JP2012033443A - Photoelectric conversion element and photoelectrochemical battery, and dye used for those - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion element capable of enhancing durability while achieving high photoelectric conversion efficiency, and to provide a photoelectrochemical battery using the same, and dye used for those.SOLUTION: Provided is a photoelectric conversion element having a photoreceptor layer containing organic sensitizing dye and semiconductor fine particles. A dye having an adsorption equilibrium constant to titanium oxide in a solvent of 300 g/L or more and 10,000 g/L or less is applied as the organic sensitizing dye. In addition, provided is organic sensitizing dye for a photoelectric conversion element, in which an adsorption equilibrium constant to titanium oxide in a solvent is 300 g/L or more and 10,000 g/L or less.

Description

本発明は、光電変換素子及び光電気化学電池、それに用いられる色素に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element, a photoelectrochemical cell, and a dye used therefor.

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を利用したものとして、その本格的な実用化が大いに期待されている。この中でも、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, a solar cell using non-depleting solar energy does not require fuel, and its full-scale practical use is expected greatly as it uses inexhaustible clean energy. Among these, silicon solar cells have been researched and developed for a long time. It is spreading due to the policy considerations of each country. However, silicon is an inorganic material, and its throughput and molecular modification are naturally limited.

そこで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Graetzel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。これにより、色素増感型太陽電池が一躍世界の研究者から注目を集めるようになった。   Therefore, research on dye-sensitized solar cells has been vigorously conducted. In particular, Graetzel 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 conversion efficiency comparable to amorphous silicon. As a result, dye-sensitized solar cells have attracted a great deal of attention from researchers around the world.

特に我が国を始めとしたエネルギー資源に乏しい地域での対応、あるいは化石燃料から二酸化炭素の排出のないグリーンエネルギーへの代替の加速の観点から、太陽電池の研究開発については各方面で一層積極的に取り組まれてきている。現在の主流はシリコン(Si)系のものであるが、上述したスループット等の観点からこれに代替する次世代技術に大きな注目が集まっている。特に、有機系の太陽電池は軽量かつ低コストを実現し、かつ環境適合性に優れることが期待される。   In particular, from the perspective of responding in Japan and other regions where energy resources are scarce, or accelerating the replacement of fossil fuels with green energy that does not emit carbon dioxide, the research and development of solar cells is more proactive in various fields. It has been tackled. The current mainstream is based on silicon (Si), but a great deal of attention is being focused on next-generation technologies that substitute for the above-mentioned viewpoints such as throughput. In particular, organic solar cells are expected to be light and low in cost and excellent in environmental compatibility.

特許文献1及び2は、金属錯体系の色素を用いた色素増感型太陽電池を開示する。そこで開示されている色素は好適な波長領域で光吸収能を有し、良好な光電変換効率を実現するとされる。他方、特許文献3及び4には有機色素系の増感色素が開示されており、やはり高い光電変換効率を実現するとされている。特許文献5に開示されている増感色素によれば、その特有の吸着性基の作用により吸着安定性を有し電解質媒体への溶出を抑制することができることが開示されている。   Patent Documents 1 and 2 disclose dye-sensitized solar cells using metal complex dyes. The dye disclosed therein has light absorption ability in a suitable wavelength region, and realizes good photoelectric conversion efficiency. On the other hand, Patent Documents 3 and 4 disclose organic dye-based sensitizing dyes, which are also supposed to realize high photoelectric conversion efficiency. It is disclosed that the sensitizing dye disclosed in Patent Document 5 has adsorption stability by the action of its specific adsorptive group and can suppress elution into the electrolyte medium.

特開2001−291534号公報JP 2001-291534 A 国際公開2007/091525号パンフレットInternational Publication No. 2007/091525 Pamphlet 国際公開2007/119525号パンフレットInternational Publication No. 2007/119525 Pamphlet 国際公開2007/134939号パンフレットInternational Publication No. 2007/134939 Pamphlet 特開2007−257924号公報JP 2007-257924 A

これまで上述のように、色素増感型太陽電池の開発においては、主に増感色素の化学構造を修飾し光電変換効率を高める試みが行われてきた。特許文献2には、一部耐久性向上に関する記載もあるが、その改善の程度に関する詳細は不明である。すなわち、太陽電池ないし光電変換素子の耐久性については、実用上の具体的な知見はほとんど得られていなかった。
そこで本発明は、高い光電変換効率を実現し、その上でさらに耐久性をも高めることができる光電変換素子及びこれを用いた光電気化学電池、それに用いられる色素の提供を目的とする。
As described above, in the development of dye-sensitized solar cells, attempts have been made mainly to improve the photoelectric conversion efficiency by modifying the chemical structure of the sensitizing dye. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 also has a description about partially improving durability, but details regarding the degree of improvement are unclear. That is, practical practical knowledge has hardly been obtained about the durability of solar cells or photoelectric conversion elements.
Then, this invention aims at provision of the photoelectric conversion element which implement | achieves high photoelectric conversion efficiency, and can also improve durability further, a photoelectrochemical cell using the same, and the pigment | dye used therefor.

本発明の課題は、以下の手段によって達成された。
(1)有機増感色素と半導体微粒子とを有する感光体層を具備した光電変換素子であって、前記有機増感色素として、溶媒中での酸化チタンに対する吸着平衡定数が300g/L以上10,000g/L以下の色素を適用したことを特徴とする光電変換素子。
(2)前記有機増感色素が下記一般式(1)で表されることを特徴とする(1)に記載の光電変換素子。
Dye−(A)n1 ・・・ 一般式(1)
[Dyeは色素分子を表し、Aは酸性基を表し、n1は以上の整数を表す。]
(3)前記有機増感色素がドナーアクセプター型の色素であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の光電変換素子。
(4)前記有機色素が一般式(1A)で表されることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の光電変換素子。

Figure 2012033443
[一般式(1A)において、Rは水素原子又は置換基を表す。RがX、X、及び/又はXで示される環構造を形成してもよい。X、X、及びXは同じであっても異なっていてもよい。なお、式中、酸性基Aを示していないが、分子内に酸性基Aを1つ以上有している。]
(5)前記有機増感色素が下記一般式(2)又は(4)で示されることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の光電変換素子。
Figure 2012033443
[一般式(2)において、Xはベンゼン環と連結して含窒素4−7員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。]
[一般式(4)中、Aは炭素−窒素結合とともに環を形成するために必要な原子群を表す。YとYは少なくともどちらか一方は酸性基を表し、両方とも酸性基を表す場合は、互いに同じでも異なっていてもよく、一方のみが酸性基を表す場合は、他方は電子求引基を表す。Dは色素残基を表し、nは1以上の整数を表す。Lは、単結合又は2価の連結基を表す。Yは酸性基を表す。]
(6)前記有機増感色素が下記一般式(5)で示されることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の光電変換素子。
Figure 2012033443
[一般式(5)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。]
(7)前記有機増感色素が、前記酸化チタンに対する吸着平衡定数が500g/L以上7,000g/L以下の色素であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の光電変換素子。
(8)前記有機増感色素を吸着する際の溶媒が以下の(a)〜(l)からなる群より選ばれるものである(1)〜(7)のいずれかに記載の光電変換素子。
(a)炭酸エステル類
例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネー50ト、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等が好ましい。
(b)ラクトン類
例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプリロラクトン、クロトラクトン、γ−カプロラクトン、δ−バレロラクトン等が好ましい。
(c)エーテル類
例えばエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、トリメトキシメタン、エチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン等が好まし
い。
(d)アルコール類
例えばメタノール、エタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等が好ましい。
(e)グリコール類
例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等が好ましい。
(f)グリコールエーテル類
例えばエチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等が好ましい。
(g)テトラヒドロフラン類
例えばテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等が好ましい。
(h)ニトリル類
例えばアセトニトリル、グルタロジニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル、ベンゾニトリル等が好ましい。
(i)カルボン酸エステル類
例えばギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル等が好ましい。
(j)リン酸トリエステル類
例えばリン酸トリメチル、リン酸トリエチル等が好ましい。
(k)複素環化合物類
例えばN−メチルピロリドン、4−メチル−1,3−ジオキサン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−プロパンサルトン、スルホラン等が好ましい。
(l)その他
ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ニトロメタン等の非プロトン性有機溶媒、特開2001−237000(P2001−237000A)。
(9)前記有機増感色素を、吸着させる半導体材料の単位表面積に対して5×10−8〜1×10−6mol/cmの範囲で含有させることを特徴とする(1)〜(8)のいずれか1項に記載の光電変換素子。
(10)前記有機増感色素と金属錯体増感色素とを組み合わせた複合増感色素を用いることを特徴とする(1)〜(9)のいずれか1項に記載の光電変換素子。
(11)前記金属錯体増感色素が下記一般式(13)で表される(10)に記載の光電変換素子。

Mz(LL11)m11(LL12)m12(X)m13・DI 一般式(13)

[一般式(13)において、Mzは金属原子を表し、LL11は下記一般式(14)で表される2座又は3座の配位子であり、LL12は下記一般式(15)で表される2座又は3座の配位子である。
Xはアシルオキシ基、アシルチオ基、チオアシルオキシ基、チオアシルチオ基、アシルアミノオキシ基、チオカルバメート基、ジチオカルバメート基、チオカルボネート基、ジチオカルボネート基、トリチオカルボネート基、アシル基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれた基で配位する1座又は2座の配位子、あるいはハロゲン原子、カルボニル、ジアルキルケトン、1,3−ジケトン、カルボンアミド、チオカルボンアミドまたはチオ尿素からなる1座または2座の配位子を表す。
m11は0〜3の整数を表し、m11が2以上のとき、LL11は同じでも異なっていてもよい。m12は0〜3の整数を表し、m12が2のとき、LL12は同じでも異なっていてもよい。ただし、m11とm12のうち少なくとも一方は1以上の整数である。
m13は0〜2の整数を表し、m13が2のとき、Xは同じでも異なっていてもよく、X同士が連結していてもよい。
DIは一般式(13)において、電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。]
Figure 2012033443
[一般式(14)において、R101及びR102はそれぞれ独立に、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキサム酸基、ホスホリル基またはホスホニル基を表す。R103及びR104はそれぞれ独立に置換基を表し、R105及びR106はそれぞれ独立にアリール基又はヘテロ環基を表す。d1及びd2はそれぞれ0以上の整数を表す。
及びLはそれぞれ独立に、置換もしくは無置換のエテニレン基及び/又はエチニレン基からなり、L及びLが結合しているピリジン環と共役している。
a1及びa2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、a1が2以上のときR101は同じでも異なっていてもよく、a2が2以上のときR102は同じでも異なっていてもよく、b1及びb2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表す。b1が2以上のときR103は同じでも異なっていてもよく、R103は互いに連結して環を形成してもよく、b2が2以上のときR104は同じでも異なっていてもよく、R104は互いに連結して環を形成してもよい。b1及びb2が共に1以上のとき、R103とR104が連結して環を形成してもよい。d3は0以上の整数である。]
Figure 2012033443
[一般式(15)において、Za、Zb及びZcはそれぞれ独立に、5又は6員環を形成しうる非金属原子群を表し、それぞれ独立に酸性基を有していてもよい。cは0又は1を表す。]
(12)(1)〜(11)のいずれか1項に記載の光電変換素子を備えたことを特徴とする光電気化学電池。
(13)溶媒中での酸化チタンに対する吸着平衡定数が300g/L以上10,000g/L以下である、光電変換素子用の有機増感色素。 The object of the present invention has been achieved by the following means.
(1) A photoelectric conversion element comprising a photoreceptor layer having an organic sensitizing dye and semiconductor fine particles, wherein the organic sensitizing dye has an adsorption equilibrium constant of 300 g / L or more for titanium oxide in a solvent, A photoelectric conversion element characterized by applying a pigment of 000 g / L or less.
(2) The photoelectric conversion element as described in (1), wherein the organic sensitizing dye is represented by the following general formula (1).
Dye- (A) n1 ... General formula (1)
[Dye represents a dye molecule, A represents an acidic group, and n1 represents the above integer. ]
(3) The photoelectric conversion element as described in (1) or (2), wherein the organic sensitizing dye is a donor-acceptor type dye.
(4) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (3), wherein the organic dye is represented by a general formula (1A).
Figure 2012033443
[In General Formula (1A), R represents a hydrogen atom or a substituent. R may form a ring structure represented by X 1 , X 2 , and / or X 3 . X 1 , X 2 , and X 3 may be the same or different. In addition, although acidic group A is not shown in a formula, it has one or more acidic groups A in a molecule | numerator. ]
(5) The photoelectric conversion element as described in any one of (1) to (4), wherein the organic sensitizing dye is represented by the following general formula (2) or (4).
Figure 2012033443
[In General Formula (2), X represents a nonmetallic atom group required in order to couple | bond with a benzene ring and to form a nitrogen-containing 4-7 membered 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. ]
[In General Formula (4), A represents an atomic group required in order to form a ring with a carbon-nitrogen bond. Y 1 and Y 2 each represent an acidic group, and when both represent an acidic group, they may be the same or different from each other. When only one represents an acidic group, the other represents an electron withdrawing group. Represents. D represents a pigment residue, and n represents an integer of 1 or more. L represents a single bond or a divalent linking group. Y 3 represents an acidic group. ]
(6) The photoelectric conversion element as described in any one of (1) to (5), wherein the organic sensitizing dye is represented by the following general formula (5).
Figure 2012033443
[In the general formula (5), 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 . ]
(7) The organic sensitizing dye is a dye having an adsorption equilibrium constant for the titanium oxide of 500 g / L or more and 7,000 g / L or less, according to any one of (1) to (6). Photoelectric conversion element.
(8) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (7), wherein the solvent for adsorbing the organic sensitizing dye is selected from the group consisting of the following (a) to (l).
(A) Carbonate esters For example, ethylene carbonate, propylene carbonate 50, vinylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dipropyl carbonate and the like are preferable.
(B) Lactones For example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, crotolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone and the like are preferable.
(C) Ethers For example, ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, diethoxyethane, trimethoxymethane, ethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol dimethyl ether, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane and the like are preferable.
(D) Alcohols For example, methanol, ethanol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, polypropylene glycol monoalkyl ether and the like are preferable.
(E) Glycols For example, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin and the like are preferable.
(F) Glycol ethers For example, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, polypropylene glycol dialkyl ether and the like are preferable.
(G) Tetrahydrofurans For example, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and the like are preferable.
(H) Nitriles For example, acetonitrile, glutarodinitrile, propionitrile, methoxyacetonitrile, benzonitrile and the like are preferable.
(I) Carboxylic acid esters For example, methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate and the like are preferable.
(J) Phosphoric acid triesters For example, trimethyl phosphate and triethyl phosphate are preferable.
(K) heterocyclic compounds such as N-methylpyrrolidone, 4-methyl-1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-propane sultone, sulfolane Etc. are preferred.
(L) Others Aprotic organic solvents such as dimethyl sulfoxide, formamide, N, N-dimethylformamide, nitromethane, JP-A-2001-237000 (P2001-237000A).
(9) The organic sensitizing dye is contained in the range of 5 × 10 −8 to 1 × 10 −6 mol / cm 2 with respect to the unit surface area of the semiconductor material to be adsorbed (1) to ( The photoelectric conversion element according to any one of 8).
(10) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (9), wherein a composite sensitizing dye in which the organic sensitizing dye and a metal complex sensitizing dye are combined is used.
(11) The photoelectric conversion element according to (10), wherein the metal complex sensitizing dye is represented by the following general formula (13).

Mz (LL 11 ) m 11 (LL 12 ) m 12 (X) m 13 · DI General formula (13)

[In General Formula (13), Mz represents a metal atom, LL 11 is a bidentate or tridentate ligand represented by the following General Formula (14), and LL 12 is represented by the following General Formula (15): The bidentate or tridentate ligand represented.
X is an acyloxy group, an acylthio group, a thioacyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a thiocarbamate group, a dithiocarbamate group, a thiocarbonate group, a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, an acyl group, a thiocyanate group, A monodentate or bidentate ligand coordinated by a group selected from the group consisting of an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, or a halogen atom Represents a monodentate or bidentate ligand consisting of carbonyl, dialkyl ketone, 1,3-diketone, carbonamide, thiocarbonamide or thiourea.
m11 represents an integer of 0 to 3, when m11 is 2 or more, LL 11 may be the same or different. m12 represents an integer of 0 to 3, when m12 is 2, LL 12 may be the same or different. However, at least one of m11 and m12 is an integer of 1 or more.
m13 represents an integer of 0 to 2, and when m13 is 2, Xs may be the same or different, and Xs may be linked together.
DI represents a counter ion in the general formula (13) when a counter ion is necessary to neutralize the charge. ]
Figure 2012033443
[In General Formula (14), R 101 and R 102 each independently represent a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxamic acid group, a phosphoryl group, or a phosphonyl group. R 103 and R 104 each independently represent a substituent, and R 105 and R 106 each independently represent an aryl group or a heterocyclic group. d1 and d2 each represents an integer of 0 or more.
L 1 and L 2 are each independently a substituted or unsubstituted ethenylene group and / or ethynylene group, and are conjugated to a pyridine ring to which L 1 and L 2 are bonded.
a1 and a2 each independently represent an integer of 0 to 3, R 101 may be the same or different when a1 is 2 or more, and R 102 may be the same or different when a2 is 2 or more, b1 And b2 each independently represents an integer of 0 to 3. When b1 is 2 or more, R 103 may be the same or different, R 103 may be linked to each other to form a ring, and when b2 is 2 or more, R 104 may be the same or different. 104 may be connected to each other to form a ring. When b1 and b2 are both 1 or more, may be linked to form a ring R 103 and R 104 are. d3 is an integer of 0 or more. ]
Figure 2012033443
[In the general formula (15), Za, Zb and Zc each independently represent a non-metallic atom group capable of forming a 5- or 6-membered ring, and may each independently have an acidic group. c represents 0 or 1; ]
(12) A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion device according to any one of (1) to (11).
(13) An organic sensitizing dye for a photoelectric conversion element having an adsorption equilibrium constant for titanium oxide in a solvent of 300 g / L or more and 10,000 g / L or less.

本発明の光電変換素子及びこれを用いた光電気化学電池、それに用いられる色素は、光電変換素子における高い光電変換効率を実現し、その上でさらに耐久性をも高めるという優れた作用効果を奏する。   The photoelectric conversion element of the present invention, the photoelectrochemical cell using the same, and the dye used therefor have an excellent effect of realizing high photoelectric conversion efficiency in the photoelectric conversion element and further enhancing durability. .

本発明によって製造される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 manufactured by this invention.

