JP2012038436A - Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell using the same, and composition for photoelectric conversion element - Google Patents

Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell using the same, and composition for photoelectric conversion element Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectrochemical cell using a photoelectric conversion element with high photoelectric conversion efficiency and high durability, and a composition for the photoelectric conversion element.SOLUTION: The photoelectric conversion element has a photoreceptor layer having composite sensitizing coloring matter and semiconductor fine particles, and is characterized in using, as the composite sensitizing color matter, coloring matter having a structure represented by general formula (1) and coloring matter having a structure represented by general formula (2). In general formula (1), A1 represents a specific nitrogen-containing heterocycle. Lrepresents an electron transferring coupling group including specific heterocycle. Rand Reach represent a specific substituent. Rrepresents a hydrogen atom or a substituent. B1 represents a substituted methylene group having at least one acid group. n11 represents an integer of 1-12. In general formula (2) of M(LL)(LL)(X)CI, M represents a metal atom, and LLand LLeach represent a specific ligand.

Description

本発明は、光電変換素子及びこれを用いた光電気化学電池、光電変換素子用組成物に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element, a photoelectrochemical cell using the same, and a composition for a photoelectric conversion element.

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。   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.

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

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、単一色素による増感色素についてそ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。また、上記各文献においては、有機色素(非金属錯体)と金属錯体系色素との組合せに関する記載はない。
そこで本発明は、有機色素(非金属錯体系色素)と金属錯体系色素とを組み合わせた複合増感色素において、上記単一系の色素に対し同等かより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、光電変換素子用組成物の提供を目的とする。
So far, 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 a single dye-sensitized 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. Moreover, in each said literature, there is no description regarding the combination of an organic pigment | dye (nonmetallic complex) and a metal complex pigment | dye.
Accordingly, the present invention provides a composite sensitizing dye that combines an organic dye (non-metal complex dye) and a metal complex dye, achieving an equivalent or higher photoelectric conversion efficiency than the single dye, An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element that can further enhance durability, a photoelectrochemical cell using the photoelectric conversion element, and a composition for a photoelectric conversion element.

本発明の課題は、以下の手段によって達成された。
<1>2種以上の色素を組み合わせた複合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、前記複合増感色素として、下記一般式(1)で表される構造を有する色素と、下記一般式(2)で表される構造を有する色素とを用いることを特徴とする光電変換素子。
The object of the present invention has been achieved by the following means.
<1> A photoelectric conversion element comprising a photosensitive layer having a composite sensitizing dye in which two or more kinds of dyes are combined and semiconductor fine particles, wherein the composite sensitizing dye is represented by the following general formula (1). And a dye having a structure represented by the following general formula (2).

Figure 2012038436
[一般式(1)中、A1は、5〜7員環の含窒素複素環を表す。L11はチオフェン環、フラン環、ピロール環、セレノフェン環、及びこれらが縮環した複素環の中から選ばれる少なくとも1種の複素環を含む電子伝達性連結基を表す。R11及びR13は、それぞれ、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、及びアリール基から選ばれる少なくとも1種の置換基を表す。R12は水素原子または置換基を表す。B1はヘテロ環酸性核または電子求引性基が置換したメチレン基を表す。ただしB1は少なくとも一つの酸性基を有する。n11は1〜12の整数を示す。]
M(LLm1(LLm2(X)m3・CI 一般式(2)
[式中、Mは金属原子を表す。LLは下記一般式(3)により表される2座または3座の配位子を表す。
Figure 2012038436
[In General Formula (1), A1 represents a 5- to 7-membered nitrogen-containing heterocyclic ring. L 11 represents an electron-transporting linking group containing at least one heterocyclic ring selected from a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a selenophene ring, and a heterocyclic ring condensed with these. R 11 and R 13 each represent at least one substituent selected from a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group. R 12 represents a hydrogen atom or a substituent. B1 represents a methylene group substituted by a heterocyclic acidic nucleus or an electron withdrawing group. However, B1 has at least one acidic group. n11 represents an integer of 1 to 12. ]
M (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI General formula (2)
[Wherein M represents a metal atom. LL 1 represents a bidentate or tridentate ligand represented by the following general formula (3).

Figure 2012038436
(式中、R21およびR22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。R23およびR24はそれぞれ独立に置換基を表す。R25およびR26はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基および/またはヘテロ環基を表す。L21およびL22はそれぞれ独立にエテニレン基および/またはエチニレン基からなる共役鎖を表す。a21およびa22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、a21が2以上のときR21は同じでも異なっていてもよく、a22が2以上のときR22は同じでも異なっていてもよい。b21およびb22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、b21が2以上のときR23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もよく、b22が2以上のときR24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もよい。b21およびb22が共に1以上のときR23とR24が連結して環を形成してもよい。n21およびn22はそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。n23は0または1を表す。)
LLは下記一般式(4)により表される置換基を有していても良い2座または3座の配位子を表す。
Figure 2012038436
(In the formula, R 21 and R 22 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 23 and R 24 each independently represent a substituent. R 25 and R 26 each independently represents an alkyl group, an aryl group and / or a heterocyclic group, L 21 and L 22 each independently represent a conjugated chain consisting of an ethenylene group and / or an ethynylene group, a 21 and a 22 each independently represent an integer of 0 to 3, a21 is often R 21 when two or more be the same or different, a22 is 2 or more when R 22 each may .b21 and b22 to be the same or different independently represent an integer of 0 to 3, with one another may be the R 23 when b21 is 2 or more the same or different from each other , May form a ring, and b22 is 2 or more when R 24 when b22 .B21 and may be linked to each other to form a ring may be the same or different are both 1 or more R 23 R 24 may be linked to form a ring. N21 and n22 each independently represents an integer of 0 to 5. n23 represents 0 or 1.)
LL 2 represents a bidentate or tridentate ligand which may have a substituent represented by the following general formula (4).

Figure 2012038436
(ただし、Za、ZbおよびZcはそれぞれ独立に5または6員環を形成しうる非金属原子群を表し、cは0または1を表す。)
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座または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。X同士が連結していてもよい。
m1は1〜3の整数を表し、m1が2以上のときLLは同じでも異なっていてもよい。
m2は0〜2の整数を表し、m2が2のときLL 2は同じでも異なっていてもよい。
m3は0〜3の整数を表し、m3が2のときXは同じでも異なっていてもよい。
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。
ただし、一般式(2)で表される色素は、少なくとも1つの酸性吸着基を有する。]
<2>前記一般式(2)において、MがRuであることを特徴とする<1>記載の光電変換素子。
<3>前記一般式(1)で表される構造を有する色素が、下記一般式(5)または一般式(6)で表されることを特徴とする<1>または<2>記載の光電変換素子。
Figure 2012038436
(However, Za, Zb, and Zc each independently represent a nonmetallic atom group that can form a 5- or 6-membered ring, and c represents 0 or 1.)
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. Xs may be linked together.
m1 represents an integer of 1 to 3, and when m1 is 2 or more, LL 1 may be the same or different.
m2 represents an integer of 0 to 2, and when m2 is 2, LL2 may be the same or different.
m3 represents an integer of 0 to 3, and when m3 is 2, X may be the same or different.
CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge.
However, the dye represented by the general formula (2) has at least one acidic adsorption group. ]
<2> The photoelectric conversion element according to <1>, wherein in the general formula (2), M is Ru.
<3> The photoelectric device according to <1> or <2>, wherein the dye having the structure represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (5) or the general formula (6): Conversion element.

