキシド(TTIP)とを混合する場合には、酸化チタン微粒子1gに対し、3.55gの0.1M TTIP溶液を混合した。このとき、得られたペースト中の酸化チタン濃度は約22質量%となり、塗布に適当な粘度となった。また、このときの酸化チタンとTTIPとエタノールは、質量比で1:0.127:3.42、モル比で1:0.036:5.92であった。
同様に、酸化チタン微粒子とTTIP以外のアルコキシドの混合ペーストについても微粒子濃度が22質量%となるように調製した。酸化亜鉛及び酸化スズ微粒子を用いたペーストでは16質量%とした。酸化亜鉛及び酸化スズの場合は、金属酸化物微粒子1gに対して、金属アルコキシド溶液5.25gの比で混合した。
The molar concentration ratio between the metal oxide fine particles and the metal alkoxide is appropriately adjusted according to the metal oxide fine particle diameter so that the amorphous layer generated by hydrolysis of the metal alkoxide is not excessively thick and the particles can be sufficiently bonded to each other. did. All metal alkoxides were 0.1M ethanol solutions. When mixing titanium oxide fine particles and titanium (IV) tetraisopropoxide (TTIP), 3.55 g of 0.1M TTIP solution was mixed with 1 g of titanium oxide fine particles. At this time, the titanium oxide concentration in the obtained paste was about 22% by mass, and the viscosity was appropriate for coating. Moreover, the titanium oxide, TTIP, and ethanol at this time were 1: 0.127: 3.42 by mass ratio, and 1: 0.036: 5.92 by molar ratio.
Similarly, a mixed paste of titanium oxide fine particles and an alkoxide other than TTIP was prepared so that the fine particle concentration was 22% by mass. In the paste using zinc oxide and tin oxide fine particles, the content was 16% by mass. In the case of zinc oxide and tin oxide, the metal alkoxide solution was mixed at a ratio of 5.25 g to 1 g of the metal oxide fine particles.

金属酸化物微粒子と金属アルコキシド溶液は、密閉容器中においてマグネチックスターラーによって2時間攪拌して均一なペーストを得た。
導電性基板へのペーストの塗布方法は、ドクターブレード法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法などを用いることが可能であり、適当なペースト粘度は塗布方法によって適宜選択した。ここでは簡便にガラス棒で塗布する方法(ドクターブレード法に類似)を用いた。この場合、適当なペースト粘度を与える金属酸化物微粒子の濃度は概ね5〜30質量%の範囲となった。
The metal oxide fine particles and the metal alkoxide solution were stirred for 2 hours with a magnetic stirrer in a sealed container to obtain a uniform paste.
As a method for applying the paste to the conductive substrate, a doctor blade method, a screen printing method, a spray coating method, or the like can be used, and an appropriate paste viscosity is appropriately selected depending on the application method. Here, a method of applying simply with a glass rod (similar to the doctor blade method) was used. In this case, the concentration of the metal oxide fine particles giving an appropriate paste viscosity was approximately in the range of 5 to 30% by mass.

金属アルコキシドの分解によって生成するアモルファス金属酸化物のレイヤー厚さは本実施例では0.1〜0.6nm程度の範囲にある。概ね0.05〜1.3nm程度が本手法による室温製膜に適切な範囲となっていた。   In this embodiment, the layer thickness of the amorphous metal oxide produced by the decomposition of the metal alkoxide is in the range of about 0.1 to 0.6 nm. A range of about 0.05 to 1.3 nm was suitable for room temperature film formation by this method.

(導電性基板上へのペーストの塗布と風乾処理)
スズドープ酸化インジウム(ITO)導電膜付きポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム基板(20Ω/cm)又はフッ素ドープ酸化スズ(FTO)導電膜付きガラス基板(10Ω/cm)に、スペーサーとして粘着テープ2枚を一定間隔で平行に貼り付け、上記の方法に従って調製した各ペーストを、ガラス棒を用いて均一に塗布した。
(Applying paste on conductive substrate and air-drying treatment)
Two adhesive tapes as spacers on a polyethylene terephthalate (PET) film substrate (20Ω / cm 2 ) with tin-doped indium oxide (ITO) conductive film or a glass substrate (10Ω / cm 2 ) with fluorine-doped tin oxide (FTO) conductive film The pastes were applied in parallel at regular intervals, and each paste prepared according to the above method was uniformly applied using a glass rod.

ペーストを塗布後、色素吸着前に、UVオゾン処理、UV照射処理、又は乾燥処理の有無について条件を変えて多孔質膜を作製した。
(乾燥処理)
導電性基板へ塗布した後の膜を大気中室温で2分程度で風乾した。この過程でペースト中の金属アルコキシドが大気中の水分によって加水分解を受け、Tiアルコキシド、Zrアルコキシド、Nbアルコキシドからそれぞれアモルファスの酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブが形成された。
生成したアモルファス金属酸化物が、金属酸化物微粒子同士及び膜と導電性基板を接着する役割を果たすため、風乾するのみで機械的強度と付着性に優れた多孔質膜が得られた。
After applying the paste and before dye adsorption, a porous film was prepared by changing the conditions for the presence or absence of UV ozone treatment, UV irradiation treatment, or drying treatment.
(Drying process)
The film after application to the conductive substrate was air-dried at room temperature in the atmosphere for about 2 minutes. During this process, the metal alkoxide in the paste was hydrolyzed by moisture in the atmosphere, and amorphous titanium oxide, zirconium oxide, and niobium oxide were formed from Ti alkoxide, Zr alkoxide, and Nb alkoxide, respectively.
Since the produced amorphous metal oxide plays a role of adhering metal oxide fine particles and the film to the conductive substrate, a porous film excellent in mechanical strength and adhesion was obtained only by air drying.

(UVオゾン処理)
UVオゾン処理には日本レーザー電子社製のNL−UV253 UVオゾンクリーナーを用いた。UV光源には185nmと254nmに輝線を持つ4.5W水銀ランプ3個を備えており、試料を光源から約6.5センチの距離に水平に配置した。チャンバー中に酸素気流を導入することでオゾンが発生する。本実施例においてはこのUVオゾン処理を2時間行なった。なお、このUVオゾン処理によるITO膜及びFTO膜の導電性の低下は全く見られなかった。
(UV ozone treatment)
NL-UV253 UV ozone cleaner manufactured by Nippon Laser Electronics Co., Ltd. was used for the UV ozone treatment. The UV light source was equipped with three 4.5 W mercury lamps having emission lines at 185 nm and 254 nm, and the sample was placed horizontally at a distance of about 6.5 cm from the light source. Ozone is generated by introducing an oxygen stream into the chamber. In this example, this UV ozone treatment was performed for 2 hours. Note that no decrease in the conductivity of the ITO film and the FTO film due to this UV ozone treatment was observed.