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上にその順序で配された、感光体層2、電荷移動体層3、及び対極4からなる。前記導電性支持体1と感光体2とにより受光電極5を構成している。その感光体2は導電性微粒子22と増感色素21とを有しており、色素21はその少なくとも一部において導電性微粒子22に吸着している(色素は吸着平衡状態になっており、一部電荷移動体層に存在していてもよい。)。感光体2が形成された導電性支持体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で仕事をさせるようにして、光電気化学電池100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, a charge transfer layer 3, and a counter electrode 4 arranged in that order on the conductive support 1. The conductive support 1 and the photoreceptor 2 constitute a light receiving electrode 5. The photoreceptor 2 has conductive fine particles 22 and a sensitizing dye 21, and the dye 21 is adsorbed on the conductive fine particles 22 at least in part (the dye is in an adsorption equilibrium state, It may be present in the partial charge transfer layer.) The conductive support 1 on which the photoreceptor 2 is formed functions as a working electrode in the photoelectric conversion element 10. The photoelectric conversion element 10 can be operated as the photoelectrochemical cell 100 by causing the external circuit 6 to work.

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)2よりなる電極である。感光体(半導体膜)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いる。そこでこの電子が色素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。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ことにより、光電気化学電池として作用する。この際、受光電極5はこの電池の負極として働く。   The light-receiving electrode 5 is an electrode composed of a conductive support 1 and a photosensitive layer (semiconductor film) 2 of semiconductor fine particles 22 adsorbed with a dye 21 coated on the conductive support. The light incident on the photoreceptor (semiconductor film) 2 excites the dye. The excited dye has high energy electrons. Therefore, the electrons are transferred from the dye 21 to the conduction band of the semiconductor fine particles 22 and further reach the conductive support 1 by diffusion. At this time, the molecule of the dye 21 is an oxidant. The electrons on the electrode return to the oxidized dye while working in an external circuit, thereby acting as a photoelectrochemical cell. At this time, the light receiving electrode 5 functions as a negative electrode of the battery.

本実施形態の光電変換素子は、導電性支持体上に後述の複合増感色素が吸着された多孔質半導体微粒子の層を有する感光体を有する。このとき色素において一部電解質中に解離したもの等があってもよいことは上述のとおりである。感光体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。本実施形態の光電変換素子の感光体には、特定の複合増感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、さらに高い耐久性を有する。   The photoelectric conversion element of this embodiment has a photoreceptor having a layer of porous semiconductor fine particles on which a composite sensitizing dye described later is adsorbed on a conductive support. At this time, as described above, a part of the dye may be dissociated in the electrolyte. The photoreceptor is designed according to the purpose, and may have a single layer structure or a multilayer structure. The photoreceptor of the photoelectric conversion element of the present embodiment includes semiconductor fine particles adsorbed with a specific composite sensitizing dye, has high sensitivity, and can be used as a photoelectrochemical cell, and can obtain high conversion efficiency. Furthermore, it has high durability.

[有機色素]
本発明の光電変換素子に適用される有機増感色素は、吸着平衡定数が300g/L以上10,000g/L以下のものであり、500g/L以上7,000g/L以下のもであることが好ましく、700g/L以上3000g/L以下のもであることがより好ましい。このときの、吸着平衡定数は特に断らない限り実施例で示した測定方法により測定した値をいう。上記下限値以上であることにより、本発明に特有の作用が効果的に発揮され光電変換素子における高い光電変換効率と高い耐久性との両立が達成される。上限値については、その効果が所定の吸着平衡定数を超えると飽和するために、その実際的な値として規定したものである。かかる効果は上記特定の吸着平衡定数を満たす限り特に増感色素の種類に制限なく奏されるが、中でも下記一般式(2)〜(5)で表される有機色素において顕著となる。その理由は未解明の点を含むが、推定を含めて言えば、所定の環構造を有し光電変換効率が高まる一方で、そのような色素は例えば構造的に素子内で吸着安定性が得られにくいことがあり、その結果、耐久性が低くなることがある。この点を半導体酸化物表面に吸着する吸着基である酸性基を増やすことで吸着平衡定数を増大させ、吸着安定性を確保するものである。下限値については、特にそれ以上となると半導体酸化物表面に吸着する色素の量が十分になり、その分発電量を増加させて確保することができる。このようなことを考慮・工夫して光電変換効率を維持して補完し、高い光電変換変換効率と高い耐久性の実現を達成するものと考えられる。なお、上記の説明により本発明が限定して解釈されるものではない。
媒体としては測定の目的に適したものが好ましいが、光電変換素子としての利用を考慮したときには、下記のいずれかであることが好ましい。
[Organic dye]
The organic sensitizing dye applied to the photoelectric conversion element of the present invention has an adsorption equilibrium constant of 300 g / L or more and 10,000 g / L or less, and 500 g / L or more and 7,000 g / L or less. It is more preferable that it is 700 g / L or more and 3000 g / L or less. The adsorption equilibrium constant at this time means a value measured by the measurement method shown in the examples unless otherwise specified. By being more than the said lower limit, the effect | action peculiar to this invention is exhibited effectively, and coexistence with high photoelectric conversion efficiency and high durability in a photoelectric conversion element is achieved. The upper limit value is defined as a practical value because the effect is saturated when it exceeds a predetermined adsorption equilibrium constant. Such an effect is exhibited without particular limitation on the type of the sensitizing dye as long as the above specific adsorption equilibrium constant is satisfied, and is particularly remarkable in the organic dyes represented by the following general formulas (2) to (5). The reason for this includes unexplained points. However, including the estimation, while having a predetermined ring structure and increasing the photoelectric conversion efficiency, such a dye structurally obtains adsorption stability within the device. May be difficult to resist, and as a result, durability may be reduced. In this respect, the adsorption equilibrium constant is increased by increasing the number of acidic groups that are adsorbing groups adsorbed on the surface of the semiconductor oxide, and the adsorption stability is ensured. As for the lower limit, in particular, when it is more than that, the amount of the dye adsorbed on the surface of the semiconductor oxide becomes sufficient, and the amount of power generation can be increased by that amount and secured. It is considered that the photoelectric conversion efficiency is maintained and complemented by considering and devising such things, and achieving high photoelectric conversion efficiency and high durability. The present invention is not construed as being limited by the above description.
As the medium, a medium suitable for the purpose of measurement is preferable, but when considering use as a photoelectric conversion element, any of the following is preferable.

(a)炭酸エステル類
例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネー50ト、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等が好ましい。
(b)ラクトン類
例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプリロラクトン、クロトラクトン、γ−カプロラクトン、δ−バレロラクトン等が好ましい。
(c)エーテル類
例えばエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、トリメトキシメタン、エチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン等が好まし
い。
(d)アルコール類
例えばメタノール、エタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等が好ましい。
(e)グリコール類
例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等が好ましい。
(f)グリコールエーテル類
例えばエチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等が好ましい。
(g)テトラヒドロフラン類
例えばテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等が好ましい。
(h)ニトリル類
例えばアセトニトリル、グルタロジニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル、ベンゾニトリル等が好ましい。
(i)カルボン酸エステル類
例えばギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル等が好ましい。
(j)リン酸トリエステル類
例えばリン酸トリメチル、リン酸トリエチル等が好ましい。
(k)複素環化合物類
例えばN−メチルピロリドン、4−メチル−1,3−ジオキサン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−プロパンサルトン、スルホラン等が好ましい。
(l)その他
ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ニトロメタン等の非プロトン性有機溶媒、特開2001−237000(P2001−237000A)。
(A) Carbonate esters For example, ethylene carbonate, propylene carbonate 50, vinylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dipropyl carbonate and the like are preferable.
(B) Lactones For example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, crotolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone and the like are preferable.
(C) Ethers For example, ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, diethoxyethane, trimethoxymethane, ethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol dimethyl ether, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane and the like are preferable.
(D) Alcohols For example, methanol, ethanol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, polypropylene glycol monoalkyl ether and the like are preferable.
(E) Glycols For example, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin and the like are preferable.
(F) Glycol ethers For example, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, polypropylene glycol dialkyl ether and the like are preferable.
(G) Tetrahydrofurans For example, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and the like are preferable.
(H) Nitriles For example, acetonitrile, glutarodinitrile, propionitrile, methoxyacetonitrile, benzonitrile and the like are preferable.
(I) Carboxylic acid esters For example, methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate and the like are preferable.
(J) Phosphoric acid triesters For example, trimethyl phosphate and triethyl phosphate are preferable.
(K) heterocyclic compounds such as N-methylpyrrolidone, 4-methyl-1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-propane sultone, sulfolane Etc. are preferred.
(L) Others Aprotic organic solvents such as dimethyl sulfoxide, formamide, N, N-dimethylformamide, nitromethane, JP-A-2001-237000 (P2001-237000A).

中でもさらに好ましくはメタノール、エタノール、イソプロパノール、1-メトキシ2-プロパノール、ブタノ−ル、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル、2-メトキシアセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリル、2-メトキシエタノール、3-メトキシプロパノール、トルエン、水などの溶媒およびそれら任意の混合物であり、最も好ましくは、メタノール、エタノール、エタノール:1-メトキシ2-プロパノール=1:1またはまたはトルエンおよびそれら任意の混合物である。   More preferably, methanol, ethanol, isopropanol, 1-methoxy 2-propanol, butanol, dimethylformamide (DMF), acetonitrile, 2-methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, 2-methoxyethanol, 3-methoxypropanol Solvent such as toluene, water and any mixture thereof, and most preferably methanol, ethanol, ethanol: 1-methoxy 2-propanol = 1: 1 or toluene and any mixture thereof.

前記特定の有機増感色素が下記一般式(1)で表されるものであることがこのましい。
Dye−(A)n1 ・・・ 一般式(1)
Dyeは色素分子を表し、Aは酸性基を表し、n1は1以上の整数を表し、2以上であることが好ましい。
前記特定の有機増感色素がドナーアクセプター型の色素であることがこのましい。ここで、ドナーアクセプター型の色素とは光が照射された際に色素内のドナー部位が分子内の共役を介してアクセプター部位へ電子を移動する分子内光誘起電子移動を生じる色素をいう。
It is preferable that the specific organic sensitizing dye is represented by the following general formula (1).
Dye- (A) n1 ... General formula (1)
Dye represents a dye molecule, A represents an acidic group, n1 represents an integer of 1 or more, and is preferably 2 or more.
The specific organic sensitizing dye is preferably a donor-acceptor type dye. Here, the donor-acceptor-type dye refers to a dye that causes intramolecular photoinduced electron transfer in which electrons are transferred to an acceptor site through conjugation in the molecule when the donor site is irradiated with light.

前記特定の有機増感色素は下記一般式(1A)で表されるものであることが好ましい。

Figure 2012033443
一般式(1A)において、Rは水素原子又は置換基を表す。RがX、X、及び/又はXで示される環構造を形成してもよい。X、X、及びXは同じであっても異なっていてもよい。なお、式中、酸性基Aを示していないが、分子内に酸性基Aを1つ以上有している。 The specific organic sensitizing dye is preferably one represented by the following general formula (1A).
Figure 2012033443
In general formula (1A), R represents a hydrogen atom or a substituent. R may form a ring structure represented by X 1 , X 2 , and / or X 3 . X 1 , X 2 , and X 3 may be the same or different. In addition, although acidic group A is not shown in a formula, it has one or more acidic groups A in a molecule | numerator.

前記特定の有機増感色素が下記一般式(2)又は(4)で示されることがより好ましい。   The specific organic sensitizing dye is more preferably represented by the following general formula (2) or (4).

Figure 2012033443
一般式(2)において、Xはベンゼン環と連結して含窒素4−7員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。
一般式(4)中、Aは炭素−窒素結合とともに環を形成するために必要な原子群を表す。YとYは少なくともどちらか一方は酸性基を表し、両方とも酸性基を表す場合は、互いに同じでも異なっていてもよく、一方のみが酸性基を表す場合は、他方は電子求引基を表す。Dは色素残基を表し、nは1以上の整数を表す。Lは、単結合又は2価の連結基を表す。Yは酸性基を表す。
さらに前記特定の有機増感色素が下記一般式(5)で示されるものであることがさらに好ましい。
Figure 2012033443
一般式(5)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。
Figure 2012033443
In the general formula (2), X represents a nonmetallic atom group necessary for forming a nitrogen-containing 4-7 membered ring by linking with a benzene 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.
In general formula (4), A represents an atomic group necessary for forming a ring together with a carbon-nitrogen bond. Y 1 and Y 2 each represent an acidic group, and when both represent an acidic group, they may be the same or different from each other. When only one represents an acidic group, the other represents an electron withdrawing group. Represents. D represents a pigment residue, and n represents an integer of 1 or more. L represents a single bond or a divalent linking group. Y 3 represents an acidic group.
Furthermore, it is more preferable that the specific organic sensitizing dye is represented by the following general formula (5).
Figure 2012033443
In the general formula (5), 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 , R 8 to R 13 .

上記特定の増感色素の具体例を下記に示すが、これにより本発明が限定して解釈されるものではない。   Although the specific example of the said specific sensitizing dye is shown below, this invention is limited and is not interpreted by this.

Figure 2012033443
Figure 2012033443

Figure 2012033443
Figure 2012033443

Figure 2012033443
Figure 2012033443

Figure 2012033443
Figure 2012033443

Figure 2012033443
Figure 2012033443

Figure 2012033443
Figure 2012033443

Figure 2012033443
Figure 2012033443

Figure 2012033443
Figure 2012033443

Figure 2012033443
Figure 2012033443

Figure 2012033443
Figure 2012033443

酸性基(結合基)
一般式(1)で表される構造を有する色素は、半導体微粒子の表面に対する適当な酸性吸着基(結合基、interlocking group)を1つ以上有する。この基を色素中に1〜6個有するのがより好ましく、1〜4個有するのが特に好ましい。カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキサム酸基(例えば―CONHOH等)、ホスホリル基(例えば―OP(O)(OH)等)、ホスホニル基(例えば―P(O)(OH)等)等の酸性基(解離性のプロトンを有する置換基)を色素中に有することが好ましい。なかでも、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ホスホニル基を有することが好ましい。本明細書において酸性基とはプロトンを放出する置換基を指す。また、「酸性基を有する」など、「特定の機能性の置換基を有する」というとき、本発明の効果を損ねない範囲で、当該機能性の置換基が母核に直接結合されていることのほか、所定の連結基を介して結合(連結)されたものを含む意味である。
非特許文献Langmuir, Vol. 14, No. 10, 1998, 2744−2749によると、色素に導入されえた酸性基は、金属酸化物膜中の金属原子と以下の図のように結合することが知られている。この結合は金属原子のカチオンと酸性基が持つアニオンが結合することで形成される。よって本発明おいて色素が有する酸性基は、これらa)−c)の結合様式を形成可能な酸性基すべてを含むものとして解釈することができ、これらを好適に用いることができる。
Acid group (bonding group)
The dye having the structure represented by the general formula (1) has one or more suitable acidic adsorption groups (bonding groups) for the surface of the semiconductor fine particles. It is more preferable to have 1 to 6 of these groups in the dye, and it is particularly preferable to have 1 to 4 of these groups. Carboxyl group, sulfonic acid group, hydroxyl group, hydroxamic acid group (for example, —CONHOH), phosphoryl group (for example, —OP (O) (OH) 2, etc.), phosphonyl group (for example, —P (O) (OH) 2, etc.) It is preferable that the dye has an acidic group (substituent having a dissociable proton). Of these, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, and a phosphonyl group are preferable. In the present specification, an acidic group refers to a substituent that releases a proton. In addition, when “having a specific functional substituent” such as “having an acidic group”, the functional substituent is directly bonded to the mother nucleus within a range not impairing the effects of the present invention. In addition, it is meant to include those linked (linked) via a predetermined linking group.
Non-patent literature Langmuir, Vol. 14, no. 10, 1998, 2744-2749, it is known that an acidic group introduced into a dye is bonded to a metal atom in a metal oxide film as shown in the following figure. This bond is formed by binding of a metal atom cation and an anion of an acidic group. Therefore, the acidic group which the pigment | dye has in this invention can be interpreted as what contains all the acidic groups which can form the coupling | bonding mode of these a) -c), and can use these suitably.

Figure 2012033443
Figure 2012033443

酸性基が2つ以上ある場合には、半導体酸化物中の2つ以上の金属原子と酸性基が結合するため、2つ以上の酸性基間の距離や立体構造も重要となる。下記具体例に記載の色素は酸性基間の距離についても検討し、好ましい例としてその最適化をおこなった例を示している。   When there are two or more acidic groups, two or more metal atoms in the semiconductor oxide and the acidic group are bonded to each other, so that the distance and the three-dimensional structure between the two or more acidic groups are also important. The dyes described in the following specific examples are also examined with respect to the distance between the acidic groups, and the optimized examples are shown as preferred examples.

本発明において前記特定の有機増感色素の含有量は特に限定されないが、5×10−8〜1×10−6mol/cmであることが好ましく、さらに好ましくは1×10−7〜8×10−7mol/cmである。下限値以上とすることで、発電するに十分な色素を半導体微粒子上に吸着した状態を形成させることができ、十分な短絡電流値(Jsc)や変換効率を獲得できる。上記上限値以下とすることで色素分子が半導体酸化物ではなく色素分子同士で吸着することを防ぐことができ、色素同士の不必要な会合を抑制することができる。これは電池回路の抵抗を不必要に増大させることを防ぎ、また、過剰な色素が電解液中の添加剤や光によって分解し不純物が電池内に発生することを防ぐ。また、これによる電池内の有効な成分の消失を防ぐ。また、余分に吸着された色素が電解液へ溶出することを防ぐ。この点は、特に吸着平衡定数において高い領域の色素を採用した本発明において重要であり、上記適用量を好適化することにより、その効果を最適化し発揮させることができる。
なお、本発明においては特定の有機増感色素を2種以上用いてもよい。また本発明において色素とは当該色素化合物そのもののほか、酸性基や塩基性基を有する場合にはその塩やイオン化したもの等を含む意味である。
In the present invention, the content of the specific organic sensitizing dye is not particularly limited, but is preferably 5 × 10 −8 to 1 × 10 −6 mol / cm 2 , more preferably 1 × 10 −7 to 8. × 10 −7 mol / cm 2 . By setting it to the lower limit value or more, it is possible to form a state in which sufficient dye for power generation is adsorbed on the semiconductor fine particles, and a sufficient short-circuit current value (Jsc) and conversion efficiency can be obtained. By setting it to the upper limit value or less, it is possible to prevent the dye molecules from adsorbing with each other instead of the semiconductor oxide, and it is possible to suppress unnecessary association between the dyes. This prevents the resistance of the battery circuit from being increased unnecessarily, and prevents excessive dyes from being decomposed by additives or light in the electrolyte and generating impurities in the battery. Moreover, the loss | disappearance of the effective component in a battery by this is prevented. In addition, the extra adsorbed dye is prevented from eluting into the electrolyte. This point is particularly important in the present invention in which a dye having a high region in the adsorption equilibrium constant is employed, and the effect can be optimized and exhibited by optimizing the application amount.
In the present invention, two or more specific organic sensitizing dyes may be used. In the present invention, the term “dye” means not only the dye compound itself but also a salt or ionized salt of an acidic group or basic group.