Figure 2012038436
[一般式(5)および一般式(6)中、L11、R11、R12、B1、及びn11は、一般式(1)中のものと同義である。R13〜R17は水素原子、アルキル基、アルコキシ基及びアリール基から選ばれる少なくとも1種の置換基を表す。]
<4>前記一般式(1)で表される構造を有する色素が、下記一般式(7)で表されることを特徴とする<1>〜<3>いずれか記載の光電変換素子。
Figure 2012038436
[In General Formula (5) and General Formula (6), L 11 , R 11 , R 12 , B 1, and n 11 have the same meaning as in General Formula (1). R 13 to R 17 represent at least one substituent selected from a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group. ]
<4> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <3>, wherein the dye having a structure represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (7).

Figure 2012038436
[一般式(7)中、R11〜R13、A1、B1、及びn11は、一般式(1)中のものと同義である。一般式(7)中のR11は同じでも異なっていてもよい。XはS、O、NH、Seから選択される。n11が2以上の場合Xは同じでも異なっていてもよい。]
<5>前記B1が下記一般式(8)または(9)で表されることを特徴とする<1>〜<4>のいずれか記載の光電変換素子。
Figure 2012038436
[In General Formula (7), R 11 to R 13 , A 1, B 1, and n 11 have the same meaning as in General Formula (1). R 11 in the general formula (7) may be the same or different. X is selected from S, O, NH, and Se. When n11 is 2 or more, X may be the same or different. ]
<5> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <4>, wherein B1 is represented by the following general formula (8) or (9).

Figure 2012038436
[一般式(8)においてR110、R19は、それぞれ独立に、脂肪族基、芳香族基、または複素環基であり、少なくとも1つの官能基として酸性基を有していてもよい。pは0〜3の整数を示す。一般式(8)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。一般式(8)中のR18は硫黄原子または一般式(10)を表し、一般式(10)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。
一般式(9)におけるR111、R112は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。一般式(9)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。
一般式(10)におけるR113、R114は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。一般式(10)における炭素−炭素二重結合は、E型Z型のいずれであってもよい。]
<6>前記B1が下記一般式(11)で表されることを特徴とする<1>〜<5>のいずれか記載の光電変換素子。
Figure 2012038436
[In General Formula (8), R 110 and R 19 are each independently an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group, and may have an acidic group as at least one functional group. p shows the integer of 0-3. The carbon-carbon double bond in the general formula (8) may be either E type or Z type. R 18 in general formula (8) represents a sulfur atom or general formula (10), and the carbon-carbon double bond in general formula (10) may be either E-type or Z-type.
R 111 and R 112 in the general formula (9) each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same or different from each other. The carbon-carbon double bond in general formula (9) may be either E-type or Z-type.
R 113 and R 114 in the general formula (10) each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same as or different from each other. The carbon-carbon double bond in the general formula (10) may be any of E type and Z type. ]
<6> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <5>, wherein B1 is represented by the following general formula (11).

Figure 2012038436
[一般式(11)においてR19は、脂肪族基、芳香族基または複素環基である(酸性基を有していてもよい)。]
<7>前記B1が下記一般式(12)で表されることを特徴とする<1>〜<7>のいずれか記載の光電変換素子。
Figure 2012038436
[In General Formula (11), R 19 is an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group (may have an acidic group). ]
<7> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <7>, wherein B1 is represented by the following general formula (12).

Figure 2012038436
[一般式(12)においてR110は、脂肪族基、芳香族基または複素環基であり、酸性基を有していてもよい。]
<8>前記B1が下記一般式(13)であることを特徴とする<1>〜<7>のいずれか記載の色素。
Figure 2012038436
[In General Formula (12), R 110 represents an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group, and may have an acidic group. ]
<8> The dye according to any one of <1> to <7>, wherein B1 is the following general formula (13).

Figure 2012038436
<9>前記半導体微粒子が酸化チタン微粒子であることを特徴とする<1>〜<8>のいずれか記載の光電変換素子。
<10>導電性支持体上に、前記感光体層、電荷移動体、および対極をこの順序で積層した構造を有することを特徴とする<1>〜<9>のいずれかに記載の光電変換素子。
<11>前記複合増感色素が前記半導体微粒子に吸着したことを特徴とする<1>〜<10>のいずれかに記載の光電変換素子。
<12><1>〜<11>のいずれかに記載の光電変換素子を備えることを特徴とする光電気化学電池。
<13>有機溶媒中に、下記一般式(1)の構造を有する色素と、下記一般式(2)で表される構造を有する色素の両方の色素を含有し溶解したことを特徴とする光電変換素子用色素組成物。
Figure 2012038436
<9> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <8>, wherein the semiconductor fine particles are fine titanium oxide particles.
<10> The photoelectric conversion according to any one of <1> to <9>, having a structure in which the photosensitive layer, the charge transfer body, and the counter electrode are laminated in this order on a conductive support. element.
<11> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <10>, wherein the composite sensitizing dye is adsorbed to the semiconductor fine particles.
<12> A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion element according to any one of <1> to <11>.
<13> Photoelectrics characterized by containing and dissolving both a dye having a structure represented by the following general formula (1) and a dye having a structure represented by the following general formula (2) in an organic solvent. A dye composition for a conversion element.

Figure 2012038436
[一般式(1)中、A1は、5〜7員環の含窒素複素環を表す。L11はチオフェン環、フラン環、ピロール環、セレノフェン環、及びこれらが縮環した複素環の中から選ばれる少なくとも1種の複素環を含む電子伝達性連結基を表す。R11及びR13は、それぞれ、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、及びアリール基から選ばれる少なくとも1種の置換基を表す。R12は水素原子または置換基を表す。B1はヘテロ環酸性核または電子求引性基が置換したメチレン基を表す。ただしB1は少なくとも一つの酸性基を有する。n11は1〜12の整数を示す。]
M(LLm1(LLm2(X)m3・CI 一般式(2)
[式中、Mは金属原子を表す。LLは下記一般式(3)により表される2座または3座の配位子を表す。
Figure 2012038436
[In General Formula (1), A1 represents a 5- to 7-membered nitrogen-containing heterocyclic ring. L 11 represents an electron-transporting linking group containing at least one heterocyclic ring selected from a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a selenophene ring, and a heterocyclic ring condensed with these. R 11 and R 13 each represent at least one substituent selected from a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group. R 12 represents a hydrogen atom or a substituent. B1 represents a methylene group substituted by a heterocyclic acidic nucleus or an electron withdrawing group. However, B1 has at least one acidic group. n11 represents an integer of 1 to 12. ]
M (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI General formula (2)
[Wherein M represents a metal atom. LL 1 represents a bidentate or tridentate ligand represented by the following general formula (3).

Figure 2012038436
(式中、R21およびR22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。R23およびR24はそれぞれ独立に置換基を表す。R25およびR26はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基および/またはヘテロ環基を表す。L21およびL22はそれぞれ独立にエテニレン基および/またはエチニレン基からなる共役鎖を表す。a21およびa22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、a21が2以上のときR21は同じでも異なっていてもよく、a22が2以上のときR22は同じでも異なっていてもよい。b21およびb22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、b21が2以上のときR23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もよく、b22が2以上のときR24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もよい。b21およびb22が共に1以上のときR23とR24が連結して環を形成してもよい。n21およびn22はそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。n23は0または1を表す。)
LLは下記一般式(4)により表される置換基を有していても良い2座または3座の配位子を表す。
Figure 2012038436
(In the formula, R 21 and R 22 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 23 and R 24 each independently represent a substituent. R 25 and R 26 each independently represents an alkyl group, an aryl group and / or a heterocyclic group, L 21 and L 22 each independently represent a conjugated chain consisting of an ethenylene group and / or an ethynylene group, a 21 and a 22 each independently represent an integer of 0 to 3, a21 is often R 21 when two or more be the same or different, a22 is 2 or more when R 22 each may .b21 and b22 to be the same or different independently represent an integer of 0 to 3, with one another may be the R 23 when b21 is 2 or more the same or different from each other , May form a ring, and b22 is 2 or more when R 24 when b22 .B21 and may be linked to each other to form a ring may be the same or different are both 1 or more R 23 R 24 may be linked to form a ring. N21 and n22 each independently represents an integer of 0 to 5. n23 represents 0 or 1.)
LL 2 represents a bidentate or tridentate ligand which may have a substituent represented by the following general formula (4).