(UV処理)
チャンバー中を窒素置換して処理を行う以外は同様に、前記UVオゾン処理と同様に、2時間処理を行った。このUV処理によるITO膜及びFTO膜の導電性の低下はまったく見られなかった。
(UV treatment)
Similarly to the UV ozone treatment, the treatment was performed for 2 hours, except that the inside of the chamber was replaced with nitrogen. No decrease in the conductivity of the ITO film and FTO film due to the UV treatment was observed.

(色素吸着)
増感色素には本発明の色素を用い、0.5mMのエタノール溶液を調製した。本実施例では上記のプロセスで作製した多孔質膜を100℃のオーブンで1時間乾燥した後に増感色素の溶液に浸漬し、そのまま室温で50分間放置して酸化チタン表面に増感色素を吸着した。増感色素吸着後の試料はエタノールで洗浄し、風乾した。
(Dye adsorption)
The dye of the present invention was used as a sensitizing dye, and a 0.5 mM ethanol solution was prepared. In this example, the porous film produced by the above process was dried in an oven at 100 ° C. for 1 hour, then immersed in a sensitizing dye solution, and allowed to stand at room temperature for 50 minutes to adsorb the sensitizing dye on the titanium oxide surface. did. The sample after adsorption of the sensitizing dye was washed with ethanol and air-dried.

(光電気化学電池の作製と電池特性評価)
色素吸着後の多孔質膜が形成された導電性基板を光電極とし、これと白金微粒子をスパッタリングにより修飾したITO/PETフィルム又はFTO/ガラス対極を対向させて、光電気化学電池を試作した。上記光電極の実効面積は約0.2cmとした。電解質溶液には0.5MのLiI,0.05MのI,0.5Mのt−ブチルピリジンを含む3−メトキシプロピオニトリルを用い、毛管現象によって両電極間のギャップに導入した。
(Production of photoelectrochemical cell and evaluation of battery characteristics)
A photoelectrochemical cell was fabricated by using a conductive substrate on which a porous film after dye adsorption was formed as a photoelectrode, and an ITO / PET film or FTO / glass counter electrode in which platinum fine particles were modified by sputtering. The effective area of the photoelectrode was about 0.2 cm 2 . As the electrolyte solution, 3-methoxypropionitrile containing 0.5 M LiI, 0.05 M I 2 and 0.5 M t-butylpyridine was introduced into the gap between the two electrodes by capillary action.

電池性能の評価は、一定フォトン数(1016cm−2)照射下での光電流作用スペクトル測定及びAM1.5擬似太陽光(100mW/cm)照射下でのI−V測定により行なった。これらの測定には分光計器社製のCEP−2000型分光感度測定装置を用いた。
得られた出力特性値を表7にまとめた。結果は、変換効率が3%以上のものを◎、2%以上5%未満のものを○、0.5%以上2%未満のものを△、0.5%未満のものを×として表示した。
The battery performance was evaluated by photocurrent action spectrum measurement under irradiation with a constant number of photons (1016 cm −2 ) and IV measurement under irradiation with AM1.5 simulated sunlight (100 mW / cm 2 ). A CEP-2000 type spectral sensitivity measuring device manufactured by Spectrometer Co., Ltd. was used for these measurements.
The obtained output characteristic values are summarized in Table 7. As a result, conversion efficiency of 3% or more was indicated as ◎, 2% or more and less than 5% as ◯, 0.5% or more and less than 2% as △, and less than 0.5% as x. .

Figure 2011026534
Figure 2011026534

表7において、「UVオゾン」、「UV」、「乾燥」の欄はそれぞれ、多孔質膜の形成後、増感色素吸着前における、UVオゾン処理、UV照射処理、乾燥処理の有無を表す。処理したものが「○」であり、処理なしのものが「×」である。
表7の「TiOの前処理の欄は、酸化チタン微粒子の前処理(450℃のオーブンで30分間熱処理)の有無を示す。試料6、14、22は、高TTIP濃度(酸化チタン:TTIPのモル比が1:0.356)のペーストを用いた試料を表す。他の試料(試料1〜5,7〜13,23,24)は全て酸化チタン:TTIP=1:0.0356のペーストを用いている。
In Table 7, the columns of “UV ozone”, “UV”, and “dry” indicate the presence / absence of UV ozone treatment, UV irradiation treatment, and drying treatment after formation of the porous film and before sensitizing dye adsorption, respectively. The processed one is “◯”, and the unprocessed one is “×”.
The column of Pretreatment of TiO 2 ” in Table 7 indicates the presence or absence of pretreatment of titanium oxide fine particles (heat treatment in an oven at 450 ° C. for 30 minutes). Samples 6, 14, and 22 represent samples using a paste having a high TTIP concentration (titanium oxide: TTIP molar ratio of 1: 0.356). The other samples (samples 1 to 5, 7 to 13, 23, 24) all use a paste of titanium oxide: TTIP = 1: 0.0356.

表7に示す結果から、本発明の色素を使用した場合には、多孔質膜の形成後、増感色素吸着前における、UVオゾン処理、UV照射処理、乾燥処理の有無にかかわらず、光電気化学電池の変換効率が高いことがわかった。   From the results shown in Table 7, when the dye of the present invention is used, the photoelectricity is measured regardless of the presence or absence of UV ozone treatment, UV irradiation treatment, and drying treatment after the formation of the porous film and before adsorption of the sensitizing dye. It was found that the conversion efficiency of the chemical battery was high.