前記特定の有機増感色素(好ましくは一般式(1)で表される色素)の吸収最大波長は特に限定されないが、溶液における最大吸収波長が、好ましくは350〜550nmの範囲であり、より好ましくは400〜500nmの範囲であり、特に好ましくは420〜480nmの範囲である。   The absorption maximum wavelength of the specific organic sensitizing dye (preferably the dye represented by the general formula (1)) is not particularly limited, but the maximum absorption wavelength in the solution is preferably in the range of 350 to 550 nm, more preferably. Is in the range of 400 to 500 nm, particularly preferably in the range of 420 to 480 nm.

一般式(1)で表される色素の合成方法は後記実施例に記載の方法を参照することができ、それに基づき常法を適宜適用することにより合成することができる。。   The method of synthesizing the dye represented by the general formula (1) can be referred to the method described in Examples below, and can be synthesized by appropriately applying a conventional method based on the method. .

以下に、一般式(1)で表される有機色素の好ましい具体例を示すが、本発明が以下の具体例に限定されるものではない。   Although the preferable specific example of the organic pigment | dye represented by General formula (1) below is shown, this invention is not limited to the following specific examples.

本発明において前記特定の色素あるいは後述する組み合わせることが好ましい色素はその一般式で表された構造以外に本発明の効果を損ねない範囲で任意の置換基を有していてもよい。
本発明における置換基とは例えば下記に示すものを表すことができる。
・ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、
・アルキル基〔直鎖、分岐、環状の置換もしくは無置換のアルキル基を表す。それらは、アルキル基(好ましくは炭素数1から30のアルキル基、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、t−ブチル、n−オクチル、エイコシル、2−クロロエチル、2−シアノエチル、2―エチルヘキシル)、シクロアルキル基(好ましくは、炭素数3から30の置換または無置換のシクロアルキル基、例えば、シクロヘキシル、シクロペンチル、4−n−ドデシルシクロヘキシル)、ビシクロアルキル基(好ましくは、炭素数5から30の置換もしくは無置換のビシクロアルキル基、つまり、炭素数5から30のビシクロアルカンから水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン−2−イル、ビシクロ[2,2,2]オクタン−3−イル)、更に環構造が多いトリシクロ構造なども包含するものである。以下に説明する置換基の中のアルキル基(例えばアルキルチオ基のアルキル基)もこのような概念のアルキル基を表す。]、
・アルケニル基[直鎖、分岐、環状の置換もしくは無置換のアルケニル基を表す。それらは、アルケニル基(好ましくは炭素数2から30の置換または無置換のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、プレニル、ゲラニル、オレイル)、シクロアルケニル基(好ましくは、炭素数3から30の置換もしくは無置換のシクロアルケニル基、つまり、炭素数3から30のシクロアルケンの水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、2−シクロペンテン−1−イル、2−シクロヘキセン−1−イル)、ビシクロアルケニル基(置換もしくは無置換のビシクロアルケニル基、好ましくは、炭素数5から30の置換もしくは無置換のビシクロアルケニル基、つまり二重結合を一個持つビシクロアルケンの水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−1−イル、ビシクロ[2,2,2]オクト−2−エン−4−イル)を包含するものである。
・アルキニル基(好ましくは、炭素数2から30の置換または無置換のアルキニル基、例えば、エチニル、プロパルギル、トリメチルシリルエチニル基、アリール基(好ましくは炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリール基、例えばフェニル、p−トリル、ナフチル、m−クロロフェニル、o−ヘキサデカノイルアミノフェニル)、
・芳香族基(例えば、ベンゼン環、フラン環、ピロール環、ピリジン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、ピリミジン環、ピラジン環もしくはこれらが縮環した環)
・ヘテロ環基(好ましくは5または6員の置換もしくは無置換の、芳香族もしくは非芳香族のヘテロ環化合物から一個の水素原子を取り除いた一価の基であり、更に好ましくは、炭素数3から30の5もしくは6員の芳香族のヘテロ環基である。例えば、2−フリル、2−チエニル、2−ピリミジニル、2−ベンゾチアゾリル)、
・シアノ基、・ヒドロキシル基、・ニトロ基、・カルボキシル基、
・アルコキシ基(好ましくは、炭素数1から30の置換もしくは無置換のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、t−ブトキシ、n−オクチルオキシ、2−メトキシエトキシ)、
・アリールオキシ基(好ましくは、炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、2−メチルフェノキシ、4−t−ブチルフェノキシ、3−ニトロフェノキシ、2−テトラデカノイルアミノフェノキシ)、
・シリルオキシ基(好ましくは、炭素数3から20のシリルオキシ基、例えば、トリメチルシリルオキシ、t−ブチルジメチルシリルオキシ)、
・ヘテロ環オキシ基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換のヘテロ環オキシ基、1−フェニルテトラゾールー5−オキシ、2−テトラヒドロピラニルオキシ)、
・アシルオキシ基(好ましくはホルミルオキシ基、炭素数2から30の置換もしくは無置換のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールカルボニルオキシ基、例えば、ホルミルオキシ、アセチルオキシ、ピバロイルオキシ、ステアロイルオキシ、ベンゾイルオキシ、p−メトキシフェニルカルボニルオキシ)、
・カルバモイルオキシ基(好ましくは、炭素数1から30の置換もしくは無置換のカルバモイルオキシ基、例えば、N,N−ジメチルカルバモイルオキシ、N,N−ジエチルカルバモイルオキシ、モルホリノカルボニルオキシ、N,N−ジ−n−オクチルアミノカルボニルオキシ、N−n−オクチルカルバモイルオキシ)、
・アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換アルコキシカルボニルオキシ基、例えばメトキシカルボニルオキシ、エトキシカルボニルオキシ、t−ブトキシカルボニルオキシ、n−オクチルカルボニルオキシ)、
・アリールオキシカルボニルオキシ基(好ましくは、炭素数7から30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルオキシ基、例えば、フェノキシカルボニルオキシ、p−メトキシフェノキシカルボニルオキシ、p−n−ヘキサデシルオキシフェノキシカルボニルオキシ)、
・アミノ基(好ましくは、アミノ基、炭素数1から30の置換もしくは無置換のアルキルアミノ基、炭素数6から30の置換もしくは無置換のアニリノ基、例えば、アミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、アニリノ、N−メチル−アニリノ、ジフェニルアミノ)、
・アシルアミノ基(好ましくは、ホルミルアミノ基、炭素数1から30の置換もしくは無置換のアルキルカルボニルアミノ基、炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールカルボニルアミノ基、例えば、ホルミルアミノ、アセチルアミノ、ピバロイルアミノ、ラウロイルアミノ、ベンゾイルアミノ、3,4,5−トリ−n−オクチルオキシフェニルカルボニルアミノ)、
・アミノカルボニルアミノ基(好ましくは、炭素数1から30の置換もしくは無置換のアミノカルボニルアミノ、例えば、カルバモイルアミノ、N,N−ジメチルアミノカルボニルアミノ、N,N−ジエチルアミノカルボニルアミノ、モルホリノカルボニルアミノ)、
・アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2から30の置換もしくは無置換アルコキシカルボニルアミノ基、例えば、メトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、t−ブトキシカルボニルアミノ、n−オクタデシルオキシカルボニルアミノ、N−メチルーメトキシカルボニルアミノ)、
・アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは、炭素数7から30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルアミノ基、例えば、フェノキシカルボニルアミノ、p−クロロフェノキシカルボニルアミノ、m−n−オクチルオキシフェノキシカルボニルアミノ)、
・スルファモイルアミノ基(好ましくは、炭素数0から30の置換もしくは無置換のスルファモイルアミノ基、例えば、スルファモイルアミノ、N,N−ジメチルアミノスルホニルアミノ、N−n−オクチルアミノスルホニルアミノ)、
・アルキル及びアリールスルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1から30の置換もしくは無置換のアルキルスルホニルアミノ、炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールスルホニルアミノ、例えば、メチルスルホニルアミノ、ブチルスルホニルアミノ、フェニルスルホニルアミノ、2,3,5−トリクロロフェニルスルホニルアミノ、p−メチルフェニルスルホニルアミノ)、
・メルカプト基、
・アルキルチオ基(好ましくは、炭素数1から30の置換もしくは無置換のアルキルチオ基、例えばメチルチオ、エチルチオ、n−ヘキサデシルチオ)、
・アリールチオ基(好ましくは炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールチオ、例えば、フェニルチオ、p−クロロフェニルチオ、m−メトキシフェニルチオ)、
・ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数2から30の置換または無置換のヘテロ環チオ基、例えば、2−ベンゾチアゾリルチオ、1−フェニルテトラゾール−5−イルチオ)、
・スルファモイル基(好ましくは炭素数0から30の置換もしくは無置換のスルファモイル基、例えば、N−エチルスルファモイル、N−(3−ドデシルオキシプロピル)スルファモイル、N,N−ジメチルスルファモイル、N−アセチルスルファモイル、N−ベンゾイルスルファモイル、N−(N‘−フェニルカルバモイル)スルファモイル)、
・スルホ基、
・アルキル及びアリールスルフィニル基(好ましくは、炭素数1から30の置換または無置換のアルキルスルフィニル基、6から30の置換または無置換のアリールスルフィニル基、例えば、メチルスルフィニル、エチルスルフィニル、フェニルスルフィニル、p−メチルフェニルスルフィニル)、
・アルキル及びアリールスルホニル基(好ましくは炭素数1から30の置換または無置換のアルキルスルホニル基、6から30の置換または無置換のアリールスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、フェニルスルホニル、p−メチルフェニルスルホニル)、
・アシル基(好ましくはホルミル基、炭素数2から30の置換または無置換のアルキルカルボニル基、炭素数7から30の置換もしくは無置換のアリールカルボニル基、炭素数4から30の置換もしくは無置換の炭素原子でカルボニル基と結合しているヘテロ環カルボニル基、例えば、アセチル、ピバロイル、2−クロロアセチル、ステアロイル、ベンゾイル、p−n−オクチルオキシフェニルカルボニル、2―ピリジルカルボニル、2―フリルカルボニル)、
・アリールオキシカルボニル基(好ましくは、炭素数7から30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル、o−クロロフェノキシカルボニル、m−ニトロフェノキシカルボニル、p−t−ブチルフェノキシカルボニル)、
・アルコキシカルボニル基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換アルコキシカルボニル基、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニル、n−オクタデシルオキシカルボニル)、
・カルバモイル基(好ましくは、炭素数1から30の置換もしくは無置換のカルバモイル、例えば、カルバモイル、N−メチルカルバモイル、N,N−ジメチルカルバモイル、N,N−ジ−n−オクチルカルバモイル、N−(メチルスルホニル)カルバモイル)、
・アリール及びヘテロ環アゾ基(好ましくは炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールアゾ基、炭素数3から30の置換もしくは無置換のヘテロ環アゾ基、例えば、フェニルアゾ、p−クロロフェニルアゾ、5−エチルチオ−1,3,4−チアジアゾール−2−イルアゾ)、
・イミド基(好ましくは、N−スクシンイミド、N−フタルイミド)、
・ホスフィノ基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換のホスフィノ基、例えば、ジメチルホスフィノ、ジフェニルホスフィノ、メチルフェノキシホスフィノ)、
・ホスフィニル基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換のホスフィニル基、例えば、ホスフィニル、ジオクチルオキシホスフィニル、ジエトキシホスフィニル)、
・ホスフィニルオキシ基(好ましくは炭素数2から30の置換もしくは無置換のホスフィニルオキシ基、例えば、ジフェノキシホスフィニルオキシ、ジオクチルオキシホスフィニルオキシ)、
・ホスフィニルアミノ基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換のホスフィニルアミノ基、例えば、ジメトキシホスフィニルアミノ、ジメチルアミノホスフィニルアミノ)、
・シリル基(好ましくは、炭素数3から30の置換もしくは無置換のシリル基、例えば、トリメチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、フェニルジメチルシリル)。
また、置換基は更に置換されていても良い。その際、置換基の例としては、上述の置換基を挙げることができる。
In the present invention, the specific dye or a dye that is preferably combined, which will be described later, may have an arbitrary substituent other than the structure represented by the general formula as long as the effects of the present invention are not impaired.
Examples of the substituent in the present invention include those shown below.
・ Halogen atoms (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom),
-Alkyl group [Represents a linear, branched, or cyclic substituted or unsubstituted alkyl group. They are alkyl groups (preferably alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, t-butyl, n-octyl, eicosyl, 2-chloroethyl, 2-cyanoethyl, 2-ethylhexyl). A cycloalkyl group (preferably a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, such as cyclohexyl, cyclopentyl, 4-n-dodecylcyclohexyl), a bicycloalkyl group (preferably having 5 to 30 carbon atoms). A substituted or unsubstituted bicycloalkyl group, that is, a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from a bicycloalkane having 5 to 30 carbon atoms, for example, bicyclo [1,2,2] heptan-2-yl, bicyclo [2,2,2] octane-3-yl), a tricyclo structure with more ring structures Domo is intended to cover. An alkyl group (for example, an alkyl group of an alkylthio group) in the substituents described below also represents such an alkyl group. ],
-Alkenyl group [Represents a linear, branched, or cyclic substituted or unsubstituted alkenyl group. They are alkenyl groups (preferably substituted or unsubstituted alkenyl groups having 2 to 30 carbon atoms, such as vinyl, allyl, prenyl, geranyl, oleyl), cycloalkenyl groups (preferably substituted or substituted groups having 3 to 30 carbon atoms). An unsubstituted cycloalkenyl group, that is, a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom of a cycloalkene having 3 to 30 carbon atoms (for example, 2-cyclopenten-1-yl, 2-cyclohexen-1-yl), Bicycloalkenyl group (a substituted or unsubstituted bicycloalkenyl group, preferably a substituted or unsubstituted bicycloalkenyl group having 5 to 30 carbon atoms, that is, a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom of a bicycloalkene having one double bond. For example, bicyclo [2,2,1] hept-2-en-1-yl, bicyclo 2,2,2] oct-2-en-4-yl).
An alkynyl group (preferably a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms, such as ethynyl, propargyl, trimethylsilylethynyl group, aryl group (preferably a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, For example, phenyl, p-tolyl, naphthyl, m-chlorophenyl, o-hexadecanoylaminophenyl),
Aromatic groups (for example, benzene ring, furan ring, pyrrole ring, pyridine ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyrazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, pyrimidine ring, pyrazine ring or these A ring fused with
A heterocyclic group (preferably a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from a 5- or 6-membered substituted or unsubstituted aromatic or non-aromatic heterocyclic compound, more preferably a carbon number of 3 To 30- or 5-membered aromatic heterocyclic group such as 2-furyl, 2-thienyl, 2-pyrimidinyl, 2-benzothiazolyl),
・ Cyano group, ・ hydroxyl group, ・ nitro group, ・ carboxyl group,
An alkoxy group (preferably a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, such as methoxy, ethoxy, isopropoxy, t-butoxy, n-octyloxy, 2-methoxyethoxy),
An aryloxy group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, such as phenoxy, 2-methylphenoxy, 4-t-butylphenoxy, 3-nitrophenoxy, 2-tetradecanoylamino Phenoxy),
A silyloxy group (preferably a silyloxy group having 3 to 20 carbon atoms, such as trimethylsilyloxy, t-butyldimethylsilyloxy),
A heterocyclic oxy group (preferably a substituted or unsubstituted heterocyclic oxy group having 1 to 30 carbon atoms, 1-phenyltetrazole-5-oxy, 2-tetrahydropyranyloxy),
An acyloxy group (preferably a formyloxy group, a substituted or unsubstituted alkylcarbonyloxy group having 2 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylcarbonyloxy group having 6 to 30 carbon atoms, such as formyloxy, acetyloxy, Pivaloyloxy, stearoyloxy, benzoyloxy, p-methoxyphenylcarbonyloxy),
A carbamoyloxy group (preferably a substituted or unsubstituted carbamoyloxy group having 1 to 30 carbon atoms such as N, N-dimethylcarbamoyloxy, N, N-diethylcarbamoyloxy, morpholinocarbonyloxy, N, N-di -N-octylaminocarbonyloxy, Nn-octylcarbamoyloxy),
An alkoxycarbonyloxy group (preferably a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyloxy group having 2 to 30 carbon atoms, such as methoxycarbonyloxy, ethoxycarbonyloxy, t-butoxycarbonyloxy, n-octylcarbonyloxy),
Aryloxycarbonyloxy group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxycarbonyloxy group having 7 to 30 carbon atoms, such as phenoxycarbonyloxy, p-methoxyphenoxycarbonyloxy, pn-hexadecyloxyphenoxycarbonyloxy ),
Amino groups (preferably amino groups, substituted or unsubstituted alkylamino groups having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted anilino groups having 6 to 30 carbon atoms, such as amino, methylamino, dimethylamino, anilino N-methyl-anilino, diphenylamino),
Acylamino group (preferably formylamino group, substituted or unsubstituted alkylcarbonylamino group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylcarbonylamino group having 6 to 30 carbon atoms, such as formylamino, acetylamino Pivaloylamino, lauroylamino, benzoylamino, 3,4,5-tri-n-octyloxyphenylcarbonylamino),
Aminocarbonylamino group (preferably substituted or unsubstituted aminocarbonylamino having 1 to 30 carbon atoms, such as carbamoylamino, N, N-dimethylaminocarbonylamino, N, N-diethylaminocarbonylamino, morpholinocarbonylamino) ,
An alkoxycarbonylamino group (preferably a substituted or unsubstituted alkoxycarbonylamino group having 2 to 30 carbon atoms such as methoxycarbonylamino, ethoxycarbonylamino, t-butoxycarbonylamino, n-octadecyloxycarbonylamino, N-methyl- Methoxycarbonylamino),
An aryloxycarbonylamino group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxycarbonylamino group having 7 to 30 carbon atoms, such as phenoxycarbonylamino, p-chlorophenoxycarbonylamino, mn-octyloxyphenoxycarbonylamino) ,
A sulfamoylamino group (preferably a substituted or unsubstituted sulfamoylamino group having 0 to 30 carbon atoms, such as sulfamoylamino, N, N-dimethylaminosulfonylamino, Nn-octylaminosulfonyl amino),
Alkyl and arylsulfonylamino groups (preferably substituted or unsubstituted alkylsulfonylamino having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylsulfonylamino having 6 to 30 carbon atoms, such as methylsulfonylamino, butylsulfonylamino, Phenylsulfonylamino, 2,3,5-trichlorophenylsulfonylamino, p-methylphenylsulfonylamino),
・ Mercapto group,
An alkylthio group (preferably a substituted or unsubstituted alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms, such as methylthio, ethylthio, n-hexadecylthio),
An arylthio group (preferably a substituted or unsubstituted arylthio having 6 to 30 carbon atoms, such as phenylthio, p-chlorophenylthio, m-methoxyphenylthio),
A heterocyclic thio group (preferably a substituted or unsubstituted heterocyclic thio group having 2 to 30 carbon atoms, such as 2-benzothiazolylthio, 1-phenyltetrazol-5-ylthio),
A sulfamoyl group (preferably a substituted or unsubstituted sulfamoyl group having 0 to 30 carbon atoms, such as N-ethylsulfamoyl, N- (3-dodecyloxypropyl) sulfamoyl, N, N-dimethylsulfamoyl, N -Acetylsulfamoyl, N-benzoylsulfamoyl, N- (N′-phenylcarbamoyl) sulfamoyl),
・ Sulfo group,
Alkyl and arylsulfinyl groups (preferably substituted or unsubstituted alkylsulfinyl groups having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylsulfinyl groups having 6 to 30 carbon atoms, such as methylsulfinyl, ethylsulfinyl, phenylsulfinyl, p -Methylphenylsulfinyl),
Alkyl and arylsulfonyl groups (preferably substituted or unsubstituted alkylsulfonyl groups having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylsulfonyl groups having 6 to 30 carbon atoms such as methylsulfonyl, ethylsulfonyl, phenylsulfonyl, p- Methylphenylsulfonyl),
Acyl group (preferably formyl group, substituted or unsubstituted alkylcarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylcarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted carbon group having 4 to 30 carbon atoms A heterocyclic carbonyl group bonded to a carbonyl group at a carbon atom, such as acetyl, pivaloyl, 2-chloroacetyl, stearoyl, benzoyl, pn-octyloxyphenylcarbonyl, 2-pyridylcarbonyl, 2-furylcarbonyl),
Aryloxycarbonyl group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms, such as phenoxycarbonyl, o-chlorophenoxycarbonyl, m-nitrophenoxycarbonyl, pt-butylphenoxycarbonyl) ,
An alkoxycarbonyl group (preferably a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms, such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, t-butoxycarbonyl, n-octadecyloxycarbonyl),
A carbamoyl group (preferably a substituted or unsubstituted carbamoyl having 1 to 30 carbon atoms such as carbamoyl, N-methylcarbamoyl, N, N-dimethylcarbamoyl, N, N-di-n-octylcarbamoyl, N- ( Methylsulfonyl) carbamoyl),
Aryl and heterocyclic azo groups (preferably substituted or unsubstituted arylazo groups having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted heterocyclic azo groups having 3 to 30 carbon atoms, such as phenylazo, p-chlorophenylazo, 5 -Ethylthio-1,3,4-thiadiazol-2-ylazo),
An imide group (preferably N-succinimide, N-phthalimide),
A phosphino group (preferably a substituted or unsubstituted phosphino group having 2 to 30 carbon atoms, such as dimethylphosphino, diphenylphosphino, methylphenoxyphosphino),
A phosphinyl group (preferably a substituted or unsubstituted phosphinyl group having 2 to 30 carbon atoms, such as phosphinyl, dioctyloxyphosphinyl, diethoxyphosphinyl),
A phosphinyloxy group (preferably a substituted or unsubstituted phosphinyloxy group having 2 to 30 carbon atoms, such as diphenoxyphosphinyloxy, dioctyloxyphosphinyloxy),
A phosphinylamino group (preferably a substituted or unsubstituted phosphinylamino group having 2 to 30 carbon atoms, such as dimethoxyphosphinylamino, dimethylaminophosphinylamino),
A silyl group (preferably a substituted or unsubstituted silyl group having 3 to 30 carbon atoms, for example, trimethylsilyl, t-butyldimethylsilyl, phenyldimethylsilyl).
In addition, the substituent may be further substituted. In that case, the above-mentioned substituent can be mentioned as an example of a substituent.