Figure 2012038436
(ただし、Za、ZbおよびZcはそれぞれ独立に5または6員環を形成しうる非金属原子群を表し、cは0または1を表す。)
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座または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。X同士が連結していてもよい。
m1は1〜3の整数を表し、m1が2以上のときLLは同じでも異なっていてもよい。
m2は0〜2の整数を表し、m2が2のときLLは同じでも異なっていてもよい。
m3は0〜3の整数を表し、m3が2のときXは同じでも異なっていてもよい。
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。
ただし、一般式(2)で表される色素は、少なくとも1つの酸性吸着基を有する。]
Figure 2012038436
(However, Za, Zb, and Zc each independently represent a nonmetallic atom group that can form a 5- or 6-membered ring, and c represents 0 or 1.)
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. Xs may be linked together.
m1 represents an integer of 1 to 3, and when m1 is 2 or more, LL 1 may be the same or different.
m2 represents an integer of 0 to 2, LL 2 when m2 is 2 may be the same or different.
m3 represents an integer of 0 to 3, and when m3 is 2, X may be the same or different.
CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge.
However, the dye represented by the general formula (2) has at least one acidic adsorption group. ]

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、光電変換素子用組成物は、有機色素(非金属錯体系色素)と金属錯体系色素とを組み合わせた複合増感色素において、単一系の色素のものに対し同等かより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 composition for the photoelectric conversion element are a single composite sensitizing dye in which an organic dye (nonmetal complex dye) and a metal complex dye are combined. It achieves the same or higher photoelectric conversion efficiency as compared with that of the dyes of the system, and further has an excellent effect of further improving the 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は、そこで用いられる増感色素として機能する一般式(2)で表される金属錯体系色素と、その共吸着剤として機能する一般式(1)で表される有機色素とが特有の相互作用を示し、高い光電変換効率と耐久性との両立を実現する。その詳細な原理は未解明の点を含むが、以下のように推定される。まず上記特定の金属錯体色素の配位子は複核の構造を有するとともに、分子内に特定の酸性吸着基を有するため、導電性支持体上に形成された多孔質半導体微粒子に密に配向吸着することができ、電子注入効率を向上させる。さらにこれは逆電子移動を抑制するため、高い変換効率を有する光電変換素子や光電気化学電池を得ることが考えられる。さらに、そこには共吸着剤となる特有の有機色素が共存して協働し、これらが剥離する原因となる水や色素を分解する求核種などの攻撃を受けにくくなり、耐久性が高まることにつながったと推定される。以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。   The photoelectric conversion element of the present invention includes a metal complex dye represented by the general formula (2) functioning as a sensitizing dye used therein and an organic dye represented by the general formula (1) functioning as a coadsorbent thereof. Shows a peculiar interaction and realizes both high photoelectric conversion efficiency and durability. Although the detailed principle includes an unclear point, it is estimated as follows. First, the ligand of the specific metal complex dye has a binuclear structure and a specific acidic adsorption group in the molecule, so that it is closely oriented and adsorbed on the porous semiconductor fine particles formed on the conductive support. Can improve the electron injection efficiency. Furthermore, in order to suppress reverse electron transfer, it is conceivable to obtain a photoelectric conversion element or a photoelectrochemical cell having high conversion efficiency. In addition, there are coexisting and cooperating with specific organic dyes that serve as co-adsorbents, making them less susceptible to attacks such as water and nucleophiles that decompose the dyes that cause them to peel off, increasing durability. It is estimated that it led to. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

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を含む感光体層(半導体膜)2よりなる電極である。感光体層(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電荷移動体層(3)を介して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 including semiconductor fine particles 22 adsorbed with a dye 21 coated on the conductive support. Light incident on the photoreceptor layer (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 through the charge transfer layer (3) while working in the 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.

[複合増感色素]
(一般式(1)で表される有機色素)
本発明においては下記一般式(1)で表される色素を用いる。この色素において、各置換基等の意味及びその好ましい範囲は以下のとおりである。
[Composite sensitizing dye]
(Organic dye represented by the general formula (1))
In the present invention, a dye represented by the following general formula (1) is used. In this dye, the meaning of each substituent and the preferred range thereof are as follows.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

・A1
式中A1は5〜7員環の含窒素複素環を表す。好ましくは、5又は7員環の含窒素複素環あるいは6員環の含窒素含硫黄複素環あり、より好ましくは5又は7員環の含窒素複素環である。具体的には、一般式(1)記載のベンゼン環も含めた骨格として、置換または無置換のフェノチアジン、アクリダン、ジヒドロジベンゾアゼピン、カルバゾール、、インドリンが好ましく、置換または無置換のジヒドロジベンゾアゼピン、インドリン、カルバゾールがより好ましい。
・ A1
In the formula, A1 represents a 5- to 7-membered nitrogen-containing heterocyclic ring. A 5- or 7-membered nitrogen-containing heterocyclic ring or a 6-membered nitrogen-containing sulfur-containing heterocyclic ring is preferable, and a 5- or 7-membered nitrogen-containing heterocyclic ring is more preferable. Specifically, a substituted or unsubstituted phenothiazine, acridan, dihydrodibenzoazepine, carbazole, or indoline is preferable as the skeleton including the benzene ring described in the general formula (1), and a substituted or unsubstituted dihydrodibenzoazepine or indoline. Carbazole is more preferable.

・L11
式中L11はチオフェン環、フラン環、ピロール環、セレノフェン環及びこれらが縮環した複素環の中から選ばれた少なくとも1種の複素環を含む電子伝達性連結基である。好ましくは、チオフェン環、ピロール環もしくはこれらが縮環した複素環の中から選ばれた少なくとも1種の複素環を含む電子伝達性連結基であり、さらに好ましくは、チオフェン環もしくはこれら縮環した複素環の中から選ばれた少なくとも1種の複素環を含む電子伝達性連結基である。縮環の例としてベンゼン環、ピリジン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環等が挙げられる。
・ L 11
In the formula, L 11 is an electron transporting linking group containing at least one heterocyclic ring selected from a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a selenophene ring and a heterocyclic ring condensed with these. Preferably, it is an electron transfer linking group containing at least one heterocyclic ring selected from a thiophene ring, a pyrrole ring, or a heterocyclic ring condensed with these, more preferably a thiophene ring or a condensed heterocyclic thereof. An electron transporting linking group containing at least one heterocyclic ring selected from the ring. Examples of the condensed ring include a benzene ring, a pyridine ring, a pyrrole ring, a furan ring, and a thiophene ring.