(実施例8)
溶媒としてアセトニトリルを用い、ヨウ化リチウム0.1mol/l、ヨウ素0.05mol/l、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム0.62mol/lを溶解した電解質溶液を調製した。ここに下記に示すNo.1〜No.8のベンズイミダゾール系化合物をそれぞれ濃度0.5mol/lになるように別々に添加し、溶解した。
(Example 8)
Using acetonitrile as a solvent, an electrolyte solution was prepared in which lithium iodide 0.1 mol / l, iodine 0.05 mol / l, and dimethylpropylimidazolium iodide 0.62 mol / l were dissolved. No. shown below. 1-No. 8 benzimidazole compounds were separately added and dissolved to a concentration of 0.5 mol / l.

Figure 2011026534
Figure 2011026534

ガラス基板上に、透明導電膜としてフッ素をドープした酸化スズをスパッタリングにより、導電膜を形成した。この導電膜上にアナターゼ型酸化チタン粒子を含有する分散液(
水とアセトニトリルの容量比4:1からなる混合溶媒100mlにアナターゼ型酸化チタン(日本アエロジル社製のP−25(商品名))を32g配合し、自転/公転併用式のミキシングコンディショナーを使用して均一に分散、混合して得た、半導体微粒子分散液)を塗布し、その後500℃で焼結して厚さ15μmの感光層を形成した。この感光層に、No.1〜No.8のベンズイミダゾール系化合物電解液を、滴下した。
ここにポリエチレンフィルム製のフレーム型スペーサー(厚さ25μm)をのせ、白金対電極でこれを覆い、光電変換素子を作製した。
得られた光電変換素子に、Xeランプを光源として強度100mW/cmの光を照射した。表8に得られた開放電圧と光電変換効率を示した。開放電圧は、7.0V以上のものを◎、6.5V以上7.0V未満のものを○、6.0V以上6.5V未満のものを△、6.0V未満のものを×として表示した。変換効率が3%以上のものを◎、2%以上5%未満のものを○、0.5%以上2%未満のものを△、0.5%未満のものを×として表示した。
なお、表8には、ベンズイミダゾール系化合物を加えていない電解液を用いた光電変換素子の結果も示した。
A conductive film was formed on a glass substrate by sputtering tin oxide doped with fluorine as a transparent conductive film. Dispersion liquid containing anatase-type titanium oxide particles on this conductive film (
Mixing 32g of anatase-type titanium oxide (P-25 (trade name) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) with 100ml of a mixed solvent consisting of water and acetonitrile in a volume ratio of 4: 1 and using a rotating / revolving mixing conditioner A semiconductor fine particle dispersion obtained by uniformly dispersing and mixing was applied, and then sintered at 500 ° C. to form a photosensitive layer having a thickness of 15 μm. In this photosensitive layer, no. 1-No. 8 benzimidazole compound electrolyte was added dropwise.
A frame type spacer (thickness: 25 μm) made of a polyethylene film was placed thereon, and this was covered with a platinum counter electrode to produce a photoelectric conversion element.
The obtained photoelectric conversion element was irradiated with light having an intensity of 100 mW / cm 2 using a Xe lamp as a light source. Table 8 shows the open circuit voltage and photoelectric conversion efficiency obtained. The open-circuit voltage is indicated as ◎ for those with 7.0 V or higher, ◯ for those with 6.5 V or more but less than 7.0 V, Δ for those with 6.0 V or more and less than 6.5 V, and “X” with less than 6.0 V. . A conversion efficiency of 3% or more was indicated as ◎, 2% or more and less than 5% as 未 満, 0.5% or more and less than 2% as Δ, and less than 0.5% as ×.
Table 8 also shows the results of photoelectric conversion elements using an electrolytic solution to which no benzimidazole compound was added.

Figure 2011026534
Figure 2011026534

表8の結果から、本発明の色素は変換効率が高いことがわかる。   From the results in Table 8, it can be seen that the dye of the present invention has high conversion efficiency.

(実施例9)
(光電気化学電池1)
以下に示す手順により、特開2004−152613記載の図1に示した光電極10と同様の構成を有する光電極(ただし、半導体電極2を2層構造とした。)を作製し、更に、この光電極を用いた以外は特開2004−152613記載の図1に示した色素増感型太陽電池20と同様の構成を有する光電気化学電池(半導体電極2の受光面F2の面積:1cm)を作製した。なお、2層構造を有する半導体電極2の各層について、透明電極1に近い側に配置される層を「第1の層」、多孔体層PSに近い側に配置される層を「第2の層」という。
Example 9
(Photoelectrochemical cell 1)
According to the following procedure, a photoelectrode having the same configuration as the photoelectrode 10 shown in FIG. 1 described in JP-A No. 2004-152613 (however, the semiconductor electrode 2 has a two-layer structure) is manufactured. A photoelectrochemical cell having the same configuration as the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 1 described in JP-A-2004-152613 except that a photoelectrode is used (the area of the light receiving surface F2 of the semiconductor electrode 2 is 1 cm 2 ). Was made. For each layer of the semiconductor electrode 2 having a two-layer structure, the layer disposed on the side close to the transparent electrode 1 is referred to as “first layer”, and the layer disposed on the side close to the porous body layer PS is referred to as “second layer”. It is called “layer”.

まず、平均粒子径25nmのP25粉末(Degussa社製、商品名)と、これと粒子径の異なる酸化チタン粒子、P200粉末(平均粒子径:200nm、Degussa社製、商品名)とを用い、P25とP200の合計の含有量が15質量%で、P25とP200との質量比が、P25:P200=30:70となるように、これらにアセチルアセトン、イオン交換水、界面活性剤(東京化成社製、商品名;「Triton−X」)を加え、混練して第2の層形成用のスラリー(以下、「スラリー1」とする)を調製した。   First, P25 powder having an average particle diameter of 25 nm (trade name, manufactured by Degussa), titanium oxide particles having a different particle diameter, and P200 powder (average particle diameter: 200 nm, product name, manufactured by Degussa) were used. And P200 are 15% by mass, and the mass ratio of P25 and P200 is P25: P200 = 30: 70, so that acetylacetone, ion-exchanged water, surfactant (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , Trade name: “Triton-X”) and kneaded to prepare a slurry for forming a second layer (hereinafter referred to as “slurry 1”).

次に、P200を使用せず、P25のみを使用したこと以外は前述のスラリー1と同様の調製手順により第1の層形成用のスラリー(P1の含有量;15質量%、以下、「スラリー2」とする)を調製した。   Next, a slurry for forming a first layer (P1 content; 15 mass%; hereinafter, “slurry 2” is prepared by the same preparation procedure as that of the slurry 1 except that only P25 is used without using P200. Was prepared).