[金属錯体増感色素] [Metal complex sensitizing dye]

(一般式(13)の構造を有する金属錯体色素) (Metal complex dye having the structure of the general formula (13))

本発明の光電変換素子においては上記特定の吸着平衡定数を有する色素と、金属錯体色素とを組合せて用いることが好ましく、中でも下記金属錯体色素とを組み合わせて含有させることが好ましい。

Mz(LL11)m11(LL12)m12(X)m13・DI 一般式(13)

一般式(13)において、Mzは金属原子を表し、LL11は下記一般式(14)で表される2座又は3座の配位子であり、LL12は下記一般式(15)で表される2座又は3座の配位子である。
Xはアシルオキシ基、アシルチオ基、チオアシルオキシ基、チオアシルチオ基、アシルアミノオキシ基、チオカルバメート基、ジチオカルバメート基、チオカルボネート基、ジチオカルボネート基、トリチオカルボネート基、アシル基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれた基で配位する1座又は2座の配位子、あるいはハロゲン原子、カルボニル、ジアルキルケトン、1,3−ジケトン、カルボンアミド、チオカルボンアミドまたはチオ尿素からなる1座または2座の配位子を表す。
m11は0〜3の整数を表し、m11が2以上のとき、LL11は同じでも異なっていてもよい。m12は0〜3の整数を表し、m12が2のとき、LL12は同じでも異なっていてもよい。ただし、m11とm12のうち少なくとも一方は1以上の整数である。
m13は0〜2の整数を表し、m13が2のとき、Xは同じでも異なっていてもよく、X同士が連結していてもよい。
DIは一般式(13)において、電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。

Figure 2012033443
一般式(14)において、R101及びR102はそれぞれ独立に、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキサム酸基、ホスホリル基またはホスホニル基を表す。R103及びR104はそれぞれ独立に置換基を表し、R105及びR106はそれぞれ独立にアリール基又はヘテロ環基を表す。d1及びd2はそれぞれ0以上の整数を表す。
及びLはそれぞれ独立に、置換もしくは無置換のエテニレン基及び/又はエチニレン基からなり、L及びLが結合しているピリジン環と共役している。
a1及びa2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、a1が2以上のときR101は同じでも異なっていてもよく、a2が2以上のときR102は同じでも異なっていてもよく、b1及びb2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表す。b1が2以上のときR103は同じでも異なっていてもよく、R103は互いに連結して環を形成してもよく、b2が2以上のときR104は同じでも異なっていてもよく、R104は互いに連結して環を形成してもよい。b1及びb2が共に1以上のとき、R103とR104が連結して環を形成してもよい。dは0以上の整数を表す。
Figure 2012033443
一般式(15)において、Za、Zb及びZcはそれぞれ独立に、5又は6員環を形成しうる非金属原子群を表し、それぞれ独立に酸性基を有していてもよい。cは0又は1を表す。 In the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable to use a combination of the dye having the specific adsorption equilibrium constant and the metal complex dye, and it is preferable to include the following metal complex dye in combination.

Mz (LL 11 ) m 11 (LL 12 ) m 12 (X) m 13 · DI General formula (13)

In the general formula (13), Mz represents a metal atom, LL 11 is a bidentate or tridentate ligand represented by the following general formula (14), and LL 12 is represented by the following general formula (15). Are bidentate or tridentate ligands.
X is an acyloxy group, an acylthio group, a thioacyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a thiocarbamate group, a dithiocarbamate group, a thiocarbonate group, a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, an acyl group, a thiocyanate group, A monodentate or bidentate ligand coordinated by a group selected from the group consisting of an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, or a halogen atom Represents a monodentate or bidentate ligand consisting of carbonyl, dialkyl ketone, 1,3-diketone, carbonamide, thiocarbonamide or thiourea.
m11 represents an integer of 0 to 3, when m11 is 2 or more, LL 11 may be the same or different. m12 represents an integer of 0 to 3, when m12 is 2, LL 12 may be the same or different. However, at least one of m11 and m12 is an integer of 1 or more.
m13 represents an integer of 0 to 2, and when m13 is 2, Xs may be the same or different, and Xs may be linked together.
DI represents a counter ion in the general formula (13) when a counter ion is necessary to neutralize the charge.
Figure 2012033443
In the general formula (14), R 101 and R 102 each independently represent a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxamic acid group, a phosphoryl group, or a phosphonyl group. R 103 and R 104 each independently represent a substituent, and R 105 and R 106 each independently represent an aryl group or a heterocyclic group. d1 and d2 each represents an integer of 0 or more.
L 1 and L 2 are each independently a substituted or unsubstituted ethenylene group and / or ethynylene group, and are conjugated to a pyridine ring to which L 1 and L 2 are bonded.
a1 and a2 each independently represent an integer of 0 to 3, R 101 may be the same or different when a1 is 2 or more, and R 102 may be the same or different when a2 is 2 or more, b1 And b2 each independently represents an integer of 0 to 3. When b1 is 2 or more, R 103 may be the same or different, R 103 may be linked to each other to form a ring, and when b2 is 2 or more, R 104 may be the same or different. 104 may be connected to each other to form a ring. When b1 and b2 are both 1 or more, may be linked to form a ring R 103 and R 104 are. d represents an integer of 0 or more.
Figure 2012033443
In the general formula (15), Za, Zb and Zc each independently represent a nonmetallic atom group capable of forming a 5- or 6-membered ring, and may each independently have an acidic group. c represents 0 or 1;

一般式(13)で表される化合物は分子内に少なくとも1つの酸性吸着基を有し、LL、LLの少なくとも1方が当該酸性吸着基を有することが好ましく、LLが当該酸性吸着基を有する方が電子供与性置換基の影響を受けないためより好ましい。具体的な酸性基及びその好ましい範囲については、一般式(1)で述べたものと同様である。 The compound represented by the general formula (13) has at least one acidic adsorption group in the molecule, and at least one of LL 1 and LL 2 preferably has the acidic adsorption group, and LL 2 has the acidic adsorption group. It is more preferable to have a group because it is not affected by the electron-donating substituent. Specific acidic groups and preferred ranges thereof are the same as those described in the general formula (1).

・金属原子Mz
Mzは金属原子を表す。Mzは好ましくは4配位または6配位が可能な金属であり、より好ましくはRu、Fe、Os、Cu、W、Cr、Mo、Ni、Pd、Pt、Co、Ir、Rh、Re、Mn又はZnである。特に好ましくは、Ru、Os、Zn又はCuであり、最も好ましくはRuである。
・ Metal atom Mz
Mz represents a metal atom. Mz is preferably a metal capable of tetracoordinate or hexacoordinate, and more preferably Ru, Fe, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, Rh, Re, Mn Or it is Zn. Particularly preferred is Ru, Os, Zn or Cu, and most preferred is Ru.

・配位子LL11
配位子LL11は、上記一般式(14)により表される2座または3座の配位子である
一般式(14)中のR101及びR102はそれぞれ独立に酸性基を表し、例えばカルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキサム酸基(好ましくは炭素原子数1〜20のヒドロキサム酸基、例えば、―CONHOH、―CONCHOH等)、ホスホリル基(例えば―OP(O)(OH)等)及びホスホニル基(例えば―P(O)(OH)等)が挙げられ、好ましくはカルボキシル基、ホスホニル基であり、より好ましくはカルボキシル基が挙げられる。R21およびR22はピリジン環上のどの炭素原子に置換してもよい。
Ligand LL 11
The ligand LL 11 is a bidentate or tridentate ligand represented by the general formula (14). R 101 and R 102 in the general formula (14) each independently represents an acidic group, A carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxamic acid group (preferably a hydroxamic acid group having 1 to 20 carbon atoms, for example, —CONHOH, —CONCH 3 OH, etc.), a phosphoryl group (for example, —OP (O) (OH 2 ) and a phosphonyl group (for example, —P (O) (OH) 2 etc.), preferably a carboxyl group and a phosphonyl group, more preferably a carboxyl group. R 21 and R 22 may be substituted on any carbon atom on the pyridine ring.

式中、R103、R104はそれぞれ独立に置換基を表し、好ましくはアルキル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘプチル、1−エチルペンチル、ベンジル、2−エトキシエチル、1−カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル等)、アリール基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリール基、例えば、フェニル、1−ナフチル、4−メトキシフェニル、2−クロロフェニル、3−メチルフェニル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素原子数2〜20のヘテロ環基、例えば、2−ピリジル、4−ピリジル、2−イミダゾリル、2−ベンゾイミダゾリル、2−チアゾリル、2−オキサゾリル等)、アルコキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1−ナフチルオキシ、3−メチルフェノキシ、4−メトキシフェノキシ等)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2−エチルヘキシルオキシカルボニル等)、アミノ基(好ましくは炭素原子数0〜20のアミノ基、例えば、アミノ、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N−エチルアミノ、アニリノ等)、スルホンアミド基(好ましくは炭素原子数0〜20のスルホンアミド基、例えば、N,N−ジメチルスルホンアミド、N−フェニルスルホンアミド等)、アシルオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素原子数1〜20のカルバモイル基、例えば、N,N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、シアノ基、又はハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、シアノ基又はハロゲン原子であり、特に好ましくはアルキル基、アルケニル基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基又はシアノ基である。 In the formula, R 103 and R 104 each independently represent a substituent, preferably an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1 -Ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.), alkenyl groups (preferably alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms such as vinyl, allyl, oleyl etc.), alkynyl groups (preferably carbon atoms) C2-C20 alkynyl groups such as ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl, etc., cycloalkyl groups (preferably C3-C20 cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc.) ), An aryl group (preferably having 6 to 26 carbon atoms) A reel group such as phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, 3-methylphenyl and the like, a heterocyclic group (preferably a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, such as 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-imidazolyl, 2-benzimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl, etc.), an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy, etc.) An aryloxy group (preferably an aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms such as phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy, etc.), an alkoxycarbonyl group (preferably having 2 to 2 carbon atoms) 20 alkoxycarbonyl groups such as ethoxycarbonyl 2-ethylhexyloxycarbonyl, etc.), amino group (preferably an amino group having 0-20 carbon atoms, such as amino, N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethylamino, anilino, etc.), sulfone An amide group (preferably a sulfonamido group having 0 to 20 carbon atoms, such as N, N-dimethylsulfonamide, N-phenylsulfonamide, etc.), an acyloxy group (preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, for example, , Acetyloxy, benzoyloxy and the like), a carbamoyl group (preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl etc.), an acylamino group (preferably having 1 to 1 carbon atoms). 20 acylamino groups such as acetylamino, benzoylamino, etc. ), A cyano group, or a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc.), more preferably an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxy group. A carbonyl group, an amino group, an acylamino group, a cyano group or a halogen atom, particularly preferably an alkyl group, an alkenyl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group or a cyano group.

配位子LL11がアルキル基、アルケニル基等を含むとき、これらは直鎖状でも分岐状でもよく、置換されていても無置換でもよい。また配位子LL11がアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても無置換でもよい。 When the ligand LL 11 comprises an alkyl group, an alkenyl group or the like, it may be be linear or branched and may be unsubstituted substituted. The ligand LL 11 aryl group, when containing heterocyclic group, they may be a condensed ring may be monocyclic or be unsubstituted substituted.

一般式(14)中、R105及びR106はそれぞれ独立に、アルキル基、1つ以上の置換もしくは無置換の芳香族基(好ましくは炭素原子数6〜30の芳香族基、例えば、フェニル、置換フェニル、ナフチル、置換ナフチル等)及び/又は1つ以上の置換もしくは無置換のヘテロ環基(好ましくは炭素原子数1〜30のヘテロ環基、例えば、2−チエニル、2−ピロリル、2−イミダゾリル、1−イミダゾリル、4−ピリジル、3−インドリル)であり、好ましくは1〜3個の電子供与基を有するヘテロ環基であり、より好ましくはチエニルが挙げられる。該電子供与基はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基またはヒドロキシル基であるのが好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基またはヒドロキシル基であるのがより好ましく、アルキル基であるのが特に好ましい。R105とR106は同じであっても異なっていてもよいが、同じであるのが好ましい。 In the general formula (14), R 105 and R 106 are each independently an alkyl group, one or more substituted or unsubstituted aromatic groups (preferably an aromatic group having 6 to 30 carbon atoms, such as phenyl, Substituted phenyl, naphthyl, substituted naphthyl, etc.) and / or one or more substituted or unsubstituted heterocyclic groups (preferably having 1 to 30 carbon atoms, such as 2-thienyl, 2-pyrrolyl, 2- Imidazolyl, 1-imidazolyl, 4-pyridyl, 3-indolyl), preferably a heterocyclic group having 1 to 3 electron-donating groups, more preferably thienyl. The electron donating group is preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, an acylamino group or a hydroxyl group, and is preferably an alkyl group, an alkoxy group, an amino group or a hydroxyl group. Is more preferable, and an alkyl group is particularly preferable. R 105 and R 106 may be the same or different, but are preferably the same.