・R11、R13
式中、R11、R13はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。好ましくは、R11、R13はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基及びアリール基から選ばれた少なくとも1種の置換基を表す。さらに好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、及びアリール基から選ばれた少なくとも1種である。特に好ましくは、アルキル基、及びアリール基から選ばれた少なくとも1種であり、さらに好ましくは、アルキル基である。また、R11が2つ以上ある場合は、それぞれ同じでも異なっていてもよく、環を形成しても良い。
11 13がアルキル基を表すとき、好ましいアルキル基としては、直鎖、分岐、環状の置換もしくは無置換のアルキル基を挙げることができる。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−ヘキシル、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)、さら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。さらに好ましいアルキル基としては、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−ヘキシル、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)、又は、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)であり、特に好ましくは、炭素数1から20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−ヘキシル、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―エチルヘキシルが挙げられる。
11、R13がアリール基を表すとき、好ましいアリール基としては、フェニル、ナフチル、チエニル、フリル、ピリルもしくはこれらが縮環した基が挙げられ、特に好ましくは、フェニル、チエニルもしくはこれらが縮環した基が挙げられる。縮環の例としてベンゼン環、ピリジン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環等が挙げられる。
11、R13がアルコキシ基を表すとき、好ましいアルコキシ基としては、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−エチルヘキシルオキシ、ノニルオキシ、2−メトキシエトキシ、1,2−ジオキサン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサンが挙げられ、更に好ましくは、炭素数1から20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、1,2−ジオキサン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサンが挙げられ、特に好ましくは、炭素数1から10の置換もしくは無置換のアルコキシ基が挙げられる。
・ R 11 , R 13
In the formula, R 11 and R 13 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Preferably, R 11 and R 13 each independently represents at least one substituent selected from a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group. More preferably, it is at least one selected from an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group. Particularly preferred is at least one selected from an alkyl group and an aryl group, and more preferred is an alkyl group. Moreover, when there are two or more R 11 s , they may be the same or different, and may form a ring.
When R 11 and R 13 represent an alkyl group, preferred alkyl groups include linear, branched, and cyclic substituted or unsubstituted alkyl groups. They are alkyl groups (preferably alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, t-butyl, n-hexyl, 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 a carbon number) 5 to 30 substituted or unsubstituted bicycloalkyl groups, that is, monovalent groups in which one hydrogen atom is removed from a bicycloalkane having 5 to 30 carbon atoms, for example, bicyclo [1,2,2] heptane-2 -Yl, bicyclo [2,2,2] octane-3-yl) and more ring structures Tricyclo structure is intended to encompass such. More preferable alkyl groups include alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, t-butyl, n-hexyl, n-octyl, eicosyl, 2-chloroethyl, 2-cyanoethyl, 2-ethylhexyl) or a cycloalkyl group (preferably a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, such as cyclohexyl, cyclopentyl, 4-n-dodecylcyclohexyl), particularly preferably carbon. Examples thereof include an alkyl group of 1 to 20, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, t-butyl, n-hexyl, n-octyl, eicosyl, 2-chloroethyl, 2-cyanoethyl and 2-ethylhexyl.
When R 11 and R 13 represent an aryl group, preferred aryl groups include phenyl, naphthyl, thienyl, furyl, pyryl, or a group in which these are condensed, and particularly preferably phenyl, thienyl, or these in a condensed ring. Group. Examples of the condensed ring include a benzene ring, a pyridine ring, a pyrrole ring, a furan ring, and a thiophene ring.
When R 11 and R 13 represent an alkoxy group, preferred alkoxy groups include substituted or unsubstituted alkoxy groups having 1 to 30 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, isopropoxy, t-butoxy, n-octyloxy, 2-ethylhexyloxy, nonyloxy, 2-methoxyethoxy, 1,2-dioxane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, and more preferably a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. , For example, methoxy, ethoxy, isopropoxy, t-butoxy, n-octyloxy, 2-methoxyethoxy, 1,2-dioxane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, particularly preferably carbon Examples thereof include substituted or unsubstituted alkoxy groups of 1 to 10.

・R12
式中R12は水素原子又は置換基を表す。好ましくは、水素原子である。R12が置換基を表すとき、置換基としては、後述の置換基Wで表される基が挙げられるが、置換基として好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族基、ヘテロ環基、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、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基)、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基)、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基)、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基スルホ基、アルキル及びアリールスルフィニル基、アルキル及びアリールスルホニル基(アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリール及びヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基であり、更に好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族基、ヘテロ環基、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、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基スルホ基、アルキル及びアリールスルフィニル基、アルキル及びアリールスルホニル基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基であり、特に好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族基、ヘテロ環基、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、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基である。
· R 12
In the formula, R 12 represents a hydrogen atom or a substituent. Preferably, it is a hydrogen atom. When R 12 represents a substituent, examples of the substituent include a group represented by the substituent W described later. The substituent is preferably a halogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aromatic group. , Heterocyclic group, cyano group, hydroxyl group, nitro group, carboxyl group, alkoxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyloxy group, aryloxycarbonyloxy group, Amino group, acylamino group), aminocarbonylamino group, alkoxycarbonylamino group), aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl and arylsulfonylamino group, mercapto group, alkylthio group, arylthio group), heterocyclic thio Group, sulfamoyl Group sulfo group, alkyl and arylsulfinyl group, alkyl and arylsulfonyl group (acyl group, aryloxycarbonyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, aryl and heterocyclic azo group, imide group, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyl group) An oxy group, a phosphinylamino group, and a silyl group, more preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aromatic group, a heterocyclic group, a cyano group, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxyl group, an alkoxy group, Aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, sulfamoyl group sulfo group, alkyl and arylsulfinyl group, alkyl and arylsulfonyl group, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group A silyl group, particularly preferably an alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aromatic group, heterocyclic group, cyano group, hydroxyl group, nitro group, carboxyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group , A heterocyclic thio group.

・B1
式中B1は複素環酸性核、または電子求引性基で置換されたメチレン基を表し、B1は少なくとも一つの酸性基を有する。 複素環酸性核として、T.H.James著「The Theory of the photografic process. forth edition.」Macmillan publishing社、1977年刊の199ページに記載のものが挙げられる。複素環酸性核として好ましくは、ロダニン、ヒダントイン、チオヒダントイン、バルビツール酸、チオバルビツール酸、ピラゾリジンジオン、ピラゾロン、インダンジオン、イソオキサゾロン、さらに好ましくは、ロダニン、ヒダントイン、チオヒダントイン、バルビツール酸、チオバルビツール酸、特に好ましくはロダニンである。
・ B1
In the formula, B1 represents a heterocyclic acidic nucleus or a methylene group substituted with an electron withdrawing group, and B1 has at least one acidic group. As a heterocyclic acid nucleus, T.C. H. “The Theory of the photographic process. Forth edition.” By James, published in 1977, published by McMillan Publishing, 1977. The heterocyclic acid nucleus is preferably rhodanine, hydantoin, thiohydantoin, barbituric acid, thiobarbituric acid, pyrazolidinedione, pyrazolone, indandione, isoxazolone, more preferably rhodanine, hydantoin, thiohydantoin, barbitur Acid, thiobarbituric acid, particularly preferably rhodanine.