一方、ガラス基板(透明導電性ガラス)上にフッ素ドープされたSnO導電膜(膜厚:700nm)を形成した透明電極(厚さ:1.1mm)を準備した。そして、このSnO導電膜上に、上述のスラリー2をバーコーダで塗布し、次いで乾燥させた。その後、大気中、450℃で30分間焼成した。このようにして、透明電極上に、半導体電極2の第1の層を形成した。 On the other hand, a transparent electrode (thickness: 1.1 mm) in which a fluorine-doped SnO 2 conductive film (film thickness: 700 nm) was formed on a glass substrate (transparent conductive glass) was prepared. Then, the SnO 2 conductive film, the slurry 2 described above was coated with Bakoda, then dried. Then, it baked for 30 minutes at 450 degreeC in air | atmosphere. In this way, the first layer of the semiconductor electrode 2 was formed on the transparent electrode.

更に、スラリー1を用いて、上述と同様の塗布と焼成とを繰り返すことにより、第1の層上に、第2の層を形成した。このようにして、SnO導電膜上に半導体電極2(受光面の面積;1.0cm、第1層と第2層の合計厚さ:10μm(第1の層の厚さ:3μm、第2の層の厚さ:7μm))を形成し、増感色素を含有していない状態の光電極10を作製した。 Furthermore, the second layer was formed on the first layer by repeating the same application and firing as described above using the slurry 1. In this way, the semiconductor electrode 2 (light-receiving surface area; 1.0 cm 2 , the total thickness of the first layer and the second layer: 10 μm (the thickness of the first layer: 3 μm, the first layer) on the SnO 2 conductive film No. 2 layer thickness: 7 μm)), and a photoelectrode 10 containing no sensitizing dye was prepared.

次に、増感色素として本発明の色素のエタノール溶液(増感色素の濃度;3×10−4mol/L)を調製した。この溶液に前記光電極10を浸漬し、80℃の温度条件のもとで20時間放置し、増感色素を吸着させた。その後、開放電圧Vocを向上させるために、色素吸着後の半導体電極を4−tert−ブチルピリジンのアセトニトリル溶液に15分浸漬した後、25℃に保持した窒素気流中において乾燥させ、上記光電極10を完成させた。 Next, an ethanol solution of the dye of the present invention (sensitizing dye concentration; 3 × 10 −4 mol / L) was prepared as a sensitizing dye. The photoelectrode 10 was immersed in this solution and allowed to stand for 20 hours under a temperature condition of 80 ° C. to adsorb the sensitizing dye. Thereafter, in order to improve the open circuit voltage Voc, the semiconductor electrode after dye adsorption was immersed in an acetonitrile solution of 4-tert-butylpyridine for 15 minutes, and then dried in a nitrogen stream kept at 25 ° C., and the photoelectrode 10 Was completed.

次に、上記の光電極と同様の形状と大きさを有する対極CEを作製した。先ず、透明導電性ガラス上に、塩化白金酸六水和物のイソプロパノール溶液を滴下し、大気中で乾燥した後に450℃で30分焼成処理することにより、白金焼結対極CEを得た。なお、この対極CEには予め電解質Eの注入用の孔(直径1mm)を設けておいた。   Next, a counter electrode CE having the same shape and size as the above photoelectrode was produced. First, an isopropanol solution of chloroplatinic acid hexahydrate was dropped on a transparent conductive glass, dried in air, and then baked at 450 ° C. for 30 minutes to obtain a platinum sintered counter electrode CE. The counter electrode CE was previously provided with a hole for injection of the electrolyte E (diameter 1 mm).

次に、溶媒となるメトキシアセトニトリルに、ヨウ化亜鉛と、ヨウ化−1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムと、ヨウ素と、4−tert−ブチルピリジンとを溶解させて液状電解質(ヨウ化亜鉛の濃度:10mmol/L、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムの濃度:0.6mol/L、ヨウ素の濃度:0.05mol/L、4−tert−ブチルピリジン濃度:1mol/L)を調製した。   Next, zinc iodide, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide, iodine, and 4-tert-butylpyridine are dissolved in methoxyacetonitrile as a solvent to form a liquid electrolyte (iodide). Zinc concentration: 10 mmol / L, dimethylpropylimidazolium iodide concentration: 0.6 mol / L, iodine concentration: 0.05 mol / L, 4-tert-butylpyridine concentration: 1 mol / L).

次に、半導体電極の大きさに合わせた形状を有する三井デュポンポリケミカル社製のスペーサS(商品名:「ハイミラン」,エチレン/メタクリル酸ランダム共重合体アイオノマーフィルム)を準備し、特開2004−152613記載の図1に示すように、光電極と対極とをスペーサを介して対向させ、それぞれを熱溶着により張り合わせて電池の筐体(電解質未充填)を得た。   Next, a spacer S (trade name: “HIMILAN”, ethylene / methacrylic acid random copolymer ionomer film) manufactured by Mitsui Dupont Polychemical Co., Ltd. having a shape matched to the size of the semiconductor electrode was prepared. As shown in FIG. 1 described in 15613, the photoelectrode and the counter electrode were opposed to each other through a spacer, and each was bonded by thermal welding to obtain a battery casing (no electrolyte filled).

次に、液状電解質を対極の孔から筐体内に注入した後、孔をスペーサと同素材の部材で塞ぎ、更に対極の孔にこの部材を熱溶着させて孔を封止し、光電気化学電池1を完成させた。   Next, after injecting the liquid electrolyte into the housing from the hole of the counter electrode, the hole is closed with a member made of the same material as the spacer, and this member is thermally welded to the hole of the counter electrode to seal the hole. 1 was completed.

(光電気化学電池2)
液状電解質におけるヨウ化亜鉛の濃度を50mmol/Lとしたこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順及び条件で光電気化学電池2を作製した。
(Photoelectrochemical cell 2)
The photoelectrochemical cell 2 was produced in the same procedure and conditions as the photoelectrochemical cell 1 except that the concentration of zinc iodide in the liquid electrolyte was 50 mmol / L.