105とR106は、直接ジピリジン環に結合していてもよい。R105とR106は、L及び/又はLを介してジピリジン環に結合していてもよい。
ここでL及びLはそれぞれ独立に、置換若しくは無置換のエテニレン基及び/又はエチニレン基からなる共役鎖を表す。L及びLはそれぞれが結合しているピリジン環と共役している。エテニレン基が置換基を有する場合、該置換基はアルキル基であるのが好ましく、メチルであるのがより好ましい。L及びLはそれぞれ独立に、炭素原子数2〜6個の共役鎖であるのが好ましく、エテニレン、ブタジエニレン、エチニレン、ブタジイニレン、メチルエテニレン又はジメチルエテニレンがより好ましく、エテニレン又はブタジエニレンが特に好ましく、エテニレンが最も好ましい。LとLは同じであっても異なっていてもよいが、同じであるのが好ましい。なお、共役鎖が炭素―炭素二重結合を含む場合、各二重結合はトランス体であってもシス体であってもよく、これらの混合物であってもよい。d1およびd2はそれぞれ独立に0以上の整数を表し。0〜5の整数であることが好ましく、1〜3の整数であることがより好ましい。d1が2以上のときは、Lは同一でも異なっていてもよい。d2が2以上のときは、Lは同一でも異なっていてもよい。
R 105 and R 106 may be directly bonded to the dipyridine ring. R 105 and R 106 may be bonded to the dipyridine ring via L 1 and / or L 2 .
Here, L 1 and L 2 each independently represent a conjugated chain composed of a substituted or unsubstituted ethenylene group and / or an ethynylene group. L 1 and L 2 are each conjugated to the pyridine ring to which they are bonded. When the ethenylene group has a substituent, the substituent is preferably an alkyl group, and more preferably methyl. L 1 and L 2 are each independently preferably a conjugated chain having 2 to 6 carbon atoms, more preferably ethenylene, butadienylene, ethynylene, butadienylene, methylethenylene or dimethylethenylene, particularly ethenylene or butadienylene. Preferably, ethenylene is most preferred. L 1 and L 2 may be the same or different, but are preferably the same. When the conjugated chain contains a carbon-carbon double bond, each double bond may be a trans isomer, a cis isomer, or a mixture thereof. d1 and d2 each independently represents an integer of 0 or more. It is preferably an integer of 0 to 5, and more preferably an integer of 1 to 3. If d1 is 2 or more, L 1 may be the same or different. When d2 is 2 or more, L 2 may be the same or different.

d3は0以上の整数であり、好ましくは0または1であり、より好ましくは1である。a1及びa2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表す。a1が2以上のときR101は同じでも異なっていてもよく、a2が2以上のときR102は同じでも異なっていてもよい。a1は0又は1であるのが好ましく、a2は0〜2の整数であるのが好ましい。特に、d3が0のときa2は1又は2であるのが好ましく、d3が1のときa2は0又は1であるのが好ましい。a1とa2の和は0〜2の整数であるのが好ましい。 d3 is an integer of 0 or more, preferably 0 or 1, and more preferably 1. a1 and a2 each independently represent an integer of 0 to 3. a1 is R 101 when 2 or more may be the same or different, a2 is 2 or more when R 102 may be the same or different. a1 is preferably 0 or 1, and a2 is preferably an integer of 0 to 2. In particular, when d3 is 0, a2 is preferably 1 or 2, and when d3 is 1, a2 is preferably 0 or 1. The sum of a1 and a2 is preferably an integer of 0-2.

b1及びb2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、0〜2の整数であるのが好ましい。b1が2以上のとき、R103は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。b2が2以上のとき、R104は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。またb1及びb2がともに1以上のとき、R103とR104が連結して環を形成していてもよい。形成する環の好ましい例としては、ベンゼン環、ピリジン環、チオフェン環、ピロール環、シクロヘキサン環、シクロペンタン環等が挙げられる。 b1 and b2 each independently represent an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2. When b1 is 2 or more, R 103 may be the same or different and may be connected to each other to form a ring. When b2 is 2 or more, R 104 may be the same or different, and may be connected to each other to form a ring. When b1 and b2 are both 1 or more, R 103 and R 104 may be linked to form a ring. Preferable examples of the ring to be formed include a benzene ring, a pyridine ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a cyclohexane ring, a cyclopentane ring and the like.

a1とa2の和が1以上であって、配位子LL11が酸性基を少なくとも1個有するときは、一般式(13)中のm11は2または3であるのが好ましく、2であるのがより好ましい。 A is the sum of a1 and a2 is 1 or more, when the ligand LL 11 is having at least one acidic group, m11 in formula (13) is preferably 2 or 3, the two Is more preferable.

一般式(13)における配位子LL11は、下記一般式(16−1)、(16−2)又は(16−3)で表されるものが好ましい。 Ligand LL 11 in the general formula (13), the following general formula (16-1), (16-2) or (16-3) is preferably one represented by.

Figure 2012033443
Figure 2012033443

上記一般式(16−1)〜(16−3)中、R101〜R104、a1、a2、b1、b2及びd3は一般式(14)におけるものと同義である。 In the general formulas (16-1) to (16-3), R 101 to R 104 , a1, a2, b1, b2, and d3 have the same meanings as those in the general formula (14).

一般式(16−2)中、R107は酸性基を表し、好ましくはカルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキサム酸基、ホスホリル基およびホスホニル基であり、より好ましくはカルボキシル基またはホスホリル基であり、特に好ましくはカルボキシル基である。 In General Formula (16-2), R 107 represents an acidic group, preferably a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxamic acid group, a phosphoryl group, or a phosphonyl group, more preferably a carboxyl group or a phosphoryl group. Yes, particularly preferably a carboxyl group.

一般式(16−2)中、R108は置換基を表し、好ましくはアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基又はアシルアミノ基であり、より好ましくはアルキル基、アルコキシ基、アミノ基またはアシルアミノ基である。 In the general formula (16-2), R 108 represents a substituent, preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group or an acylamino group, more preferably An alkyl group, an alkoxy group, an amino group, or an acylamino group;

一般式(16−1)及び(16−2)中、R121〜R124はそれぞれ独立に、水素、アルキル基、アルケニル基又はアリール基を表す。R121〜R124の好ましい例は、一般式(14)における上記R103及びR104の好ましい例と同様である。R121〜R124はさらに好ましくは、アルキル基又はアリール基であり、より好ましくはアルキル基である。R121〜R124がアルキル基である場合はさらに置換基を有していてもよく、該置換基としてはアルコキシ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基またはカルボンアミド基が好ましく、アルコキシ基が特に好ましい。R121とR122並びにR123とR124はそれぞれ互いに連結して環を形成していてもよい。形成する環としてはピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、又はモルホリン環等が好ましい。 In general formulas (16-1) and (16-2), R 121 to R 124 each independently represent hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. Preferred examples of R 121 to R 124 are the same as the preferred examples of R 103 and R 104 in formula (14). R 121 to R 124 are more preferably an alkyl group or an aryl group, and more preferably an alkyl group. When R 121 to R 124 are alkyl groups, they may further have a substituent, and the substituent is preferably an alkoxy group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group or a carbonamido group, and particularly preferably an alkoxy group. R 121 and R 122 and R 123 and R 124 may be connected to each other to form a ring. As the ring to be formed, a pyrrolidine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, a morpholine ring or the like is preferable.

一般式(16−1)〜(16−2)中、R125及びR126はそれぞれ独立に置換基を表し、好ましくはアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基又はヒドロキシル基であり、より好ましくはアルキル基、アルコキシ基、アミノ基またはアシルアミノ基であり、特に好ましくはアルキル基である。
一般式(16−3)中、R127及びR128は、好ましくはアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基又はヒドロキシル基であり、より好ましくはアルキル基、アルコキシ基、アミノ基またはアシルアミノ基であり、特に好ましくはアルキル基である。
In general formulas (16-1) to (16-2), R 125 and R 126 each independently represent a substituent, preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, or an aryloxy group. , An amino group, an acylamino group or a hydroxyl group, more preferably an alkyl group, an alkoxy group, an amino group or an acylamino group, and particularly preferably an alkyl group.
In the general formula (16-3), R 127 and R 128 are preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, an acylamino group, or a hydroxyl group, and more An alkyl group, an alkoxy group, an amino group or an acylamino group is preferable, and an alkyl group is particularly preferable.

一般式(16−2)中、a3は0〜3の整数を表し、好ましくは0〜2の整数を表す。nが0のときa3は1又は2であるのが好ましく、nが1のときa3は0または1であるのが好ましい。a3が2以上のときR107は同じでも異なっていてもよい。 In general formula (16-2), a3 represents the integer of 0-3, Preferably the integer of 0-2 is represented. When n is 0, a3 is preferably 1 or 2, and when n is 1, a3 is preferably 0 or 1. a3 is the R 107 when two or more may be the same or different.

一般式(16−1)及び(16−2)中、d1及びd2はそれぞれ独立に0〜4の整数を表す。d1が1以上のときR125は、R121及び/又はR122と連結して環を形成していてもよい。形成される環はピペリジン環又はピロリジン環であるのが好ましい。d1が2以上のときR125は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。d2が1以上のときR126は、R123及び/又はR124と連結して環を形成していてもよい
形成される環はピペリジン環又はピロリジン環であるのが好ましい。d2が2以上のときR126は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。
In general formulas (16-1) and (16-2), d1 and d2 each independently represents an integer of 0 to 4. When d1 is 1 or more, R 125 may be linked to R 121 and / or R 122 to form a ring. The ring formed is preferably a piperidine ring or a pyrrolidine ring. When d1 is 2 or more, R 125 may be the same or different, and may be linked to each other to form a ring. When d2 is 1 or more, R 126 may be linked to R 123 and / or R 124 to form a ring. The ring formed is preferably a piperidine ring or a pyrrolidine ring. When d2 is 2 or more, R 126 may be the same or different, and may be linked to each other to form a ring.

・配位子LL12
一般式(13)中、LL12は上記一般式(15)で表される2座又は3座の配位子を表す。
一般式(15)中、Za、Zb及びZcはそれぞれ独立に、5員環又は6員環を形成しうる非金属原子群を表す。形成される5員環又は6員環は置換されていても無置換でもよく、単環でも縮環していてもよい。Za、Zb及びZcは炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子及び/又はハロゲン原子で構成されることが好ましく、芳香族環を形成するのが好ましい。5員環の場合はイミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環又はトリアゾール環を形成するのが好ましく、6員環の場合はピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環又はピラジン環を形成するのが好ましい。なかでもイミダゾール環又はピリジン環がより好ましい。
一般式(15)中、cは0または1を表す。cは0であるのが好ましく、LL12は2座配位子であるのが好ましい。
Ligand LL 12
In General Formula (13), LL 12 represents a bidentate or tridentate ligand represented by General Formula (15).
In General Formula (15), Za, Zb, and Zc each independently represent a nonmetallic atom group that can form a 5-membered ring or a 6-membered ring. The formed 5-membered or 6-membered ring may be substituted or unsubstituted, and may be monocyclic or condensed. Za, Zb and Zc are preferably composed of a carbon atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom and / or a halogen atom, and preferably form an aromatic ring. In the case of a 5-membered ring, an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring or a triazole ring is preferably formed. In the case of a 6-membered ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring or a pyrazine ring is preferably formed. Of these, an imidazole ring or a pyridine ring is more preferable.
In general formula (15), c represents 0 or 1. c is preferably 0, and LL 12 is preferably a bidentate ligand.

配位子LL12は、下記一般式(17−1)〜(17−8)のいずれかにより表されるのが好ましく、一般式(17−1)、(17−2)、(17−4)又は(17−6)により表されるのがより好ましく、一般式(17−1)又は(17−2)により表されるのが特に好ましく、一般式(17−1)により表されるのが最も好ましい。 Ligand LL 12 is preferably represented by any of the following general formula (17-1) - (17-8), the formula (17-1), (17-2), (17-4 ) Or (17-6), more preferably represented by formula (17-1) or (17-2), and represented by formula (17-1). Is most preferred.

Figure 2012033443
なお、一般式(17−1)〜(17−8)中のR151〜R166は図示の都合上1つのピリジン環に置換したように描写しているが、その環上にあっても、あるいは図示されたものとは異なる環上に結合してもよい。好ましくは、N原子を基準としてパラ位となるように置換した態様が挙げられる、
Figure 2012033443
In the general formulas (17-1) to (17-8), R 151 to R 166 are depicted as substituted with one pyridine ring for the convenience of illustration, but even on the ring, Alternatively, it may be bonded on a ring different from that shown. Preferably, an embodiment in which substitution is made to be in the para position with respect to the N atom can be mentioned,

一般式(17−1)〜(17−8)中、R151〜R158はそれぞれ独立に酸性基を表す。R151〜R158は、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキサム酸基(好ましくは炭素原子数1〜20のヒドロキサム酸基、例えば―CONHOH、―CONCHOH等)、ホスホリル基(例えば―OP(O)(OH)等)又はホスホニル基(例えば―P(O)(OH)等)を表す。R151〜R158は、好ましくはカルボキシル基、ホスホリル基又はホスホニル基等、さらに好ましくはカルボキシル基又はホスホニル基であり、より好ましくはカルボキシル基である。 In general formulas (17-1) to (17-8), R 151 to R 158 each independently represent an acidic group. R 151 to R 158 are, for example, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxamic acid group (preferably a hydroxamic acid group having 1 to 20 carbon atoms, such as —CONHOH, —CONCH 3 OH, etc.), a phosphoryl group ( For example, —OP (O) (OH) 2 etc.) or a phosphonyl group (eg —P (O) (OH) 2 etc.) is represented. R 151 to R 158 are preferably a carboxyl group, a phosphoryl group, or a phosphonyl group, more preferably a carboxyl group or a phosphonyl group, and more preferably a carboxyl group.

一般式(17−1)〜(17−8)中、R159〜R166はそれぞれ独立に置換基を表し、好ましくはアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシル基、スルホンアミド基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、シアノ基またはハロゲン原子であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基またはハロゲン原子であり、特に好ましくはアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基またはアシルアミノ基である。 In general formulas (17-1) to (17-8), R 159 to R 166 each independently represent a substituent, preferably an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, or an alkoxy group. , Aryloxy group, alkoxycarbonyl group, amino group, acyl group, sulfonamido group, acyloxy group, carbamoyl group, acylamino group, cyano group or halogen atom, more preferably alkyl group, alkenyl group, aryl group, heterocyclic ring Group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, amino group, acylamino group or halogen atom, particularly preferably alkyl group, alkenyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, amino group or acylamino group.

一般式(17−1)〜(17−8)中、R167〜R171はそれぞれ独立に水素原子、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基を表し。好ましくは、脂肪族基、芳香族基であり。より好ましくはカルボキシル基を有する脂肪族基である。配位子LLがアルキル基、アルケニル基等を含むとき、それらは直鎖状でも分岐状でもよく、置換されていても無置換でもよい。また、LLがアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても無置換でもよい。 In general formulas (17-1) to (17-8), R 167 to R 171 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. Of these, an aliphatic group and an aromatic group are preferable. More preferably, it is an aliphatic group having a carboxyl group. When the ligand LL 2 contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, they may be linear or branched and may be unsubstituted substituted. Further, LL 2 is an aryl group, when containing heterocyclic group, they may be a condensed ring may be monocyclic or unsubstituted substituted.

一般式(17−1)〜(17−8)中、R151〜R166は環上のどの位置に結合していてもよい。またe1〜e6はそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、好ましくは0〜2の整数を表す。より好ましくは1または2である。e7及びe8はそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、好ましくは0〜3の整数を表す。より好ましくは1〜3の整数である。e9〜e12及びe15はそれぞれ独立に0〜6の整数を表し、e13、e14及びe16はそれぞれ独立に0〜4の整数を表す。e9〜e16はそれぞれ独立に0〜3の整数であるのが好ましい。 In the general formulas (17-1) to (17-8), R 151 to R 166 may be bonded to any position on the ring. E1 to e6 each independently represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2. More preferably, it is 1 or 2. e7 and e8 each independently represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 3. More preferably, it is an integer of 1 to 3. e9 to e12 and e15 each independently represents an integer of 0 to 6, and e13, e14 and e16 each independently represents an integer of 0 to 4. e9 to e16 are each independently preferably an integer of 0 to 3.

e1〜e8が2以上のとき、R151〜R158はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、e9〜e16が2以上のとき、R159〜R166はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。 When e1 to e8 is 2 or more, R 151 to R 158 may be the same or different. When e9 to e16 is 2 or more, R 159 to R 166 may be the same or different and are connected to each other. To form a ring.