B1が電子求引基で置換されたメチレン基の場合、電子求引基としては以下の効果を持つ置換基が挙げられる。
一般に、電子求引基は分子の特定の位置について電子密度を減弱させる。電子求引性あるいは電子供与性は単に電気陰性度の差だけでは説明できない。すなわち、誘起効果やメソメリー効果などが複合的に作用するので、芳香性や共役系の存在やトポロジー的な位置関係によって現れ方が変わってくる。これらの効果を、パラ及びメタ置換安息香酸の酸解離定数をもとに定量的に評価、予測する経験則としてハメット則が知られる。誘起効果の場合、電子求引性のものを−I効果、電子供与性のものを+I効果と表すが、炭素よりも電気陰性度の高い原子は−I効果を示す。また、アニオンは+I効果を、カチオンは−I効果を示す。メソメリー効果の場合は、電子求引性のものを−M効果、電子供与性のものを+M効果と表す。従って、電子求引性の置換基とは、−I効果、−M効果を示す置換基の事である。
電子求引基の例として例えば以下のものが挙げられる。
誘起効果
(−I効果)
・−O > −N
・−N > −P > …
・−O > −S > …
・−N > −NO > −SOR > −SOR
・−SOR > −SO
・−N > −NR
・−O > −OR
・−S > −SR
・−F > −Cl > −Br > −I
・=O > =NR > =CR
・=O > −OR
・≡N > ≡CR
・≡N > =NR > −NR
・−C≡CR > −CR=CR > −CRCR
メソメリー効果
(−M効果)
・=N > =NR
・=O > =NR > =CR・=S > =O > ≡N
When B1 is a methylene group substituted with an electron withdrawing group, examples of the electron withdrawing group include substituents having the following effects.
In general, an electron withdrawing group attenuates the electron density for a particular position in the molecule. The electron withdrawing property or electron donating property cannot be explained only by the difference in electronegativity. In other words, the induction effect and the mesomery effect act in a complex manner, and the appearance changes depending on the presence of aromaticity, conjugated system, and topological positional relationship. Hammett's law is known as an empirical rule for quantitatively evaluating and predicting these effects based on the acid dissociation constants of para- and meta-substituted benzoic acids. In the case of the inductive effect, the electron withdrawing property is represented as the -I effect, and the electron donating property is represented as the + I effect. An atom having a higher electronegativity than carbon exhibits the -I effect. An anion shows a + I effect, and a cation shows a -I effect. In the case of the mesomery effect, the electron withdrawing property is represented as -M effect, and the electron donating property is represented as + M effect. Therefore, the electron-withdrawing substituent is a substituent that exhibits an -I effect and an -M effect.
Examples of electron withdrawing groups include the following.
Induced effect (-I effect)
· -O + R 2> -N + R 3
· -N + R 3> -P + R 3> ...
· -O + R 2> -S + R 2> ...
· -N + R 3> -NO 2 > -SO 2 R> -SOR
· -SO 2 R> -SO 3 R
· -N + R 3> -NR 2
· -O + R 2> -OR
· -S + R 2> -SR
-F>-Cl>-Br> -I
・ = O> = NR> = CR 2
・ = O> -OR
・ ≡N> ≡CR
· ≡N> = NR> -NR 2
· -C≡CR> -CR = CR 2> -CR 2 CR 3
Mesomery effect (-M effect)
· = N + R 3> = NR
・ = O> = NR> = CR 2・ = S> = O> ≡N

電子吸引基として、好ましくはシアノ基、ニトロ基、スルホニル基、スルホキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基であり、さらに好ましくはシアノ基、ニトロ基、スルホニル基、特に好ましくはシアノ基である。   The electron withdrawing group is preferably a cyano group, a nitro group, a sulfonyl group, a sulfoxy group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group or a carbamoyl group, more preferably a cyano group, a nitro group or a sulfonyl group, particularly preferably a cyano group. .

本発明において前記一般式(1)中、B1で表される、複素環酸性核又は電子吸引基で置換されたメチレン基には、少なくとも一つの酸性基を有する。酸性基とは、基を構成する最も酸性の水素原子のpKaが13以下の基である。酸性基の例として、例えばカルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、フェノール性水酸基、アルキルスルフォニルカルバモイル基、リン酸基が挙げられ、好ましくはカルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、フェノール性水酸基、さらに好ましくは、カルボン酸基、スルホン酸基、特に好ましくはカルボン酸基である。   In the present invention, in the general formula (1), the methylene group substituted with a heterocyclic acidic nucleus or electron withdrawing group represented by B1 has at least one acidic group. An acidic group is a group in which the pKa of the most acidic hydrogen atom constituting the group is 13 or less. Examples of acidic groups include carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, phosphonic acid groups, phenolic hydroxyl groups, alkylsulfonylcarbamoyl groups, and phosphoric acid groups, preferably carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, phosphonic acid groups, and phenols. A hydroxyl group, more preferably a carboxylic acid group or a sulfonic acid group, particularly preferably a carboxylic acid group.

式中n11は1〜12の整数を示す。n11として好ましくは、1〜10の整数、さらに好ましくは、2〜8の整数、特に好ましくは、2〜6の整数を表す。   In formula, n11 shows the integer of 1-12. n11 is preferably an integer of 1 to 10, more preferably an integer of 2 to 8, and particularly preferably an integer of 2 to 6.

前記一般式(1)で表される色素は、下記一般式(5)又は下記一般式(6)で表されることが好ましい。   The dye represented by the general formula (1) is preferably represented by the following general formula (5) or the following general formula (6).

Figure 2012038436
Figure 2012038436

上記一般式(5)及び上記一般式(6)各置換基等の意味及びその好ましい範囲は以下のとおりである。なお、R11、R12、L11、n11、B1は前記と同義である。 The meaning of each substituent etc. of the said General formula (5) and the said General formula (6), and its preferable range are as follows. R 11 , R 12 , L 11 , n11, and B1 are as defined above.

式中R13〜R17は水素原子、アルキル基、アルコキシ基及びアリール基から選ばれる少なくとも1種の置換基を表す。R13〜R17として好ましくは、水素原子またはアルキル基である。
13〜R17がアルキル基を表すとき、好ましいアルキル基としては、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−ヘキシル、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。さらに好ましいアルキル基としては、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−ヘキシル、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)、又は、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)であり、特に好ましくは、炭素数1から20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−ヘキシル、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―エチルヘキシルが挙げられる。
13〜R17がアリール基を表すとき、好ましいアリール基としては、フェニル、ナフチル、チエニル、フリル、ピリルもしくはこれらが縮環した基が挙げられ、特に好ましくは、フェニル、チエニルもしくはこれらが縮環した基が挙げられる。縮環の例としてベンゼン環、ピリジン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環等が挙げられる。
13〜R17がアルコキシ基を表すとき、好ましいアルコキシ基としては、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−メトキシエトキシが挙げられ、更に好ましくは、炭素数1から20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−メトキシエトキシが挙げられ、特に好ましくは、炭素数1から10の置換もしくは無置換のアルコキシ基が挙げられる。
In the formula, R 13 to R 17 represent at least one substituent selected from a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group. R 13 to R 17 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
When R 13 to R 17 represent an alkyl group, the preferred 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-hexyl, 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 a carbon number) 5 to 30 substituted or unsubstituted bicycloalkyl groups, that is, monovalent groups in which one hydrogen atom is removed from a bicycloalkane having 5 to 30 carbon atoms, for example, bicyclo [1,2,2] heptane-2 -Yl, bicyclo [2,2,2] octane-3-yl) and more ring structures Rishikuro structure is intended to encompass such. More preferable alkyl groups include alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, t-butyl, n-hexyl, n-octyl, eicosyl, 2-chloroethyl, 2-cyanoethyl, 2-ethylhexyl) or a cycloalkyl group (preferably a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, such as cyclohexyl, cyclopentyl, 4-n-dodecylcyclohexyl), particularly preferably carbon. Examples thereof include an alkyl group of 1 to 20, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, t-butyl, n-hexyl, n-octyl, eicosyl, 2-chloroethyl, 2-cyanoethyl and 2-ethylhexyl.
When R 13 to R 17 represent an aryl group, preferred aryl groups include phenyl, naphthyl, thienyl, furyl, pyryl, or a group in which these are condensed, and particularly preferably phenyl, thienyl, or these in a condensed ring. Group. Examples of the condensed ring include a benzene ring, a pyridine ring, a pyrrole ring, a furan ring, and a thiophene ring.
When R 13 to R 17 represent an alkoxy group, preferred alkoxy groups include substituted or unsubstituted alkoxy groups having 1 to 30 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, isopropoxy, t-butoxy, n-octyloxy, 2-methoxyethoxy is mentioned, More preferably, a C1-C20 substituted or unsubstituted alkoxy group, for example, methoxy, ethoxy, isopropoxy, t-butoxy, n-octyloxy, 2-methoxyethoxy is mentioned. Particularly preferred is a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.

また、前記一般式(1)で表される色素として、下記一般式(7)で表されるものも好適に用いられる。   Moreover, what is represented by the following general formula (7) is also used suitably as a pigment | dye represented by the said General formula (1).

Figure 2012038436
Figure 2012038436

式中、XはS、O、NH、Seから選択される。好ましくはS、NH又はSeである。なお、R11〜R13、n11、B1は前記と同義である。   In the formula, X is selected from S, O, NH, and Se. S, NH or Se is preferable. R11 to R13, n11, and B1 have the same meaning as described above.