(光電気化学電池3)
液状電解質におけるヨウ化亜鉛の代わりにヨウ化リチウムを添加し、液状電解質におけるヨウ化リチウムの濃度を20mmol/Lとしたこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順及び条件で比較光電気化学電池を1を作製した。
(Photoelectrochemical cell 3)
Comparative photoelectrochemistry was performed in the same procedure and conditions as in the photoelectrochemical cell 1 except that lithium iodide was added instead of zinc iodide in the liquid electrolyte, and the concentration of lithium iodide in the liquid electrolyte was 20 mmol / L. A battery 1 was produced.

(電気化学電池4)
液状電解質におけるヨウ化亜鉛の代わりにヨウ化リチウムを添加し、液状電解質におけるヨウ化リチウムの濃度を100mmol/Lとしたこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順及び条件で比較光電気化学電池2を作製した。
(Electrochemical battery 4)
Comparative photoelectrochemistry in the same procedure and conditions as in the photoelectrochemical cell 1 except that lithium iodide was added instead of zinc iodide in the liquid electrolyte, and the concentration of lithium iodide in the liquid electrolyte was 100 mmol / L. Battery 2 was produced.

(電池特性評価試験)
以下の手順により、光電気化学電池1、2及び比較電気化学電池1、2について、光電変換効率(η(%))を測定した。
(Battery characteristics evaluation test)
The photoelectric conversion efficiency (η (%)) of the photoelectrochemical cells 1 and 2 and the comparative electrochemical cells 1 and 2 was measured by the following procedure.

電池特性評価試験は、ソーラーシミュレータ(ワコム製、商品名;「WXS−85−H型」)を用い、AMフィルター(AM1.5)を通したキセノンランプ光源からの疑似太陽光の照射条件を、100mW/cmとする(いわゆる「1Sun」の照射条件)測定条件の下で行った。 The battery characteristic evaluation test uses a solar simulator (trade name; “WXS-85-H type”, manufactured by Wacom), and the irradiation conditions of pseudo-sunlight from a xenon lamp light source through an AM filter (AM1.5), The measurement was performed under measurement conditions of 100 mW / cm 2 (so-called “1Sun” irradiation conditions).

各光電気化学電池について、I−Vテスターを用いて室温にて電流−電圧特性を測定し、これらから光電変換効率η[%]を求めた。得られた結果を表9(1Sunの照射条件)の「fresh」として示す。また、60℃、1Sun照射で、10Ω負荷での作動条件で色素増感型太陽電池1〜2及び比較色素増感型太陽電池1〜2の光電変換効率η[%]の300時間経時後に調べた耐久性評価試験の結果も表9に示した。   About each photoelectrochemical cell, the current-voltage characteristic was measured at room temperature using the IV tester, and photoelectric conversion efficiency (eta) [%] was calculated | required from these. The obtained results are shown as “fresh” in Table 9 (1 Sun irradiation conditions). In addition, the photoelectric conversion efficiency η [%] of the dye-sensitized solar cells 1 and 2 and the comparative dye-sensitized solar cells 1 and 2 was examined after 300 hours with the operation condition of 60 ° C., 1 Sun irradiation and 10Ω load. The results of the durability evaluation test are also shown in Table 9.

Figure 2011026534
Figure 2011026534

表9に示した結果から明らかなように、本発明の色素は電解質にヨウ化亜鉛を添加した場合でも優れたものであることがわかった。   As is apparent from the results shown in Table 9, the dye of the present invention was found to be excellent even when zinc iodide was added to the electrolyte.

(実施例10)
1.二酸化チタン分散液の調製
内側をフッ素樹脂コーティングした内容積200mlのステンレス製容器に二酸化チタン微粒子(日本アエロジル(株)製,Degussa P−25)15g、水45g、分散剤(アルドリッチ社製、Triron X−100)1g、直径0.5mmのジルコニアビーズ(ニッカトー社製)30gを入れ、サンドグラインダーミル(アイメックス社製)を用いて1500rpmで2時間分散処理した。得られた分散液からジルコニアビーズを濾別した。得られた分散液中の二酸化チタン微粒子の平均粒径は2.5μmであった。なお粒径はMALVERN社製のマスターサイザーにより測定した。
(Example 10)
1. Preparation of Titanium Dioxide Dispersion 15 g of titanium dioxide fine particles (Nippon Aerosil Co., Ltd., Degussa P-25), 45 g of water, dispersant (Triron X, manufactured by Aldrich Co., Ltd.) −100) 1 g and 30 g of zirconia beads having a diameter of 0.5 mm (manufactured by Nikkato Co., Ltd.) were added, and dispersion treatment was performed at 1500 rpm for 2 hours using a sand grinder mill (manufactured by Imex). Zirconia beads were filtered off from the resulting dispersion. The average particle diameter of the titanium dioxide fine particles in the obtained dispersion was 2.5 μm. The particle size was measured with a master sizer manufactured by MALVERN.

2.色素を吸着した酸化チタン微粒子層(電極A)の作製
フッ素をドープした酸化スズを被覆した20mm×20mmの導電性ガラス板(旭ガラス(株)製,TCOガラス−U,表面抵抗:約30Ω/m)を準備し、その導電層側の両端(端から3mmの幅の部分)にスペーサー用粘着テープを張った後で、導電層上にガラス棒を用いて上記分散液を塗布した。分散液の塗布後、粘着テープを剥離し、室温で1日間風乾した。次にこの半導体塗布ガラス板を電気炉(ヤマト科学(株)製マッフル炉FP−32型)に入れ、450℃で30分間焼成した。半導体塗布ガラス板を取り出し冷却した後、表10に示す色素のエタノール溶液(濃度:3×10−4mol/L)に3時間浸漬した。色素が吸着した半導体塗布ガラス板を4−tert−ブチルピリジンに15分間浸漬した後、エタノールで洗浄し、自然乾燥させた。このようにして得られた色素増感酸化チタン微粒子層の厚さは10μmであり、酸化チタン微粒子の塗布量は20g/mであった。また色素の吸着量は、その種類に応じて0.1〜10mmol/mの範囲内であった。
2. Production of Titanium Oxide Fine Particle Layer (Electrode A) Adsorbed with Dye 20 mm × 20 mm conductive glass plate coated with fluorine-doped tin oxide (Asahi Glass Co., Ltd., TCO glass-U, surface resistance: about 30Ω / m 2 ) was prepared, and an adhesive tape for spacers was applied to both ends (a portion having a width of 3 mm from the end) on the conductive layer side, and then the dispersion was applied onto the conductive layer using a glass rod. After application of the dispersion, the adhesive tape was peeled off and air-dried at room temperature for 1 day. Next, this semiconductor-coated glass plate was placed in an electric furnace (muffle furnace FP-32 type manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and baked at 450 ° C. for 30 minutes. The semiconductor-coated glass plate was taken out and cooled, and then immersed in an ethanol solution of the dyes shown in Table 10 (concentration: 3 × 10 −4 mol / L) for 3 hours. The semiconductor-coated glass plate on which the dye was adsorbed was immersed in 4-tert-butylpyridine for 15 minutes, washed with ethanol, and air dried. The thickness of the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer thus obtained was 10 μm, and the coating amount of the titanium oxide fine particles was 20 g / m 2 . Moreover, the adsorption amount of the pigment | dye was in the range of 0.1-10 mmol / m < 2 > according to the kind.