・配位子X
配位子Xは、アシルオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ、サリチル酸、グリシルオキシ、N,N−ジメチルグリシルオキシ、オキザリレン(―OC(O)C(O)O―)等)、アシルチオ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルチオ基、例えば、アセチルチオ、ベンゾイルチオ等)、チオアシルオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のチオアシルオキシ基、例えば、チオアセチルオキシ基(CHC(S)O―)等))、チオアシルチオ基(好ましくは炭素原子数1〜20のチオアシルチオ基、例えば、チオアセチルチオ(CHC(S)S―)、チオベンゾイルチオ(PhC(S)S―)等))、アシルアミノオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルアミノオキシ基、例えば、N−メチルベンゾイルアミノオキシ(PhC(O)N(CH)O―)、アセチルアミノオキシ(CHC(O)NHO―)等))、チオカルバメート基(好ましくは炭素原子数1〜20のチオカルバメート基、例えば、N,N−ジエチルチオカルバメート等)、ジチオカルバメート基(好ましくは炭素原子数1〜20のジチオカルバメート基、例えば、N−フェニルジチオカルバメート、N,N−ジメチルジチオカルバメート、N,N−ジエチルジチオカルバメート、N,N−ジベンジルジチオカルバメート等)、チオカルボネート基(好ましくは炭素原子数1〜20のチオカルボネート基、例えば、エチルチオカルボネート等)、ジチオカルボネート(好ましくは炭素原子数1〜20のジチオカルボネート、例えば、エチルジチオカルボネート(COC(S)S―)等)、トリチオカルボネート基(好ましくは炭素原子数1〜20のトリチオカルボネート基、例えば、エチルトリチオカルボネート(CSC(S)S−)等)、アシル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシル基、例えば、アセチル、ベンゾイル等)、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基、アルキルチオ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、例えばメタンチオ、エチレンジチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素原子数6〜20のアリールチオ基、例えば、ベンゼンチオ、1,2−フェニレンジチオ等)、アルコキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルコキシ基、例えばメトキシ等)及びアリールオキシ基(好ましくは炭素原子数6〜20のアリールオキシ基、例えばフェノキシ、キノリン−8−ヒドロキシル等)からなる群から選ばれた基で配位された1座又は2座の配位子、若しくはハロゲン原子(好ましくは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、カルボニル(…CO)、ジアルキルケトン(好ましくは炭素原子数3〜20のジアルキルケトン、例えばアセトン((CHCO…)等)、1,3−ジケトン(好ましくは炭素原子数3〜20の1,3−ジケトン、例えば、アセチルアセトン(CHC(O…)CH=C(O―)CH)、トリフルオロアセチルアセトン(CFC(O…)CH=C(O―)CH)、ジピバロイルメタン(tCC(O…)CH=C(O―)t−C)、ジベンゾイルメタン(PhC(O…)CH=C(O―)Ph)、3−クロロアセチルアセトン(CHC(O…)CCl=C(O―)CH)等)、カルボンアミド(好ましくは炭素原子数1〜20のカルボンアミド、例えば、CHN=C(CH)O―、―OC(=NH)―C(=NH)O―等)、チオカルボンアミド(好ましくは炭素原子数1〜20のチオカルボンアミド、例えば、CHN=C(CH)S―等)、またはチオ尿素(好ましくは炭素原子数1〜20のチオ尿素、例えば、NH(…)=C(S―)NH、CHN(…)=C(S―)NHCH、(CHN―C(S…)N(CH等)からなる配位子を表す。なお、「…」は配位結合を示す。
・ Ligand X
The ligand X is an acyloxy group (preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyloxy, benzoyloxy, salicylic acid, glycyloxy, N, N-dimethylglycyloxy, oxalylene (—OC (O) C (O) O-), etc.), an acylthio group (preferably an acylthio group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetylthio, benzoylthio, etc.), a thioacyloxy group (preferably a thioacyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, For example, a thioacetyloxy group (CH 3 C (S) O—) and the like)), a thioacylthio group (preferably a thioacylthio group having 1 to 20 carbon atoms, such as thioacetylthio (CH 3 C (S) S—) , Thiobenzoylthio (PhC (S) S—) and the like)), an acylaminooxy group (preferably an aryl having 1 to 20 carbon atoms) Silaminooxy group, for example, N-methylbenzoylaminooxy (PhC (O) N (CH 3 ) O—), acetylaminooxy (CH 3 C (O) NHO—), etc.)), thiocarbamate group (preferably A thiocarbamate group having 1 to 20 carbon atoms, such as N, N-diethylthiocarbamate, etc., a dithiocarbamate group (preferably a dithiocarbamate group having 1 to 20 carbon atoms, such as N-phenyldithiocarbamate, N, N-dimethyldithiocarbamate, N, N-diethyldithiocarbamate, N, N-dibenzyldithiocarbamate, etc.), a thiocarbonate group (preferably a thiocarbonate group having 1 to 20 carbon atoms, such as ethylthiocarbonate) Etc.), dithiocarbonate (preferably dithiocarbonate having 1 to 20 carbon atoms) Such as ethyl dithiocarbonate (C 2 H 5 OC (S) S—), etc., trithiocarbonate group (preferably a trithiocarbonate group having 1 to 20 carbon atoms, such as ethyl trithiocarbonate sulphonate (C 2 H 5 SC (S ) S-) and the like), an acyl group (preferably an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, e.g., acetyl, benzoyl, etc.), a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate Group, cyano group, alkylthio group (preferably an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms such as methanethio, ethylenedithio, etc.), arylthio group (preferably an arylthio group having 6 to 20 carbon atoms such as benzenethio, 1, 2 -Phenylenedithio etc.), an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as metho A monodentate or bidentate coordinated with a group selected from the group consisting of an aryloxy group (preferably an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, such as phenoxy, quinoline-8-hydroxyl, etc.) A ligand, or a halogen atom (preferably a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc.), a carbonyl (... CO), a dialkyl ketone (preferably a dialkyl ketone having 3 to 20 carbon atoms, such as acetone ((CH 3 ) 2 ). CO ...), etc.), 1,3-diketone (preferably having 3 to 20 carbon atoms 1,3-diketones, for example, acetylacetone (CH 3 C (O ...) CH = C (O-) CH 3), tri fluoro acetylacetone (CF 3 C (O ...) CH = C (O-) CH 3), dipivaloylmethane (tC 4 H 9 C (O ...) CH = C (O-) tC 4 H ), Dibenzoylmethane (PhC (O ...) CH = C (O-) Ph), 3- chloro-acetylacetone (CH 3 C (O ...) CCl = C (O-) CH 3) , etc.), carbonamido (preferably Is a carbonamide having 1 to 20 carbon atoms, such as CH 3 N═C (CH 3 ) O—, —OC (═NH) —C (═NH) O—, etc.), thiocarbonamide (preferably having carbon atoms 1-20 thiocarbonamide, such as CH 3 N═C (CH 3 ) S—, or thiourea (preferably a thiourea having 1-20 carbon atoms, such as NH (...) = C (S— ) NH 2 , CH 3 N (...) = C (S—) NHCH 3 , (CH 3 ) 2 N—C (S...) N (CH 3 ) 2, etc.) "..." indicates a coordination bond.

配位子Xは、好ましくはアシルオキシ基、オキザリレン基、チオアシルチオ基、アシルアミノオキシ基、ジチオカルバメート基、ジチオカルボネート基、トリチオカルボネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれた基で配位する配位子、あるいはハロゲン原子、カルボニル、1,3−ジケトンまたはチオ尿素からなる配位子であり、より好ましくはアシルオキシ基、アシルアミノオキシ基、ジチオカルバメート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基またはアリールチオ基からなる群から選ばれた基で配位する配位子、あるいはハロゲン原子、1,3−ジケトンまたはチオ尿素からなる配位子であり、特に好ましくはジチオカルバメート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基およびイソシアネート基からなる群から選ばれた基で配位する配位子、あるいはハロゲン原子または1,3−ジケトンからなる配位子であり、最も好ましくは、ジチオカルバメート基、チオシアネート基およびイソチオシアネート基からなる群から選ばれた基で配位する配位子、あるいは1,3−ジケトンからなる配位子である。なお配位子Xがアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキレン基等を含む場合、それらは直鎖状でも分岐状でもよく、置換されていても無置換でもよい。またアリール基、ヘテロ環基、シクロアルキル基等を含む場合、それらは置換されていても無置換でもよく、単環でも縮環していてもよい。   The ligand X is preferably an acyloxy group, an oxalylene group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a dithiocarbamate group, a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, A ligand coordinated by a group selected from the group consisting of a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, or a ligand composed of a halogen atom, carbonyl, 1,3-diketone or thiourea More preferably, the coordination is carried out by a group selected from the group consisting of acyloxy group, acylaminooxy group, dithiocarbamate group, thiocyanate group, isothiocyanate group, cyanate group, isocyanate group, cyano group or arylthio group. Child or halo A ligand consisting of a thione atom, 1,3-diketone or thiourea, particularly preferably coordinated with a group selected from the group consisting of a dithiocarbamate group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group and an isocyanate group. A ligand or a ligand comprising a halogen atom or a 1,3-diketone, most preferably a ligand coordinated by a group selected from the group consisting of a dithiocarbamate group, a thiocyanate group and an isothiocyanate group Or a ligand composed of 1,3-diketone. In addition, when the ligand X contains an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylene group or the like, these may be linear or branched, and may be substituted or unsubstituted. Moreover, when an aryl group, a heterocyclic group, a cycloalkyl group, etc. are included, they may be substituted or unsubstituted, and may be monocyclic or condensed.

・対イオンCI
一般式(1)中のCIは電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。一般に、色素が陽イオン又は陰イオンであるか、あるいは正味のイオン電荷を有するかどうかは、色素中の金属、配位子および置換基に依存する。
置換基が解離性基を有することなどにより、一般式(1)の色素は解離して負電荷を持ってもよい。この場合一般式(1)の色素全体の電荷はCIにより電気的に中性とされる。
・ Counterion CI
CI in the general formula (1) represents a counter ion when a counter ion is necessary to neutralize the charge. In general, whether a dye is a cation or an anion or has a net ionic charge depends on the metal, ligand and substituent in the dye.
The dye of the general formula (1) may be dissociated and have a negative charge because the substituent has a dissociable group. In this case, the charge of the whole dye of the general formula (1) is electrically neutralized by CI.

対イオンCIが正の対イオンの場合、例えば、対イオンCIは、無機又は有機のアンモニウムイオン(例えばテトラアルキルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオン等)、アルカリ金属イオン又はプロトンである。
対イオンCIが負の対イオンの場合、例えば、対イオンCIは、無機陰イオンでも有機陰イオンでもよい。例えば、ハロゲン陰イオン(例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等)、置換アリールスルホン酸イオン(例えばp−トルエンスルホン酸イオン、p−クロロベンゼンスルホン酸イオン等)、アリールジスルホン酸イオン(例えば1,3−ベンゼンジスルホン酸イオン、1,5−ナフタレンジスルホン酸イオン、2,6−ナフタレンジスルホン酸イオン等)、アルキル硫酸イオン(例えばメチル硫酸イオン等)、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロホスフェートイオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン等が挙げられる。さらに電荷均衡対イオンとして、イオン性ポリマーあるいは色素と逆電荷を有する他の色素を用いてもよく、金属錯イオン(例えばビスベンゼン−1,2−ジチオラトニッケル(III)等)も使用可能である。
When the counter ion CI is a positive counter ion, for example, the counter ion CI is an inorganic or organic ammonium ion (for example, tetraalkylammonium ion, pyridinium ion, etc.), an alkali metal ion, or a proton.
When the counter ion CI is a negative counter ion, for example, the counter ion CI may be an inorganic anion or an organic anion. For example, halogen anions (eg, fluoride ions, chloride ions, bromide ions, iodide ions, etc.), substituted aryl sulfonate ions (eg, p-toluene sulfonate ions, p-chlorobenzene sulfonate ions, etc.), aryl disulfones Acid ion (for example, 1,3-benzenedisulfonic acid ion, 1,5-naphthalenedisulfonic acid ion, 2,6-naphthalenedisulfonic acid ion, etc.), alkyl sulfate ion (for example, methyl sulfate ion, etc.), sulfate ion, thiocyanate ion Perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, picrate ion, acetate ion, trifluoromethanesulfonate ion and the like. Furthermore, as the charge balance counter ion, an ionic polymer or another dye having a charge opposite to that of the dye may be used, and a metal complex ion (for example, bisbenzene-1,2-dithiolatonickel (III)) can also be used. is there.

・酸性基(結合基)については、上記特定の吸着平衡定数を有する色素のときと同様であり、その好ましい範囲も同じである。 The acidic group (binding group) is the same as that of the dye having the specific adsorption equilibrium constant, and the preferred range is also the same.

本発明で用いる一般式(13)で表される構造を有する色素の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記具体例における色素がプロトン解離性基を有する配位子を含む場合、該配位子は必要に応じて解離しプロトンを放出してもよい。

Figure 2012033443
Figure 2012033443
Although the specific example of the pigment | dye which has a structure represented by General formula (13) used by this invention is shown below, this invention is not limited to these. In addition, when the pigment | dye in the following specific example contains the ligand which has a proton dissociable group, this ligand may dissociate as needed and may discharge | release a proton.
Figure 2012033443
Figure 2012033443

一般式(13)で表される色素の合成方法は後記実施例に記載の方法を参照することができ、それに基づき常法を適宜適用することにより合成することができる。また、J.Am.Chem.Soc.,121,4047(1999)、Can.J.Chem.,75,318(1997)、Inorg.Chem.,27,4007(1988)等の文献および文献中に引用された方法を参考にして合成でき、ここに記載された色素及び方法を本明細書に引用する。また、特開2001−291534号公報、国際公開2007/091525号パンフレットに記載の情報を参照することもでき、ここに記載された色素及び方法を本明細書に引用する。   The method of synthesizing the dye represented by the general formula (13) can be referred to the method described in Examples below, and can be synthesized by appropriately applying a conventional method based thereon. In addition, J.H. Am. Chem. Soc. 121, 4047 (1999), Can. J. et al. Chem. , 75, 318 (1997), Inorg. Chem. 27, 4007 (1988), etc. and the methods cited in the literature, and the dyes and methods described herein are cited in this specification. Information described in JP 2001-291534 A and WO 2007/091525 can also be referred to, and the dyes and methods described herein are cited in this specification.

一般式(13)の構造を有する色素は、溶液における極大吸収波長が、好ましくは300〜1000nmの範囲であり、より好ましくは350〜950nmの範囲であり、特に好ましくは370〜900nmの範囲である。   In the dye having the structure of the general formula (13), the maximum absorption wavelength in the solution is preferably in the range of 300 to 1000 nm, more preferably in the range of 350 to 950 nm, and particularly preferably in the range of 370 to 900 nm. .

本発明において前記一般式(13)で表される色素の含有量は特に限定されないが、半導体微粒子1gに対して、0.001〜1ミリモルであることが好ましく、0.1〜0.5ミリモルであることがより好ましい。上記下限値以上とすることで、半導体における増感効果を十分に得ることができ、上記上限値以下とすることで色素の脱着による増感効果の低減を抑制することができる。なお、本発明においては上記一般式(13)で表される色素を2種以上用いてもよい。   In the present invention, the content of the dye represented by the general formula (13) is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 1 mmol, and preferably 0.1 to 0.5 mmol with respect to 1 g of the semiconductor fine particles. It is more preferable that By setting it as the said lower limit or more, the sensitization effect in a semiconductor can fully be acquired, and the reduction of the sensitization effect by desorption of a pigment | dye can be suppressed by setting it as the said upper limit or less. In the present invention, two or more dyes represented by the general formula (13) may be used.

本発明において前記特定の吸着平衡定数を有する色素の量(S)は、後記一般式(13)で表される金属錯体色素の量(R)との関係で添加量を調節することが好ましい。具体的にモル比においてS/Rが0.01〜1であることが好ましく、0.05〜0.5であることがより好ましく、0.08〜0.12であることが特に好ましい。このような範囲で用いることにより、後述する前記特有の吸着平衡定数を有する色素が機能的に作用し好ましい。   In the present invention, the amount (S) of the dye having the specific adsorption equilibrium constant is preferably adjusted in relation to the amount (R) of the metal complex dye represented by the following general formula (13). Specifically, in terms of molar ratio, S / R is preferably from 0.01 to 1, more preferably from 0.05 to 0.5, and particularly preferably from 0.08 to 0.12. By using in such a range, the pigment | dye which has the said specific adsorption equilibrium constant mentioned later acts functionally and is preferable.

一般式(1)で表される色素の吸収最大波長(Sw)と一般式(13)で表される色素の吸収最大波長(Rw)との差(Rw−Sw)は150〜800nmであることが好ましく、300〜700nmであることがより好ましい。このような領域に吸収最大波長を有することにより、後記一般式(13)で表される色素との組合せにおいて、太陽電池として有用な可視光を中心とした光による一層高い効率の光電変化が可能となる。   The difference (Rw−Sw) between the absorption maximum wavelength (Sw) of the dye represented by the general formula (1) and the absorption maximum wavelength (Rw) of the dye represented by the general formula (13) is 150 to 800 nm. Is preferable, and it is more preferable that it is 300-700 nm. By having a maximum absorption wavelength in such a region, it is possible to perform a more efficient photoelectric change by light centered on visible light useful as a solar cell in combination with the dye represented by the general formula (13) described later. It becomes.

上記特定の吸着平衡定数を有する色素は、上記一般式(13)で表される化合物と組み合わせて用い、複合増感色素として光電変換素子に適用することが特に好ましい。このようにすることで、上述したチタニア表面への高い平衡定数をもつ色素の効果が好適に発揮され、素子中に存在するI3 や水分子の酸化チタンへの接近を抑制し、一般式(13)で表される金属錯体色素の良好な吸着状態を維持し、その光電変換効果を効果的に発揮されるものと考えられる。つまり、一般式(1)の色素が好適に働き、高い光電変換効率を維持して、高耐久性を実現することができる。 The dye having the specific adsorption equilibrium constant is particularly preferably used in combination with the compound represented by the general formula (13) and applied to a photoelectric conversion element as a composite sensitizing dye. By doing so, the effect of the above-described dye having a high equilibrium constant on the titania surface is suitably exhibited, suppressing the access of I 3 and water molecules present in the device to titanium oxide, and the general formula It is thought that the good adsorption state of the metal complex dye represented by (13) is maintained and the photoelectric conversion effect is effectively exhibited. That is, the dye of the general formula (1) works favorably, maintains high photoelectric conversion efficiency, and can realize high durability.

[電荷移動体層]
本実施形態の光電変換素子に用いられる電荷移動体層には、電解質組成物からなる層が適用できる。その酸化還元対として、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。
ヨウ素塩のカチオンは5員環又は6員環の含窒素芳香族カチオンであるのが好ましい。特に、一般式(2)により表される化合物がヨウ素塩でない場合は、WO95/18456号、特開平8−259543号、電気化学,第65巻,11号,923頁(1997年)等に記載されているピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等のヨウ素塩を併用するのが好ましい。
光電変換素子に使用される電解質組成物中には、ヘテロ環4級塩化合物と共にヨウ素を含有するのが好ましい。ヨウ素の含有量は電解質組成物全体に対して0.1〜20質量%であるのが好ましく、0.5〜5質量%であるのがより好ましい。
[Charge transfer layer]
A layer made of an electrolyte composition can be applied to the charge transfer layer used in the photoelectric conversion element of this embodiment. As the redox pair, for example, 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.
The cation of the iodine salt is preferably a 5-membered or 6-membered nitrogen-containing aromatic cation. In particular, when the compound represented by the general formula (2) is not an iodine salt, it is described in WO95 / 18456, JP-A-8-259543, Electrochemistry, Vol. 65, No. 11, page 923 (1997), etc. It is preferable to use iodine salts such as pyridinium salts, imidazolium salts, and triazolium salts.
The electrolyte composition used for the photoelectric conversion element preferably contains iodine together with the heterocyclic quaternary salt compound. The iodine content is preferably 0.1 to 20% by mass, and more preferably 0.5 to 5% by mass with respect to the entire electrolyte composition.

電解質組成物は溶媒を含んでいてもよい。電解質組成物中の溶媒含有量は組成物全体の50質量%以下であるのが好ましく、30質量%以下であるのがより好ましく、10質量%以下であるのが特に好ましい。
溶媒としては低粘度でイオン移動度が高いか、高誘電率で有効キャリアー濃度を高めることができるか、あるいはその両方であるために優れたイオン伝導性を発現できるものが好ましい。このような溶媒としてカーボネート化合物(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等)、複素環化合物(3−メチル−2−オキサゾリジノン等)、エーテル化合物(ジオキサン、ジエチルエーテル等)、鎖状エーテル類(エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等)、アルコール類(メタノール、エタノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等)、多価アルコール類(エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等)、ニトリル化合物(アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ビスシアノエチルエーテル等)、エステル類(カルボン酸エステル、リン酸エステル、ホスホン酸エステル等)、非プロトン性極性溶媒(ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルフォラン等)、水、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。これらの溶媒は二種以上を混合して用いてもよい。
The electrolyte composition may contain a solvent. The content of the solvent in the electrolyte composition is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or less based on the entire composition.
As the solvent, a solvent having a low viscosity and high ion mobility, a high dielectric constant and capable of increasing the effective carrier concentration, or both is preferable because it can exhibit excellent ion conductivity. As such a solvent, carbonate compounds (ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), heterocyclic compounds (3-methyl-2-oxazolidinone, etc.), ether compounds (dioxane, diethyl ether, etc.), chain ethers (ethylene glycol dialkyl ether, Propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, polypropylene glycol dialkyl ether, etc.), alcohols (methanol, ethanol, ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, polypropylene glycol monoalkyl ether, etc.), Polyhydric alcohols (ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol , Polypropylene glycol, glycerol, etc.), nitrile compounds (acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, benzonitrile, biscyanoethyl ether, etc.), esters (carboxylic esters, phosphate esters, phosphonate esters, etc.) ), Aprotic polar solvent (dimethyl sulfoxide (DMSO), sulfolane, etc.), water, hydrous electrolyte described in JP-A No. 2002-110262, JP-A No. 2000-36332, JP-A No. 2000-243134, and republication Examples include electrolyte solvents described in WO / 00-54361. These solvents may be used as a mixture of two or more.