前記B1は下記一般式(8)又は(9)で表されることが好ましい。   B1 is preferably represented by the following general formula (8) or (9).

Figure 2012038436
Figure 2012038436

上記一般式(8)及び(9)の各置換基等の意味及びその好ましい範囲は以下のとおりである。   The meanings and preferred ranges of the substituents in the general formulas (8) and (9) are as follows.

110、R19は、それぞれ独立に、脂肪族基、芳香族基又は複素環基である(少なくとも1つの官能基は前記の酸性基を有していてもよい)。好ましくは脂肪族基、芳香族基である。さらに好ましくは脂肪族基、芳香族基、特に好ましくは脂肪族基である。
脂肪族基として例えば、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)が挙げられる。好ましい脂肪族基として、炭素数1から30の、更に好ましくは炭素数1から25の、特に好ましくは炭素数1から20のアルキル基、アルケニル基であり、置換基を有していても良い。
芳香族基として例えば、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であり、これらは置換されていてもよい。好ましくはベンゼン環、ピロール環、ピリジン環、チオフェン環、さらに好ましくはベンゼン環、チオフェン環である。特に好ましくはベンゼン環である。これらは置換されていてもよい。
複素環基としては、3〜6員の置換もしくは無置換の複素環基、更に好ましくは5もしくは6員の無置換の複素環基、特に好ましくは6員環の複素環基(例えば、ピペリジン、モルフォリン)である。これらは置換基を有していてもよい。
pは0又は1を示す。好ましくは1である。
R 110 and R 19 are each independently an aliphatic group, an aromatic group or a heterocyclic group (at least one functional group may have the acidic group described above). An aliphatic group and an aromatic group are preferable. More preferred are aliphatic groups and aromatic groups, and particularly preferred are aliphatic groups.
Examples of the aliphatic group include an alkyl group (eg, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, t-butyl, n-octyl, eicosyl, 2-chloroethyl, 2-cyanoethyl, 2-ethylhexyl), a cycloalkyl group (preferably And a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms (for example, cyclohexyl, cyclopentyl, 4-n-dodecylcyclohexyl). Preferred aliphatic groups are alkyl groups and alkenyl groups having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 25 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 20 carbon atoms, and may have a substituent.
Examples of aromatic groups include benzene, furan, pyrrole, pyridine, thiophene, imidazole, oxazole, thiazole, pyrazole, isoxazole, isothiazole, pyrimidine, pyrazine and condensed. These are cyclic rings, which may be substituted. A benzene ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, and a thiophene ring are preferable, and a benzene ring and a thiophene ring are more preferable. Particularly preferred is a benzene ring. These may be substituted.
As the heterocyclic group, a 3- to 6-membered substituted or unsubstituted heterocyclic group, more preferably a 5- or 6-membered unsubstituted heterocyclic group, particularly preferably a 6-membered heterocyclic group (for example, piperidine, Morpholine). These may have a substituent.
p represents 0 or 1; Preferably it is 1.

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。R18は硫黄原子または前記一般式(10)を表し、一般式(10)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。一般式(10)におけるR113、R114は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。 The carbon-carbon double bond may be either E-type or Z-type. R 18 represents a sulfur atom or the general formula (10), and the carbon-carbon double bond in the general formula (10) may be either E type or Z type. R 113 and R 114 in the general formula (10) each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same as or different from each other.

111、R112は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。 R 111 and R 112 each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same as or different from each other.

前記一般式(8)は、下記一般式(11)又は(12)で表されることが好ましい。   The general formula (8) is preferably represented by the following general formula (11) or (12).

Figure 2012038436
Figure 2012038436

Figure 2012038436
Figure 2012038436

式中、R19、R110は、脂肪族基、芳香族基、または複素環基である(酸性基を有していてもよい)。好ましくは脂肪族基または芳香族基である。 In the formula, R 19 and R 110 are an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group (which may have an acidic group). An aliphatic group or an aromatic group is preferable.

また、前記一般式(9)は、下記式(13)で表されることが好ましい。   The general formula (9) is preferably represented by the following formula (13).

Figure 2012038436
Figure 2012038436

本発明における置換基(以下、置換基Wとする。)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Wを挙げることができる。
Examples of the substituent in the present invention (hereinafter referred to as “substituent W”) 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 W can be mentioned as an example of a substituent.

本発明において前記一般式(1)で表される色素の含有量は特に限定されない。   In the present invention, the content of the dye represented by the general formula (1) is not particularly limited.

一般式(1)で表される色素の量(S)は、後記一般式(2)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R/Sが0.005〜0.5であることが好ましく、0.008〜0.3であることがより好ましく、0.01〜0.15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特定金属錯体系の増感色素の効果が十分に発揮され、かつ特定の有機色素の共着剤として機能も無駄なく発揮され極めて高い効果を奏する。
なお、本発明においては上記一般式(1)で表される色素を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。
The amount (S) of the dye represented by the general formula (1) is preferably adjusted in relation to the amount (R) of the metal complex dye represented by the following general formula (2). Specifically, in terms of molar ratio, R / S is preferably 0.005 to 0.5, more preferably 0.008 to 0.3, and particularly preferably 0.01 to 0.15. . By using in such a range, the effect of the specific metal complex-based sensitizing dye is sufficiently exhibited, and the function as a co-adhering agent for the specific organic dye is also exhibited without waste, and an extremely high effect is achieved.
In the present invention, two or more dyes represented by the general formula (1) 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.

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300〜700nmの範囲であり、より好ましくは350〜600nmの範囲であり、特に好ましくは400〜500nmの範囲である。一般式(1)で表される色素の吸収最大波長(Sw)と一般式(2)で表される色素の吸収最大波長(Rw)との差(Rw−Sw)は0〜400nmであることが好ましく、50〜200nm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(2)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 absorption maximum wavelength of 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 300 to 700 nm, more preferably in the range of 350 to 600 nm, and particularly preferably. Is in the range of 400-500 nm. The difference (Rw−Sw) between the maximum absorption wavelength (Sw) of the dye represented by the general formula (1) and the maximum absorption wavelength (Rw) of the dye represented by the general formula (2) is 0 to 400 nm. Is preferable, and it is more preferable that it is 50-200 nm. By having the maximum absorption wavelength in such a region, in combination with the dye represented by the general formula (2) to be described later, it is possible to perform photoelectric conversion with higher efficiency by light mainly using visible light useful as a solar cell. It becomes.

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、それに基づき定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、一般式(1)のB1で表される部分がカルボニル基の中間体とB1とを反応させる事により合成する事が出来る。   For the method for synthesizing the dye represented by the general formula (1), the methods described in Examples below can be referred to, and the synthesis can be performed by appropriately applying the usual method based on it. Moreover, the part represented by B1 of General formula (1) can be synthesize | combined by making the intermediate body of carbonyl group and B1 react.

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.

Figure 2012038436
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(一般式(2)で表される金属錯体色素)
本発明の光電変換素子においては下記一般式(2)で表される構造を有する色素を用いる。
Mz(LLm1(LLm2(X)m3・CI 一般式(2)
一般式(2)の構造を有する色素は、金属原子Mzに、配位子LL及び/又は配位子LLと、場合により特定の官能基Xが配位しており、必要な場合はCIにより電気的に中性に保たれている。
(Metal complex dye represented by general formula (2))
In the photoelectric conversion element of the present invention, a dye having a structure represented by the following general formula (2) is used.
Mz (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI General formula (2)
In the dye having the structure of the general formula (2), the ligand LL 1 and / or the ligand LL 2 and optionally a specific functional group X are coordinated to the metal atom Mz. It is kept electrically neutral by CI.