3.光電気化学電池の作製
表1に示す溶媒を使用して、0.5mol/Lの電解質塩および0.05mol/Lのヨウ素を含んだ溶液を調製した。この溶液に表10に記載の質量組成比(溶媒+窒素含有高分子化合物+塩を100wt%とした場合の質量組成比)で窒素含有高分子化合物(1−1)を加え、さらに表10に記載のモル比(窒素含有高分子化合物の反応性窒素原子に対する求電子部位のモル比)で求電子剤(2−6)を混合し、均一な反応溶液とした。
3. Production of Photoelectrochemical Battery Using the solvent shown in Table 1, a solution containing 0.5 mol / L electrolyte salt and 0.05 mol / L iodine was prepared. Nitrogen-containing polymer compound (1-1) was added to this solution at a mass composition ratio described in Table 10 (mass composition ratio when solvent + nitrogen-containing polymer compound + salt was 100 wt%). The electrophile (2-6) was mixed at the described molar ratio (molar ratio of the electrophilic site to the reactive nitrogen atom of the nitrogen-containing polymer compound) to obtain a uniform reaction solution.

一方、導電性ガラス板上に形成された色素増感酸化チタン微粒子層の上にスペーサーを介して白金を蒸着したガラス板からなる対極の白金薄膜側を載置し、導電性ガラス板と白金蒸着ガラス板とを固定した。得られた組立体の開放端を上記電解質溶液に浸漬し、毛細管現象により色素増感酸化チタン微粒子層中に反応溶液を浸透させた。
次いで80℃で30分間加熱して、架橋反応を行った。このようにして、特開2000−323190号記載の図2に示す通り、導電性ガラス板10の導電層12上に、色素増感酸化チタン微粒子層20、電解質層30、および白金薄膜42およびガラス板41からなる対極40が順に積層された本発明の光電気化学電池1−1(サンプルNo.1)を得た。
また色素と電解質組成物の組成の組み合わせを表10に示すように変更した以外上記工程を繰り返すことにより、異なる感光層20および/または電荷移動層30を有する光電気化学電池1−2、1−3を得た。
On the other hand, on the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer formed on the conductive glass plate, the platinum thin film side of the counter electrode made of a glass plate on which platinum is vapor-deposited through a spacer is placed. A glass plate was fixed. The open end of the obtained assembly was immersed in the electrolyte solution, and the reaction solution was infiltrated into the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer by capillary action.
Subsequently, it heated at 80 degreeC for 30 minute (s), and the crosslinking reaction was performed. In this way, as shown in FIG. 2 of JP 2000-323190 A, the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer 20, the electrolyte layer 30, the platinum thin film 42, and the glass are formed on the conductive layer 12 of the conductive glass plate 10. The photoelectrochemical cell 1-1 (sample No. 1) of the present invention in which the counter electrode 40 composed of the plate 41 was sequentially laminated was obtained.
Further, by repeating the above process except that the combination of the composition of the dye and the electrolyte composition is changed as shown in Table 10, photoelectrochemical cells 1-2, 1- having different photosensitive layers 20 and / or charge transfer layers 30 are obtained. 3 was obtained.

4.光電気化学電池A、Bの作製
(1)光電気化学電池A
前述のようにして本発明の色素により色素増感された酸化チタン微粒子層からなる電極A(20mm×20mm)を同じ大きさの白金蒸着ガラス板にスペーサーを介して重ねあわせた。次に両ガラス板の隙間に毛細管現象を利用して電解液(アセトニトリルと3−メチル−2−オキサゾリジノンとの体積比90/10の混合物を溶媒としたヨウ素0.05mol/L、ヨウ化リチウム0.5mol/Lの溶液)を浸透させて、光電気化学電池A−1を作製した。また色素を表10に示すように変更した以外上記工程を繰り返すことにより、光電気化学電池A−2、A−3を得た。
4). Production of photoelectrochemical cells A and B (1) Photoelectrochemical cell A
An electrode A (20 mm × 20 mm) composed of a titanium oxide fine particle layer dye-sensitized with the dye of the present invention as described above was superimposed on a platinum-deposited glass plate of the same size via a spacer. Next, using a capillary phenomenon in the gap between the two glass plates, an electrolyte (0.05 mol / L of iodine using a mixture of acetonitrile and 3-methyl-2-oxazolidinone in a volume ratio of 90/10 as a solvent, lithium iodide 0) .5 mol / L solution) was infiltrated to produce photoelectrochemical cell A-1. Photoelectrochemical cells A-2 and A-3 were obtained by repeating the above steps except that the dye was changed as shown in Table 10.