また、電解質溶媒として、室温において液体状態であり、及び/又は室温よりも低い融点を有する電気化学的に不活性な塩を用いても良い。例えば、1−エチルー3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、1−ブチルー3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート等にイミダゾリウム塩、ピリジニウム塩などの含窒素ヘテロ環四級塩化合物、又はテトラアルキルアンモニウム塩などが挙げられる。   Further, as the electrolyte solvent, an electrochemically inert salt that is in a liquid state at room temperature and / or has a melting point lower than room temperature may be used. For example, 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, etc., nitrogen-containing heterocyclic quaternary salt compounds such as imidazolium salts and pyridinium salts, or tetraalkylammonium salts Is mentioned.

電解質組成物には、ポリマーやオイルゲル化剤を添加したり、多官能モノマー類の重合やポリマーの架橋反応等の手法によりゲル化(固体化)してもよい。   A polymer or an oil gelling agent may be added to the electrolyte composition, or it may be gelled (solidified) by a technique such as polymerization of polyfunctional monomers or a crosslinking reaction of the polymer.

ポリマーを添加することにより電解質組成物をゲル化させる場合、Polymer Electrolyte Reviews−1及び2(J. R. MacCallumとC. A. Vincentの共編、ELSEVIER APPLIED SCIENCE)に記載された化合物等を添加することができる。この場合、ポリアクリロニトリル又はポリフッ化ビニリデンを用いるのが好ましい。   When the electrolyte composition is gelled by adding a polymer, a compound described in Polymer Electrolyte Reviews-1 and 2 (J.R. MacCallum and CA Vincent, co-edited by ELSEVIER APPLIED SCIENCE) is added. be able to. In this case, it is preferable to use polyacrylonitrile or polyvinylidene fluoride.

オイルゲル化剤を添加することにより電解質組成物をゲル化させる場合は、オイルゲル化剤としてJ. Chem. Soc. Japan, Ind. Chem. Soc., 46779 (1943)、J. Am. Chem. Soc., 111, 5542 (1989)、J. Chem. Soc., Chem. Commun., 390 (1993)、Angew. Chem. Int.Ed. Engl., 35, 1949 (1996)、Chem. Lett., 885, (1996)、J. Chem. Soc., Chem. Commun., 545, (1997)等に記載された化合物を使用することができ、アミド構造を有する化合物を用いるのが好ましい。   When the electrolyte composition is gelled by adding an oil gelling agent, J.I. Chem. Soc. Japan, Ind. Chem. Soc. , 46779 (1943); Am. Chem. Soc. 111, 5542 (1989); Chem. Soc. Chem. Commun. , 390 (1993), Angew. Chem. Int. Ed. Engl. , 35, 1949 (1996), Chem. Lett. , 885 (1996), J. Am. Chem. Soc. Chem. Commun. , 545, (1997) and the like, and a compound having an amide structure is preferably used.

多官能モノマー類の重合によって電解質組成物をゲル化する場合は、多官能モノマー類、重合開始剤、電解質及び溶媒から溶液を調製し、キャスト法、塗布法、浸漬法、含浸法等の方法により色素を担持した電極上にゾル状の電解質層を形成し、その後多官能モノマーのラジカル重合によってゲル化させる方法が好ましい。多官能モノマー類はエチレン性不飽和基を2個以上有する化合物であることが好ましく、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等が好ましい。   When gelling the electrolyte composition by polymerization of polyfunctional monomers, prepare a solution from the polyfunctional monomers, polymerization initiator, electrolyte and solvent, and use methods such as casting, coating, dipping, and impregnation. A method in which a sol-like electrolyte layer is formed on an electrode carrying a dye and then gelled by radical polymerization of a polyfunctional monomer is preferred. The polyfunctional monomers are preferably compounds having two or more ethylenically unsaturated groups, such as divinylbenzene, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate, triethylene glycol Ethylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate and the like are preferable.

電解質組成物には、金属ヨウ化物(LiI、NaI、KI、CsI、CaI等)、金属臭化物(LiBr、NaBr、KBr、CsBr、CaBr 2等)、4級アンモニウム臭素塩(テトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド等)、金属錯体(フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシニウムイオン等)、イオウ化合物(ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等)、ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノン等を添加してよい。これらは混合して用いてもよい。 The electrolyte composition, the metal iodide (LiI, NaI, KI, CsI , CaI 2 , etc.), a metal bromide (LiBr, NaBr, KBr, CsBr , CaBr 2 , etc.), quaternary ammonium bromine salt (tetraalkylammonium bromide, Pyridinium bromide, etc.), metal complexes (ferrocyanate-ferricyanate, ferrocene-ferricinium ion, etc.), sulfur compounds (sodium polysulfide, alkylthiol-alkyl disulfides, etc.), viologen dye, hydroquinone-quinone, etc. You can do it. These may be used as a mixture.

また、本発明ではJ. Am. Ceram. Soc., 80, (12), 3157−3171 (1997)に記載のt−ブチルピリジンや、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の塩基性化合物を添加してもよい。塩基性化合物を添加する場合の好ましい濃度範囲は0.05〜2Mである。
また、電解質としては、正孔導体物質を含む電荷輸送層を用いても良い。正孔導体物質として、9,9’−スピロビフルオレン誘導体などを用いることができる。
Further, in the present invention, J.P. Am. Ceram. Soc. 80, (12), 3157-3171 (1997), and basic compounds such as 2-picoline and 2,6-lutidine may be added. A preferable concentration range in the case of adding a basic compound is 0.05 to 2M.
Further, as the electrolyte, a charge transport layer containing a hole conductor material may be used. As the hole conductor material, 9,9′-spirobifluorene derivative or the like can be used.

電気化学素子の構成として、導電性支持体(電極層)、光電変換層(感光体層及び電荷移動体層)、ホール輸送層、伝導層、対極層を順次に積層することができる。p型半導体として機能するホール輸送材料をホール輸送層としてもちいることができる。好ましいホール輸送層としては、例えば無機系又は有機系のホール輸送材料を用いることができる。無機系ホール輸送材料としては、CuI、CuO,NiO等が挙げられる。また、有機系ホール輸送材料としては、高分子系と低分子系のものが挙げられ、高分子系のものとしては、例えばポリビニルカルバゾール、ポリアミン、有機ポリシラン等が挙げられる。また、低分子系のものとしては、例えばトリフェニルアミン誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体、フェナミン誘導体等が挙げられる。この中でも有機ポリシランは、従来の炭素系高分子と異なり、主鎖のSiに沿って非局化されたσ電子が光伝導に寄与し、高いホール移動度を有するため、好ましい(Phys. Rev. B, 35, 2818(1987))。   As a structure of the electrochemical element, a conductive support (electrode layer), a photoelectric conversion layer (photosensitive layer and charge transfer layer), a hole transport layer, a conductive layer, and a counter electrode layer can be sequentially laminated. A hole transport material that functions as a p-type semiconductor can be used as a hole transport layer. As a preferred hole transport layer, for example, an inorganic or organic hole transport material can be used. Examples of the inorganic hole transport material include CuI, CuO, and NiO. Examples of the organic hole transport material include high molecular weight materials and low molecular weight materials, and examples of the high molecular weight materials include polyvinyl carbazole, polyamine, and organic polysilane. Moreover, as a low molecular weight thing, a triphenylamine derivative, a stilbene derivative, a hydrazone derivative, a phenamine derivative etc. are mentioned, for example. Among these, organic polysilanes are preferable because, unlike conventional carbon-based polymers, σ electrons delocalized along the main chain Si contribute to photoconductivity and have high hole mobility (Phys. Rev.). B, 35, 2818 (1987)).

伝導層は、導電性のよいものであれば特に限定されないが、例えば無機導電性材料、有機導電性材料、導電性ポリマー、分子間電荷移動錯体等が挙げられる。中でもドナー材料とアクセプター材料とから形成された分子間電荷移動錯体が好ましい。この中でも、有機ドナーと有機アクセプターとから形成されたものを好ましく用いることができる。ドナー材料は、分子構造内で電子がリッチなものが好ましい。例えば、有機ドナー材料としては、分子のπ電子系に、置換若しくは無置換アミン基、水酸基、エーテル基、セレン又は硫黄原子を有するものが挙げられ、具体的には、フェニルアミン系、トリフェニルメタン系、カルバゾール系、フェノール系、テトラチアフルバレン系材料が挙げられる。アクセプター材料としては、分子構造内で電子不足なものが好ましい。例えば、有機アクセプター材料としては、フラーレン、分子のπ電子系にニトロ基、シアノ基、カルボキシル基又はハロゲン基等の置換基を有するものが挙げられ、具体的にはPCBM、ベンゾキノン系、ナフトキノン系等のキノン系、フロオレノン系、クロラニル系、ブロマニル系、テトラシアノキノジメタン系、テトラシアノンエチレン系等が挙げられる。
伝導層の厚みは、特に限定されないが、多孔質を完全に埋めることができる程度が好ましい。
The conductive layer is not particularly limited as long as it has good conductivity, and examples thereof include inorganic conductive materials, organic conductive materials, conductive polymers, and intermolecular charge transfer complexes. Among them, an intermolecular charge transfer complex formed from a donor material and an acceptor material is preferable. Among these, what was formed from the organic donor and the organic acceptor can be used preferably. The donor material is preferably a material rich in electrons in the molecular structure. For example, organic donor materials include those having a substituted or unsubstituted amine group, hydroxyl group, ether group, selenium or sulfur atom in the π-electron system of the molecule, specifically, phenylamine-based, triphenylmethane , Carbazole, phenol, and tetrathiafulvalene materials. As the acceptor material, those lacking electrons in the molecular structure are preferable. For example, organic acceptor materials include fullerenes, those having a substituent such as a nitro group, a cyano group, a carboxyl group or a halogen group in the π-electron system of the molecule, specifically, PCBM, benzoquinone, naphthoquinone, etc. Quinone, fluoroenone, chloranil, bromanyl, tetracyanoquinodimethane, tetracyanoethylene and the like.
The thickness of the conductive layer is not particularly limited, but is preferably such that the porous layer can be completely filled.

[導電性支持体]
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1m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。
[Conductive support]
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、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や紫外線吸収剤を用いる方法も挙げられる。
導電性支持体上には、さらに特開平11−250944号公報等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, a method in which a fluorescent material capable of changing ultraviolet light into visible light is present in the transparent support or on the surface of the transparent support, and a method using an ultraviolet absorber are also included.
A function described in JP-A No. 11-250944 may be further 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。
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/cm以下であり、さらに好ましくは10Ω/cm以下である。この下限に特に制限はないが、通常0.1Ω/cm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.) ).
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. Although there is no restriction | limiting in particular in this lower limit, Usually, it is about 0.1 ohm / 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。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、樹脂膜や無機膜を使用することができる。
また、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。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を積層することができる。
Since the resistance value of the conductive film increases as the cell area increases, a collecting electrode may be disposed. A gas barrier film and / or an ion diffusion prevention film may be disposed between the support and the transparent conductive film. As the gas barrier layer, a resin film or an inorganic film can be used.
Moreover, you may provide a transparent electrode and a porous semiconductor electrode photocatalyst content layer. The transparent conductive layer may have a laminated structure, and as a preferable method, for example, FTO can be laminated on ITO.

[半導体微粒子]
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。
[Semiconductor fine particles]
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、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。 There are n-type semiconductors in which the carriers involved in the conduction are electrons and p-types in which the carriers are holes. The use of the 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、又は別層塗布することもできる。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, it is preferable that the average particle size of the primary particles is 2 nm to 50 nm, and the average primary particle size is 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 scattering incident light and improving the light capture rate, large particles having an average particle size exceeding 50 nm can be added to the ultrafine particles at a low content, or another layer can be applied. 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.

光散乱用の大粒子を用いることで、ヘイズ率60%以上となることが好ましい。ヘイズ率とは(拡散透過率)÷(全光透過率)で表される。
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)等に記載のゲル・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。
By using large particles for light scattering, the haze ratio is preferably 60% or more. The haze ratio is expressed by (diffuse transmittance) / (total light transmittance).
As a method for producing the semiconductor fine particles, the gel-sol method described in Sakuo Sakuo's “Science of Sol-Gel Method”, Agne Jofu Co., Ltd. (1998) and the like is preferable. Also preferred is a method of producing an oxide by hydrolyzing a 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、四塩化チタンの燃焼法、安定なカルコゲナイド錯体の加水分解、オルトチタン酸の加水分解、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、過酸化物水溶液の水熱合成、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が挙げられる。   In addition to this, as a method for producing semiconductor fine particles, for example, as a method for producing titania nanoparticles, preferably, a method by flame hydrolysis of titanium tetrachloride, a combustion method of titanium tetrachloride, hydrolysis of a stable chalcogenide complex, orthotitanic acid Of semiconductor, forming semiconductor fine particles from soluble and insoluble parts, then dissolving and removing soluble parts, hydrothermal synthesis of peroxide aqueous solution, or production of core / shell structured titanium oxide fine particles by sol-gel method A method is mentioned.

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。
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。
Examples of the crystal structure of titania include anatase type, brookite type, and rutile type, and anatase type and brookite type are preferable.
Titania nanotubes, nanowires, and nanorods may be mixed with titania fine particles.

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。チタニアへの添加剤としてドーパント以外に、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、ウイスカー、繊維状グラファイト・カーボンナノチューブ、酸化亜鉛ネッキング結合子、セルロース等の繊維状物質、金属、有機シリコン、ドデシルベンゼンスルホン酸、シラン化合物等の電荷移動結合分子、及び電位傾斜型デンドリマーなどが挙げられる。   Titania may be doped with a nonmetallic element or the like. In addition to the dopant as an additive to titania, an additive may be used on the surface to improve the necking or to prevent reverse electron transfer. Examples of preferred additives include ITO, SnO particles, whiskers, fibrous graphite / carbon nanotubes, zinc oxide necking binders, fibrous materials such as cellulose, metals, organic silicon, dodecylbenzenesulfonic acid, silane compounds, etc. Examples thereof include a mobile binding molecule and a potential gradient dendrimer.

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。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. Etching, oxidation treatment, hydrogen peroxide treatment, dehydrogenation treatment, UV-ozone, oxygen plasma, or the like may be used.

[半導体微粒子分散液の調製と半導体微粒子層の作製]
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。
[Preparation of semiconductor fine particle dispersion and preparation of semiconductor fine particle layer]
In the present invention, the semiconductor fine particle dispersion having a solid content other than the semiconductor fine particles of 10% by mass or less of the entire semiconductor fine particle dispersion is coated on the conductive support and heated to a suitable level. Quality semiconductor fine particle coating layer can be obtained.
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 may aggregate and cannot be formed into a film. Conversely, if the viscosity of the semiconductor fine particle dispersion is too low, the liquid may flow and be unable to form 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, the application system method and the metering system method can be made the same part. The wire bar method disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-4589, the slide hopper method described in US Pat. The method and the curtain method 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 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。その他、部材の特性や用途に応じて適宜公知の方法により半導体微粒子層を形成してもよい。例えば、特開2001−291534号公報に開示された記載の材料や調製方法、作製方法を参照することができ、本明細書に引用する。
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。
The applied semiconductor fine particle layer is subjected to heat treatment in order 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, the semiconductor fine particle layer may be formed by a known method as appropriate according to the characteristics and application of the member. For example, the materials, preparation methods, and manufacturing methods described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-291534 can be referred to, and are cited in this specification.
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.

半導体微粒子に色素を吸着させるには、溶液と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、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。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好ましい。
In order to adsorb the dye to the semiconductor fine particles, it is preferable to immerse the well-dried semiconductor fine particles in a dye adsorbing dye solution composed of a solution and a dye for a long time. The solution used for the dye solution for dye adsorption can be used without particular limitation as long as the solution can dissolve the dye. 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.
You may heat the pigment | dye solution for pigment | dye adsorption which consists of a solution and a pigment | dye to 50 to 100 degreeC as needed. 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 surface of the coating film. 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 preferable 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、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。
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, it is preferable that the usage-amount of a pigment | dye shall be 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.

[対極]
対極(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、カーボン、導電性ポリマーが挙げられる。
[Counter electrode]
The counter electrode (counter electrode) serves as the 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. Preferable examples include platinum, carbon, and conductive polymer.

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号公報などが挙げられる。
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号公報等が挙げられる。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号公報等が挙げられる。
As the structure of the counter electrode, a structure having a high current collecting effect is preferable. Preferable examples include JP-A-10-505192.
As the light receiving electrode, a composite electrode such as titanium oxide and tin oxide (TiO 2 / SnO 2 ) may be used. Examples of mixed electrodes other than titania include JP-A Nos. 2001-185243 and 2003-282164.

素子の構成としては、第1電極層、第1光電変換層、導電層、第2光電変換層、第2電極層を順次積層した構造を有していてもよい。この場合、第1光電変換層と第2光電変換層に用いる色素は同一または異なっていてもよく、異なっている場合には、吸収スペクトルが異なっていることが好ましいい。その他、適宜この種の電気化学素子に適用される構造や部材を適用することができる。   The element may have a structure in which a first electrode layer, a first photoelectric conversion layer, a conductive layer, a second photoelectric conversion layer, and a second electrode layer are sequentially stacked. In this case, the dyes used for the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer may be the same or different, and when they are different, it is preferable that the absorption spectra are different. In addition, structures and members that are applied to this type of electrochemical element can be applied as appropriate.

以下、本発明を実施例に基づきさら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 further in detail based on an Example, this invention is not limited to these.

(実施例1・比較例1)
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。
(Example 1 and Comparative Example 1)
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.

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。 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 naturally 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.