・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LL
配位子LLは、下記一般式(3)により表される2座または3座の配位子であり、好ましくは2座配位子である。配位子LLの数を表すm1は1〜3の整数であり、1〜2であるのが好ましく、1であるのがより好ましい。m1が2以上のとき、LLは同じでも異なっていてもよい。ただし、m1と、後述の配位子LLの数を表すm2のうち少なくとも一方は1以上の整数である。したがって金属原子に、配位子LL及び/又は配位子LLが配位している。
・ Ligand LL 1
The ligand LL 1 is a bidentate or tridentate ligand represented by the following general formula (3), and is preferably a bidentate ligand. M1 representing the number of the ligand LL 1 is an integer of 1 to 3, preferably 1 to 2, and more preferably 1. When m1 is 2 or more, LL 1 may be the same or different. However, the m1, at least one of m2 representing the number of ligands LL 2 below is an integer of 1 or more. Thus the metal atom, the ligand LL 1 and / or ligand LL 2 is coordinated.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

一般式(3)中のR21及びR22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。 R 21 and R 22 in the general formula (3) each independently represent an acidic group, 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, for example, , —CONHOH, —CONCH 3 OH, etc.), phosphoryl groups (eg —OP (O) (OH) 2 etc.) and phosphonyl groups (eg —P (O) (OH) 2 etc.), preferably carboxyl groups 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、R23、R24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 23 and R 24 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 an ant having 6 to 26 carbon atoms) 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.), sulfonamide group (Preferably a sulfonamide 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, acetyl Oxy, 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 20 carbon atoms). An acylamino group 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 alkoxycarbonyl 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LL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。 When the ligand LL 1 contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, these may be linear or branched, and may be substituted or unsubstituted. Further, when the ligand LL 1 contains an aryl group, a heterocyclic group or the like, they may be monocyclic or condensed and may be substituted or unsubstituted.

一般式(3)中、R25及びR26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。R25とR26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 general formula (3), R 25 and R 26 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 25 and R 26 may be the same or different, but are preferably the same.

25とR26は、直接ベンゼン環に結合していてもよい。R25とR26は、L21及び/又はL22を介してベンゼン環に結合していてもよい。
ここでL21及びL22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。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。L21及びL22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。L21とL22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。n21およびn22はそれぞれ独立に0〜5の整数を表し、好ましくは0〜2の整数を表す。n21が2以上のときは、L21は同一でも異なっていてもよい。n22が2以上のときは、L22は同一でも異なっていてもよい。
R 25 and R 26 may be directly bonded to the benzene ring. R 25 and R 26 may be bonded to the benzene ring via L 21 and / or L 22 .
Here, L 21 and L 22 each independently represent a conjugated chain composed of a substituted or unsubstituted ethenylene group and / or an ethynylene group. When the ethenylene group has a substituent, the substituent is preferably an alkyl group, and more preferably methyl. L 21 and L 22 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 21 and L 22 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. n21 and n22 each independently represents an integer of 0 to 5, preferably an integer of 0 to 2. When n21 is 2 or more, L 21 may be the same or different. When n22 is 2 or more, L 22 may be the same or different.

n23は0または1であり、a21及びa22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表す。a21が2以上のときR21は同じでも異なっていてもよく、a22が2以上のときR22は同じでも異なっていてもよい。a21は0又は1であるのが好ましく、a22は0〜2の整数であるのが好ましい。特に、n23が0のときa22は1又は2であるのが好ましく、n23が1のときa22は0又は1であるのが好ましい。a21とa22の和は0〜2の整数であるのが好ましい。 n23 is 0 or 1, and a21 and a22 each independently represent an integer of 0 to 3. a21 is often R 21 when two or more may be the same or different, R 22 when a22 is 2 or more may be the same or different. a21 is preferably 0 or 1, and a22 is preferably an integer of 0 to 2. In particular, when n23 is 0, a22 is preferably 1 or 2, and when n23 is 1, a22 is preferably 0 or 1. The sum of a21 and a22 is preferably an integer of 0-2.

b21及びb22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。b21が2以上のとき、R23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。b22が2以上のとき、R24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b21及びb22がともに1以上のとき、R23とR24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。 b21 and b22 each independently represent an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2. When b21 is 2 or more, R 23 may be the same or different and may be connected to each other to form a ring. When b22 is 2 or more, R 24 may be the same or different, and may be connected to each other to form a ring. When both b21 and b22 are 1 or more, R 23 and R 24 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.

a21とa22の和が1以上であって、配位子LLが酸性基を少なくとも1個有するときは、一般式(2)中のm1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。 When the sum of a21 and a22 is 1 or more and the ligand LL 1 has at least one acidic group, m1 in the general formula (2) is preferably 2 or 3, and preferably 2. Is more preferable.

一般式(2)における配位子LL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。 The ligand LL 1 in the general formula (2) is preferably represented by the following general formula (16-1), (16-2) or (16-3).

Figure 2012038436
Figure 2012038436

上記一般式(16−1)〜(16−3)中、R101〜R104、a1、a2、b1及びb2は、それぞれ、一般式(3)におけるR21〜R24、a21、a22、b21及びb22と同義である。 In the general formulas (16-1) to (16-3), R 101 to R 104 , a1, a2, b1 and b2 are R 21 to R 24 , a21, a22 and b21 in the general formula (3), respectively. And b22.

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(3)における上記R23及びR24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 23 and R 24 in general formula (3). 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)〜(16−3)中、R125、R126、R127及びR128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、アルケニル基、アルキニル基、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、アルキニル基である。 In formulas (16-1) to (16-3), R 125 , R 126 , R 127 and R 128 each independently represent a substituent, 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, more preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an amino group or an acylamino group, and particularly preferably an alkyl group or an alkynyl group. is there.

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LL
一般式(2)中、LLは2座又は3座の配位子を表す。配位子LLの数を表すm2は0〜2の整数であり、0又は1であるのが好ましい。m2が2のときLLは同じでも異なっていてもよい。ただし、m2と、前述の配位子LLの数を表すm1のうち少なくとも一方は1以上の整数である。
配位子LLは、下記一般式(4)で表される2座又は3座の配位子である。
・ Ligand LL 2
In the general formula (2), LL 2 represents a bidentate or tridentate ligand. M2 representing the number of ligands LL 2 is an integer of 0 to 2, and is preferably 0 or 1. m2 is LL 2 when the two may be the same or different. However, the m2, at least one of which is an integer of 1 or more of the m1 representing the number of ligands LL 1 above.
Ligand LL 2 is a bidentate or tridentate ligand represented by the following general formula (4).

Figure 2012038436
一般式(4)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(4)中、cは0または1を表す。cは0であるのが好ましく、LLは2座配位子であるのが好ましい。
Figure 2012038436
In General Formula (4), 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 (4), c represents 0 or 1. c is preferably 0, and LL 2 is preferably a bidentate ligand.

配位子LL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 2 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 2012038436
Figure 2012038436

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。
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 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.
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す。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 the 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はそれぞれが連結している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1〜2の整数を表す。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1〜3の整数を表す。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 general formulas (17-1) to (17-8), R 151 to R 166 may be bonded to any position on the ring to which they are connected. E1 to e6 each independently represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 1 to 2. e7 and e8 each independently represents an integer of 0 to 4, preferably 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1座又は2座の配位子を表す。配位子Xの数を表すm3は0〜2の整数を表し、m3は好ましくは1又は2である。Xが1座配位子のとき、m3は2であるのが好ましく、Xが2座配位子のとき、m3は1であるのが好ましい。m3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。
・ Ligand X
The ligand X represents a monodentate or bidentate ligand. M3 representing the number of ligands X represents an integer of 0 to 2, and m3 is preferably 1 or 2. When X is a monodentate ligand, m3 is preferably 2. When X is a bidentate ligand, m3 is preferably 1. When m3 is 2, Xs may be the same or different, and Xs may be linked together.