(2)光電気化学電池B(特開平9−27352号に記載の電解質)
前述のようにして本発明の色素により色素増感された酸化チタン微粒子層からなる電極A(20mm×20mm)上に、電解液を塗布し、含浸させた。なお電解液は、ヘキサエチレングリコールメタクリル酸エステル(日本油脂化学(株)製,ブレンマーPE−350)1gと、エチレングリコール1gと、重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロバン−1−オン(日本チバガイギー(株)製,ダロキュア1173)20mgを含有した混合液に、ヨウ化リチウム500mgを溶解し10分間真空脱気することにより得た。次に前記混合溶液を含浸させた多孔性酸化チタン層を減圧下に置くことにより、多孔性酸化チタン層中の気泡を除き、モノマーの浸透を促した後、紫外光照射により重合して高分子化合物の均一なゲルを多孔性酸化チタン層の微細空孔内に充填した。このようにして得られたものをヨウ素雰囲気に30分間曝して、高分子化合物中にヨウ素を拡散させた後、白金蒸着ガラス板を重ね合わせ、光電気化学電池B−1を得た。また色素を表10に示すように変更した以外上記工程を繰り返すことにより、光電気化学電池B−2、B−3を得た。
(2) Photoelectrochemical cell B (electrolyte described in JP-A-9-27352)
The electrolytic solution was applied and impregnated on the electrode A (20 mm × 20 mm) composed of the titanium oxide fine particle layer dye-sensitized with the dye of the present invention as described above. The electrolyte was 1 g of hexaethylene glycol methacrylate (manufactured by Nippon Oil & Fats Chemical Co., Ltd., Bremer PE-350), 1 g of ethylene glycol, and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane as a polymerization initiator. It was obtained by dissolving 500 mg of lithium iodide in a mixed solution containing 20 mg of -1-one (manufactured by Ciba Geigy Japan, Darocur 1173) and vacuum degassing for 10 minutes. Next, the porous titanium oxide layer impregnated with the mixed solution is placed under a reduced pressure to remove bubbles in the porous titanium oxide layer, promote penetration of the monomer, and then polymerize by irradiation with ultraviolet light. A uniform gel of the compound was filled into the fine pores of the porous titanium oxide layer. The product thus obtained was exposed to an iodine atmosphere for 30 minutes to diffuse iodine in the polymer compound, and then a platinum-deposited glass plate was overlaid to obtain a photoelectrochemical cell B-1. Photoelectrochemical cells B-2 and B-3 were obtained by repeating the above steps except that the dye was changed as shown in Table 10.

5.光電変換効率の測定
500Wのキセノンランプ(ウシオ電機(株)製)の光をAM1.5フィルター(Oriel社製)およびシャープカットフィルター(Kenko L−42)を通すことにより、紫外線を含まない模擬太陽光とした。光強度は89mW/cmとした。
5. Measurement of photoelectric conversion efficiency Simulated sun which does not contain ultraviolet rays by passing light of 500W xenon lamp (made by USHIO INC.) Through AM1.5 filter (made by Oriel) and sharp cut filter (Kenko L-42) It was light. The light intensity was 89 mW / cm 2 .

前述の光電気化学電池の導電性ガラス板10と白金蒸着ガラス板40にそれぞれワニ口クリップを接続し、各ワニ口クリップを電流電圧測定装置(ケースレーSMU238型)に接続した。これに導電性ガラス板10側から模擬太陽光を照射し、発生した電気を電流電圧測定装置により測定した。これにより求められた光電気化学電池の変換効率(η)の初期値(fresh)と、300時間連続照射時の変換効率の低下率をまとめて表10に示す。   Alligator clips were connected to the conductive glass plate 10 and the platinum-deposited glass plate 40 of the above-described photoelectrochemical cell, and each alligator clip was connected to a current-voltage measuring device (Keutley SMU238 type). This was irradiated with simulated sunlight from the conductive glass plate 10 side, and the generated electricity was measured with a current-voltage measuring device. Table 10 summarizes the initial value (fresh) of the conversion efficiency (η) of the photoelectrochemical cell determined in this way and the rate of decrease in conversion efficiency after 300 hours of continuous irradiation.

Figure 2011026534
Figure 2011026534

(備考)
(1)色素の記号は本文中に記載の通りである。
(2)窒素含有高分子1−1は以下の化合物を示す。
(Remarks)
(1) Symbols of pigments are as described in the text.
(2) Nitrogen-containing polymer 1-1 represents the following compound.

Figure 2011026534
Figure 2011026534

(3)電解質塩
MHIm:1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムのヨウ素塩
MBIm:1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムのヨウ素塩
(4)溶媒
AN:アセトニトリル。
PC:プロピレンカーボネート。
NMO:3−メチル−2−オキサゾリジノン。
(5)求電子剤

Figure 2011026534
(3) Electrolyte salt MHIm: 1-methyl-3-hexylimidazolium iodine salt MBIm: 1-butyl-3-methylimidazolium iodine salt (4) Solvent AN: acetonitrile.
PC: Propylene carbonate.
NMO: 3-methyl-2-oxazolidinone.
(5) Electrophile
Figure 2011026534

表10に示した結果から明らかなように、本発明の色素はこの場合でも変換効率が高く、耐久性も高く優れたものであることがわかった。   As is clear from the results shown in Table 10, it was found that the dye of the present invention was excellent in conversion efficiency and durability even in this case.

1 導電性支持体
2 感光層
21 色素化合物
22 半導体微粒子
23 電解質
3 正孔輸送層
4 対極
5 受光電極
6 回路
10 光電変換素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive support body 2 Photosensitive layer 21 Dye compound 22 Semiconductor fine particle 23 Electrolyte 3 Hole transport layer 4 Counter electrode 5 Photosensitive electrode 6 Circuit 10 Photoelectric conversion element

Claims (12)