(色素の吸着力(g/L)の測定方法)
濃度既知の色素溶液に色素溶液(溶媒:エタノール、トルエンなど色素が可溶な溶媒(0015下に記載の溶媒))にTiOナノ粒子粉末(日本エアロジル社製、商品名P−25、平均粒子径30nm、表面積約50m/g)を加え、40℃暗所で吸着させ、その上澄み液中に残存している色素の量をHPLC(装置:島津社製、商品名コントローラー:SCL−10AVP, クロマトパック:C−R7A plus, ディテクター:SPD−10ATVP, デガスター:DGU−12A, ポンプ:LC−10ATVP, カラムオーブン:CTO−10ATVP(HPLCは複数の機械の組み合わせでできています)を用いた)にて測定することで、TiOへの色素吸着量と平衡濃度を算出し、Langmuir−Plotを作成した。このLangmuir−Plotから吸着平衡定数を以下の式に従い算出した。
<Langmuire−Plot>
1/W=1/Ws+1/aWs×1/C
(Measurement method of dye adsorption power (g / L))
TiO 2 nanoparticle powder (trade name P-25, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average particle) in a dye solution (solvent: solvent in which the dye is soluble (solvent described below) such as ethanol and toluene) in a dye solution having a known concentration 30 nm in diameter, surface area of about 50 m 2 / g), adsorbed in the dark at 40 ° C., and the amount of the dye remaining in the supernatant was determined by HPLC (apparatus: Shimadzu Corporation, trade name controller: SCL-10AVP, Chromatopack: C-R7A plus, Detector: SPD-10ATVP, Degaster: DGU-12A, Pump: LC-10ATVP, Column oven: CTO-10ATVP (HPLC is made up of a combination of multiple machines) To calculate the amount of dye adsorbed to TiO 2 and the equilibrium concentration, and create Langmuir-Plot. did. The adsorption equilibrium constant was calculated from this Langmuir-Plot according to the following equation.
<Langmuire-Plot>
1 / W = 1 / Ws + 1 / aWs × 1 / C

(色素の極大吸収波長の測定)
用いた色素の極大吸収波長を測定した。その結果を表Aに示す。測定は、分光光度計(U−4100(商品名)、日立ハイテク社製)によって行い、溶液はTHF:エタノール
(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。結果は下記のように評価した。
AA:変換効率が2.5%以上のもの
A :2.0%以上2.5%未満のもの
B :1.5%以上2.0%未満のもの
C :1.5%未満のもの。
(耐久性)
3時間運転後の変換効率の低下率を評価し、以下のとおりに区別した。
AA:変換効率の低下率が8%未満のもの
A :変換効率の低下率が5%以上8%未満のもの
B :変換効率の低下率が2%以上5%未満のもの
C :変換効率の低下率が2%未満のもの
(Measurement of maximum absorption wavelength of dye)
The maximum absorption wavelength of the dye used was measured. The results are shown in Table A. The measurement is performed with a spectrophotometer (U-4100 (trade name), manufactured by Hitachi High-Tech), and the solution is THF: ethanol (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. The results were evaluated as follows.
AA: Conversion efficiency of 2.5% or more A: 2.0% or more and less than 2.5% B: 1.5% or more and less than 2.0% C: Less than 1.5%
(durability)
The rate of decrease in conversion efficiency after 3 hours of operation was evaluated and distinguished as follows.
AA: conversion efficiency decrease rate of less than 8% A: conversion efficiency decrease rate of 5% or more and less than 8% B: conversion efficiency decrease rate of 2% or more and less than 5% C: conversion efficiency The rate of decrease is less than 2%

Figure 2012033443
Figure 2012033443

Figure 2012033443
化合物B−1:Sayama et al.,Chem.Lett.,753(1998)に記載の色素
化合物B−2:T.Horiuchi et.al., JACS,126(39),12218(2004)に記載の色素
化合物B-3:K. Hara et. al. Chem. Commun. 569, 2001
化合物B-5:K. Sayama et. al. Chem. Commun. 1173, 2000
Figure 2012033443
Compound B-1: Dye compound described in Sayama et al., Chem. Lett., 753 (1998) B-2: described in T. Horiuchi et.al., JACS, 126 (39), 12218 (2004) Dye compound B-3: K. Hara et. Al. Chem. Commun. 569, 2001
Compound B-5: K. Sayama et. Al. Chem. Commun. 1173, 2000

表1に示されているように、比較例の色素は吸着平衡定数が小さく、光電変換素子としたときに光電変換効率及び耐久性について劣るものであった。これに対して本発明の色素を用いて作製された素子は、そこに適用される有機増感色素の吸着平衡定数がいずれも所望の範囲にあり、変換効率として高い値を示し、かつ高い耐久性を示した。   As shown in Table 1, the dye of the comparative example had a small adsorption equilibrium constant and was inferior in photoelectric conversion efficiency and durability when used as a photoelectric conversion element. On the other hand, an element produced using the dye of the present invention has an adsorption equilibrium constant of the organic sensitizing dye applied thereto in a desired range, shows a high conversion efficiency, and has a high durability. Showed sex.

(実施例2・比較例2)
上記実施例1・比較例1に対して、適用する色素としてさらに表2に示した金属錯色素を適用した光電変換素子を作製し同様の評価を行った。なお、色素の添加量は、チタニアの表面積に対して表中に示した量として適用した。
(Example 2 and Comparative Example 2)
For Example 1 and Comparative Example 1 above, photoelectric conversion elements to which the metal complex dyes shown in Table 2 were further applied as the dyes to be applied were prepared and evaluated in the same manner. In addition, the addition amount of the pigment | dye was applied as an amount shown in the table | surface with respect to the surface area of a titania.

Figure 2012033443
表2に示されているように、比較例の色素は金属錯体色素と組み合わせてみても光電変換素子としたときに光電変換効率及び耐久性について劣るものであった。これに対して本発明の色素を用いて作製された素子は、そこに適用される有機増感色素の吸着平衡定数がいずれも所望の範囲にあり、高い変換効率と高い耐久性とを両立して実現し、特に特定の金属錯体との併用により一層効果が高まることが分かる。
Figure 2012033443
As shown in Table 2, the dye of the comparative example was inferior in photoelectric conversion efficiency and durability when used as a photoelectric conversion element even when combined with a metal complex dye. On the other hand, in the element produced using the dye of the present invention, the adsorption equilibrium constant of the organic sensitizing dye applied thereto is in a desired range, and both high conversion efficiency and high durability are achieved. In particular, it can be seen that the combined use with a specific metal complex further enhances the effect.

1 導電性支持体
2 感光体層
21 色素
22 半導体微粒子
3 電荷移動体層
4 対極
5 受光電極
6 回路
10 光電変換素子
100 光電気化学電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive support body 2 Photoconductor layer 21 Dye 22 Semiconductor fine particle 3 Charge transfer body layer 4 Counter electrode 5 Photosensitive electrode 6 Circuit 10 Photoelectric conversion element 100 Photoelectrochemical cell

Claims (13)

有機増感色素と半導体微粒子とを有する感光体層を具備した光電変換素子であって、前記有機増感色素として、溶媒中での酸化チタンに対する吸着平衡定数が300g/L以上10,000g/L以下の色素を適用したことを特徴とする光電変換素子。   A photoelectric conversion element comprising a photoreceptor layer having an organic sensitizing dye and semiconductor fine particles, wherein the organic sensitizing dye has an adsorption equilibrium constant for titanium oxide in a solvent of 300 g / L or more and 10,000 g / L. The photoelectric conversion element characterized by applying the following pigment | dyes. 前記有機増感色素が下記一般式(1)で表されることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。
Dye−(A)n1 ・・・ 一般式(1)
[Dyeは色素分子を表し、Aは酸性基を表し、n1は以上の整数を表す。]
The said organic sensitizing dye is represented by following General formula (1), The photoelectric conversion element of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
Dye- (A) n1 ... General formula (1)
[Dye represents a dye molecule, A represents an acidic group, and n1 represents the above integer. ]
前記有機増感色素がドナーアクセプター型の色素であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the organic sensitizing dye is a donor-acceptor type dye. 前記有機色素が一般式(1A)で表されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Figure 2012033443
[一般式(1A)において、Rは水素原子又は置換基を表す。RがX、X、及び/又はXで示される環構造を形成してもよい。X、X、及びXは同じであっても異なっていてもよい。なお、式中、酸性基Aを示していないが、分子内に酸性基Aを1つ以上有している。]
The said organic pigment | dye is represented by general formula (1A), The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
Figure 2012033443
[In General Formula (1A), R represents a hydrogen atom or a substituent. R may form a ring structure represented by X 1 , X 2 , and / or X 3 . X 1 , X 2 , and X 3 may be the same or different. In addition, although acidic group A is not shown in a formula, it has one or more acidic groups A in a molecule | numerator. ]
前記有機増感色素が下記一般式(2)又は(4)で示されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光電変換素子。
Figure 2012033443
[一般式(2)において、Xはベンゼン環と連結して含窒素4−7員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。]
[一般式(4)中、Aは炭素−窒素結合とともに環を形成するために必要な原子群を表す。YとYは少なくともどちらか一方は酸性基を表し、両方とも酸性基を表す場合は、互いに同じでも異なっていてもよく、一方のみが酸性基を表す場合は、他方は電子求引基を表す。Dは色素残基を表し、nは1以上の整数を表す。Lは、単結合又は2価の連結基を表す。Yは酸性基を表す。]
The said organic sensitizing dye is shown by following General formula (2) or (4), The photoelectric conversion element in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
Figure 2012033443
[In General Formula (2), X represents a nonmetallic atom group required in order to couple | bond with a benzene ring and to form a nitrogen-containing 4-7 membered 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. ]
[In General Formula (4), A represents an atomic group required in order to form a ring with a carbon-nitrogen bond. Y 1 and Y 2 each represent an acidic group, and when both represent an acidic group, they may be the same or different from each other. When only one represents an acidic group, the other represents an electron withdrawing group. Represents. D represents a pigment residue, and n represents an integer of 1 or more. L represents a single bond or a divalent linking group. Y 3 represents an acidic group. ]
前記有機増感色素が下記一般式(5)で示されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光電変換素子。
Figure 2012033443
[一般式(5)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 said organic sensitizing dye is shown by following General formula (5), The photoelectric conversion element in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
Figure 2012033443
[In the general formula (5), 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 . ]
前記有機増感色素が、前記酸化チタンに対する吸着平衡定数が500g/L以上7,000g/L以下の色素であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the organic sensitizing dye is a dye having an adsorption equilibrium constant with respect to the titanium oxide of 500 g / L or more and 7,000 g / L or less. 前記有機増感色素を吸着する際の溶媒が以下の(a)〜(l)からなる群より選ばれるものである請求項1〜7のいずれかに記載の光電変換素子。
(a)炭酸エステル類
例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネー50ト、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等が好ましい。
(b)ラクトン類
例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプリロラクトン、クロトラクトン、γ−カプロラクトン、δ−バレロラクトン等が好ましい。
(c)エーテル類
例えばエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、トリメトキシメタン、エチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン等が好まし
い。
(d)アルコール類
例えばメタノール、エタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等が好ましい。
(e)グリコール類
例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等が好ましい。
(f)グリコールエーテル類
例えばエチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等が好ましい。
(g)テトラヒドロフラン類
例えばテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等が好ましい。
(h)ニトリル類
例えばアセトニトリル、グルタロジニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル、ベンゾニトリル等が好ましい。
(i)カルボン酸エステル類
例えばギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル等が好ましい。
(j)リン酸トリエステル類
例えばリン酸トリメチル、リン酸トリエチル等が好ましい。
(k)複素環化合物類
例えばN−メチルピロリドン、4−メチル−1,3−ジオキサン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−プロパンサルトン、スルホラン等が好ましい。
(l)その他
ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ニトロメタン等の非プロトン性有機溶媒、特開2001−237000(P2001−237000A)。
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 7, wherein a solvent for adsorbing the organic sensitizing dye is selected from the group consisting of the following (a) to (l).
(A) Carbonate esters For example, ethylene carbonate, propylene carbonate 50, vinylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dipropyl carbonate and the like are preferable.
(B) Lactones For example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, crotolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone and the like are preferable.
(C) Ethers For example, ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, diethoxyethane, trimethoxymethane, ethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol dimethyl ether, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane and the like are preferable.
(D) Alcohols For example, methanol, ethanol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, polypropylene glycol monoalkyl ether and the like are preferable.
(E) Glycols For example, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin and the like are preferable.
(F) Glycol ethers For example, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, polypropylene glycol dialkyl ether and the like are preferable.
(G) Tetrahydrofurans For example, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and the like are preferable.
(H) Nitriles For example, acetonitrile, glutarodinitrile, propionitrile, methoxyacetonitrile, benzonitrile and the like are preferable.
(I) Carboxylic acid esters For example, methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate and the like are preferable.
(J) Phosphoric acid triesters For example, trimethyl phosphate and triethyl phosphate are preferable.
(K) heterocyclic compounds such as N-methylpyrrolidone, 4-methyl-1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-propane sultone, sulfolane Etc. are preferred.
(L) Others Aprotic organic solvents such as dimethyl sulfoxide, formamide, N, N-dimethylformamide, nitromethane, JP-A-2001-237000 (P2001-237000A).
前記有機増感色素を、吸着させる半導体材料の単位表面積に対して5×10−8〜1×10−6mol/cmの範囲で含有させることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光電変換素子。 The organic sensitizing dye is contained in a range of 5 × 10 −8 to 1 × 10 −6 mol / cm 2 with respect to a unit surface area of the semiconductor material to be adsorbed. Item 1. The photoelectric conversion element according to item 1. 前記有機増感色素と金属錯体増感色素とを組み合わせた複合増感色素を用いることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 9, wherein a composite sensitizing dye in which the organic sensitizing dye and a metal complex sensitizing dye are combined is used. 前記金属錯体増感色素が下記一般式(13)で表される請求項10に記載の光電変換素子。

Mz(LL11)m11(LL12)m12(X)m13・DI 一般式(13)

[一般式(13)において、Mzは金属原子を表し、LL11は下記一般式(14)で表される2座又は3座の配位子であり、LL12は下記一般式(15)で表される2座又は3座の配位子である。
Xはアシルオキシ基、アシルチオ基、チオアシルオキシ基、チオアシルチオ基、アシルアミノオキシ基、チオカルバメート基、ジチオカルバメート基、チオカルボネート基、ジチオカルボネート基、トリチオカルボネート基、アシル基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれた基で配位する1座又は2座の配位子、あるいはハロゲン原子、カルボニル、ジアルキルケトン、1,3−ジケトン、カルボンアミド、チオカルボンアミドまたはチオ尿素からなる1座または2座の配位子を表す。
m11は0〜3の整数を表し、m11が2以上のとき、LL11は同じでも異なっていてもよい。m12は0〜3の整数を表し、m12が2のとき、LL12は同じでも異なっていてもよい。ただし、m11とm12のうち少なくとも一方は1以上の整数である。
m13は0〜2の整数を表し、m13が2のとき、Xは同じでも異なっていてもよく、X同士が連結していてもよい。
DIは一般式(13)において、電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。]
Figure 2012033443
[一般式(14)において、R101及びR102はそれぞれ独立に、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキサム酸基、ホスホリル基またはホスホニル基を表す。R103及びR104はそれぞれ独立に置換基を表し、R105及びR106はそれぞれ独立にアリール基又はヘテロ環基を表す。d1及びd2はそれぞれ0以上の整数を表す。
及びLはそれぞれ独立に、置換もしくは無置換のエテニレン基及び/又はエチニレン基からなり、L及びLが結合しているピリジン環と共役している。
a1及びa2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、a1が2以上のときR101は同じでも異なっていてもよく、a2が2以上のときR102は同じでも異なっていてもよく、b1及びb2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表す。b1が2以上のときR103は同じでも異なっていてもよく、R103は互いに連結して環を形成してもよく、b2が2以上のときR104は同じでも異なっていてもよく、R104は互いに連結して環を形成してもよい。b1及びb2が共に1以上のとき、R103とR104が連結して環を形成してもよい。d3は0以上の整数である。]
Figure 2012033443
[一般式(15)において、Za、Zb及びZcはそれぞれ独立に、5又は6員環を形成しうる非金属原子群を表し、それぞれ独立に酸性基を有していてもよい。cは0又は1を表す。]
The photoelectric conversion element according to claim 10, wherein the metal complex sensitizing dye is represented by the following general formula (13).

Mz (LL 11 ) m 11 (LL 12 ) m 12 (X) m 13 · DI General formula (13)

[In General Formula (13), Mz represents a metal atom, LL 11 is a bidentate or tridentate ligand represented by the following General Formula (14), and LL 12 is represented by the following General Formula (15): The bidentate or tridentate ligand represented.
X is an acyloxy group, an acylthio group, a thioacyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a thiocarbamate group, a dithiocarbamate group, a thiocarbonate group, a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, an acyl group, a thiocyanate group, A monodentate or bidentate ligand coordinated by a group selected from the group consisting of an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, or a halogen atom Represents a monodentate or bidentate ligand consisting of carbonyl, dialkyl ketone, 1,3-diketone, carbonamide, thiocarbonamide or thiourea.
m11 represents an integer of 0 to 3, when m11 is 2 or more, LL 11 may be the same or different. m12 represents an integer of 0 to 3, when m12 is 2, LL 12 may be the same or different. However, at least one of m11 and m12 is an integer of 1 or more.
m13 represents an integer of 0 to 2, and when m13 is 2, Xs may be the same or different, and Xs may be linked together.
DI represents a counter ion in the general formula (13) when a counter ion is necessary to neutralize the charge. ]
Figure 2012033443
[In General Formula (14), R 101 and R 102 each independently represent a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxamic acid group, a phosphoryl group, or a phosphonyl group. R 103 and R 104 each independently represent a substituent, and R 105 and R 106 each independently represent an aryl group or a heterocyclic group. d1 and d2 each represents an integer of 0 or more.
L 1 and L 2 are each independently a substituted or unsubstituted ethenylene group and / or ethynylene group, and are conjugated to a pyridine ring to which L 1 and L 2 are bonded.
a1 and a2 each independently represent an integer of 0 to 3, R 101 may be the same or different when a1 is 2 or more, and R 102 may be the same or different when a2 is 2 or more, b1 And b2 each independently represents an integer of 0 to 3. When b1 is 2 or more, R 103 may be the same or different, R 103 may be linked to each other to form a ring, and when b2 is 2 or more, R 104 may be the same or different. 104 may be connected to each other to form a ring. When b1 and b2 are both 1 or more, may be linked to form a ring R 103 and R 104 are. d3 is an integer of 0 or more. ]
Figure 2012033443
[In the general formula (15), Za, Zb and Zc each independently represent a non-metallic atom group capable of forming a 5- or 6-membered ring, and may each independently have an acidic group. c represents 0 or 1; ]
請求項1〜11のいずれか1項に記載の光電変換素子を備えた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 1. 溶媒中での酸化チタンに対する吸着平衡定数が300g/L以上10,000g/L以下である、光電変換素子用の有機増感色素。   An organic sensitizing dye for a photoelectric conversion element, having an adsorption equilibrium constant for titanium oxide in a solvent of 300 g / L or more and 10,000 g / L or less.
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