分子内に下記一般式(1)で表される構造を有することを特徴とする色素。
Figure 2011026534
[一般式(1)中Xはベンゼン環と連結して七員環の含窒素複素環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。Yは色素残基を表し、nは1以上の整数を表す。Zは置換基を表し、mは0又は正の整数を表す。mが2以上の場合、Zは同一でも異なっていてもよい。Rは水素原子、脂肪族基、芳香族基又は炭素原子で結合する複素環基を表す。]
A dye having a structure represented by the following general formula (1) in a molecule.
Figure 2011026534
[In the general formula (1), X represents a nonmetallic atom group necessary for forming a seven-membered nitrogen-containing heterocycle by linking with a benzene ring. Y represents a dye residue, and n represents an integer of 1 or more. Z represents a substituent, and m represents 0 or a positive integer. When m is 2 or more, Z may be the same or different. R 1 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. ]
前記一般式(1)で表される色素が、下記一般式(2)で表される構造を有することを特徴とする請求項1記載の色素。
Figure 2011026534
Figure 2011026534
[一般式(2)において、Xはベンゼン環と連結して七員環の含窒素複素環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。Rは水素原子、脂肪族基、芳香族基又は炭素原子で結合する複素環基を表す。R〜Rは水素原子、又は置換基を表し、置換基のうち少なくとも一つは一般式(3)で示される色素残基を表す。
一般式(3)においてR10、R11、及びR13は、それぞれ独立して、水素原子、脂肪族基、芳香族基、又は複素環基を表す。rは0以上の整数を示す。一般式(3)における炭素−炭素二重結合は、E型、又はZ型のいずれであってもよい。R12は、酸性基を少なくとも一つ有する基または酸性核を表す。]
2. The dye according to claim 1, wherein the dye represented by the general formula (1) has a structure represented by the following general formula (2).
Figure 2011026534
Figure 2011026534
[In General Formula (2), X represents a nonmetallic atom group required in order to connect with a benzene ring and to form a seven-membered nitrogen-containing heterocyclic ring. R 1 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. R 2 to R 9 represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of the substituents represents a dye residue represented by the general formula (3).
In General Formula (3), R 10 , R 11 , and R 13 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group. r represents an integer of 0 or more. The carbon-carbon double bond in general formula (3) may be either E-type or Z-type. R 12 represents a group having at least one acidic group or an acidic nucleus. ]
前記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する色素が、下記一般式(4)で表されることを特徴とする請求項1又は2記載の色素。
Figure 2011026534
[一般式(4)において、R〜R、R〜R13は、それぞれ一般式(2)及び一般式(3)におけるR〜R、R〜R13と同義である。]
The dye according to claim 1 or 2, wherein the dye having a structure represented by the general formula (1) or the general formula (2) is represented by the following general formula (4).
Figure 2011026534
[In the general formula (4), R 1 ~R 3 , R 5 ~R 13 are each synonymous with R 1 ~R 3, R 5 ~R 13 in the general formula (2) and the general formula (3). ]
前記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する色素が、下記一般式(5)で表されることを特徴とする請求項1又は2記載の色素。
Figure 2011026534
[一般式(5)において、R〜R13は、それぞれ一般式(2)及び一般式(3)におけるR〜R13と同義である。
一般式(5)においてR14は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、又は複素環基を表す。]
The dye according to claim 1 or 2, wherein the dye having the structure represented by the general formula (1) or the general formula (2) is represented by the following general formula (5).
Figure 2011026534
[In the general formula (5), R 1 to R 13 are the same meanings as R 1 to R 13 in the general formula (2) and the general formula (3).
In the general formula (5), R 14 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, an aryloxy group, an arylthio group, or a heterocyclic group. ]
前記一般式(1)又は(2)で表される構造を有する色素が、下記一般式(6)で表されることを特徴とする請求項1又は2記載の色素。
Figure 2011026534
[一般式(6)において、R〜R、R、R、R〜R13は、それぞれ一般式(2)及び一般式(3)におけるR〜R、R、R、R〜R13と同義である。]
The dye according to claim 1 or 2, wherein the dye having the structure represented by the general formula (1) or (2) is represented by the following general formula (6).
Figure 2011026534
[In the general formula (6), R 1 ~R 3 , R 5, R 6, R 8 ~R 13 is, R 1 to R 3, respectively, in the general formula (2) and the general formula (3), R 5, R 6 , which is synonymous with R 8 to R 13 . ]
前記R12が下記一般式(7)または一般式(8)で表されることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項記載の色素。
Figure 2011026534
Figure 2011026534
Figure 2011026534
[ 一般式(7)においてR15、R16は、それぞれ独立に、脂肪族基、芳香族基または複素環基である(少なくとも1つの官能基は酸性基を有していてもよい)。lは0又は1を示す。一般式(7)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。一般式(7)中のR17は硫黄原子または一般式(9)を表し、一般式(9)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。
一般式(8)におけるR18、R19は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。一般式(8)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。
一般式(9)におけるR20、R21は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。一般式(9)における炭素−炭素二重結合は、E型Z型のいずれであってもよい。]
The dye according to any one of claims 2 to 5, wherein R 12 is represented by the following general formula (7) or general formula (8).
Figure 2011026534
Figure 2011026534
Figure 2011026534
[In the general formula (7), R 15 and R 16 are each independently an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group (at least one functional group may have an acidic group). l represents 0 or 1; The carbon-carbon double bond in the general formula (7) may be either E-type or Z-type. R 17 in general formula (7) represents a sulfur atom or general formula (9), and the carbon-carbon double bond in general formula (9) may be either E-type or Z-type.
R 18 and R 19 in the general formula (8) each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same as or different from each other. The carbon-carbon double bond in the general formula (8) may be either E type or Z type.
R 20 and R 21 in the general formula (9) each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same or different from each other. The carbon-carbon double bond in the general formula (9) may be any of E type and Z type. ]
前記一般式(7)が下記一般式(10)で表されることを特徴とする請求項6記載の色素。
Figure 2011026534
[一般式(10)においてR16は、脂肪族基、芳香族基または複素環基である(酸性基を有していてもよい)]。
The dye according to claim 6, wherein the general formula (7) is represented by the following general formula (10).
Figure 2011026534
[In the general formula (10), R 16 is an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group (may have an acidic group)].
前記R12が下記一般式(11)で表されることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項記載の色素。
Figure 2011026534
[一般式(11)においてR15は、脂肪族基、芳香族基または複素環基である(酸性基を有していてもよい)]。
The dye according to any one of claims 2 to 5, wherein R 12 is represented by the following general formula (11).
Figure 2011026534
[In the general formula (11), R 15 is an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group (may have an acidic group)].
前記R12が下記一般式(12)で表されることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項記載の色素。
Figure 2011026534
The dye according to any one of claims 2 to 5, wherein R 12 is represented by the following general formula (12).
Figure 2011026534
受光電極が、請求項1〜9のいずれか1項に記載の色素によって増感される半導体微粒子を含有することを特徴とする光電変換素子。   A photoelectric conversion element, wherein the light-receiving electrode contains semiconductor fine particles sensitized by the dye according to claim 1. 受光電極と対極との間に絶縁性の多孔体を有することを特徴とする請求項10記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 10, further comprising an insulating porous body between the light receiving electrode and the counter electrode. 請求項10〜11のいずれか1項に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする光電気化学電池。   A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion device according to claim 10.
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