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。 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、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, 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 cyano group, A ligand coordinated by a group selected from the group consisting of an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, or a ligand consisting of a halogen atom, carbonyl, 1,3-diketone or thiourea, More preferably, a ligand coordinated 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, or Halogen atom 1,3 A ligand comprising a diketone or thiourea, particularly preferably a ligand coordinated by a group selected from the group consisting of a dithiocarbamate group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group and an isocyanate group, or a halogen atom Or a ligand consisting of a 1,3-diketone, most preferably a ligand coordinated with a group selected from the group consisting of a dithiocarbamate group, a thiocyanate group and an isothiocyanate group, or a 1,3-diketone A ligand consisting of 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.

Xが2座配位子のとき、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、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配位子であるのが好ましい。Xが1座配位子のとき、Xはチオシアネート基、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、ジアルキルケトン、チオ尿素からなる配位子であるのが好ましい。   When X is a bidentate ligand, X is acyloxy group, acylthio group, thioacyloxy group, thioacylthio group, acylaminooxy group, thiocarbamate group, dithiocarbamate group, thiocarbonate group, dithiocarbonate group, trithio A ligand coordinated by a group selected from the group consisting of a carbonate group, an acyl group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, or a 1,3-diketone, carbonamide, thiocarbonamide, or thio A ligand composed of urea is preferable. When X is a monodentate ligand, X is a ligand coordinated by a group selected from the group consisting of a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group, an alkylthio group, and an arylthio group, or A ligand composed of a halogen atom, carbonyl, dialkyl ketone, or thiourea is preferred.

・対イオンCI
一般式(2)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(2)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(2)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 (2) represents a counter ion when a counter ion is required 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 (2) may be dissociated and have a negative charge because the substituent has a dissociable group. In this case, the entire charge of the dye of the general formula (2) 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.

吸着基(結合基)
一般式(2)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、ホスホリル基、ホスホニル基を配位子LL上に有することが好ましい。
Adsorbing group (bonding group)
The dye having the structure represented by the general formula (2) has one or more suitable acidic adsorption groups (bonding groups) to 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). Among them, a carboxyl group, a phosphoryl group, it preferably has a phosphonyl group on the ligand LL 2.

本発明で用いる一般式(2)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。   Specific examples of the dye having the structure represented by the general formula (2) used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto. 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 2012038436
上記具体例中nは直鎖を表す。
Figure 2012038436
In the above specific examples, n represents a straight chain.

本発明において前記一般式(2)で表される色素の含有量は特に限定されない。   In the present invention, the content of the dye represented by the general formula (2) is not particularly limited.

一般式(2)で表される色素の吸収最大波長は特に限定されないが、300〜
700nmであることが好ましく、400〜600nm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、太陽電池として有用な可視光を中心とした光による高い効率の光電変化が可能となる。
Although the absorption maximum wavelength of the pigment represented by the general formula (2) is not particularly limited,
It is preferable that it is 700 nm, and it is more preferable that it is 400-600 nm. By having the absorption maximum wavelength in such a region, highly efficient photoelectric change by light centered on visible light useful as a solar cell becomes possible.

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、それに基づき定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。   For the method for synthesizing the dye represented by the general formula (1), the methods described in Examples below can be referred to, and the synthesis can be performed by appropriately applying the usual method based on it. 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.

[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.

(色素の調製)
以下に、実施例により本発明の色素の合成法を詳しく説明するが、出発物質、色素中間体および合成ルートについてはこれにより限定されるものではない。
(合成例)
(I)一般式(1)の構造を有する色素
例示色素A−1の調製
下記のスキームの方法に従って例示色素A−1を調製した。
(Preparation of dye)
Hereinafter, the method for synthesizing the dye of the present invention will be described in detail by way of examples. However, the starting material, the dye intermediate, and the synthesis route are not limited thereto.
(Synthesis example)
(I) Preparation of Dye Illustrative Dye A-1 having Structure of General Formula (1) Exemplified dye A-1 was prepared according to the method of the following scheme.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

(1)化合物A−1aの調製
10,11−ジヒドロ−5H−ジベンズ[b,f]アゼピン50.0gをDMF130mlに室温で攪拌溶解した後に氷冷し、50〜70%水素化ナトリウム18.4gを4分割添加して内温5℃以下で0.5時間攪拌した。そこへ1−ヨードエタン70.3gを20分かけて滴下し、DMF20mlで残量を洗い入れた。その後室温まで昇温し、2.5時間反応を行った。反応終了後、反応液に水を滴下し、酢酸エチルを加えて抽出を行った。分液後、酢酸エチル層を1N塩酸、重曹水、水の順に洗浄し、無水硫酸ナトリウムで予備乾燥を行った。硫酸マグネシウムを除去後、濃縮し、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(溶媒:ヘキサン)で精製することで化合物A−1a 41.7gを得た。
(1) Preparation of Compound A-1a 50.0 g of 10,11-dihydro-5H-dibenz [b, f] azepine was dissolved in 130 ml of DMF with stirring at room temperature and then ice-cooled, and 18.4 g of 50-70% sodium hydride. Was added in four portions and stirred at an internal temperature of 5 ° C. or lower for 0.5 hours. Thereto, 70.3 g of 1-iodoethane was added dropwise over 20 minutes, and the remaining amount was washed with 20 ml of DMF. Thereafter, the temperature was raised to room temperature and the reaction was carried out for 2.5 hours. After completion of the reaction, water was added dropwise to the reaction solution, followed by extraction with ethyl acetate. After liquid separation, the ethyl acetate layer was washed with 1N hydrochloric acid, sodium bicarbonate water and water in this order, and pre-dried with anhydrous sodium sulfate. After removing magnesium sulfate, the mixture was concentrated and the crude product was purified by column chromatography (solvent: hexane) to obtain 41.7 g of Compound A-1a.

(2)化合物A−1bの調製
化合物A−1a 10.0gをDMF180mlに室温で攪拌溶解した後に氷冷した。この溶液へN−ブロモスクシンイミド10.1gを4分割添加し、そのまま1時間攪拌を行った。反応終了後、反応液へチオ硫酸ナトリウム水溶液および酢酸エチルを加えて抽出、分液を行った後、酢酸エチル層へ水を加えて洗浄した。分液後、酢酸エチル層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥して、濾過および濃縮を行った。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(溶媒:ヘキサン)で粗精製後、さらに液体クロマトグラフィーにより精製し、A−1b 6.5gを得た。
(2) Preparation of Compound A-1b 10.0 g of Compound A-1a was stirred and dissolved in 180 ml of DMF at room temperature and then ice-cooled. To this solution, 10.1 g of N-bromosuccinimide was added in four portions and stirred as it was for 1 hour. After completion of the reaction, the reaction solution was extracted with an aqueous sodium thiosulfate solution and ethyl acetate, separated, and then washed with water added to the ethyl acetate layer. After separation, the ethyl acetate layer was pre-dried with anhydrous sodium sulfate, filtered and concentrated. The crude product was roughly purified by column chromatography (solvent: hexane) and further purified by liquid chromatography to obtain 6.5 g of A-1b.

(3)化合物A−1cの調製
化合物A−1b 1.21gおよび4−ヘキシル−2−ボロン酸エステル2.25g、炭酸ナトリウム10wt%溶液6mlをDME40mlへ溶解し、系内を窒素置換した。この溶液へテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム234mgを添加し、3.5時間加熱還流を行った。室温に冷却後、酢酸エチルで希釈し、有機層を水で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧下で留去して粗生成物を得た。この粗生成物をカラムクロマトグラフィー(溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/15)により精製し、A−1c 1.54gを得た。
(3) Preparation of Compound A-1c 1.21 g of Compound A-1b, 2.25 g of 4-hexyl-2-boronic acid ester, and 6 ml of a 10 wt% sodium carbonate solution were dissolved in 40 ml of DME, and the system was purged with nitrogen. To this solution, 234 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium was added and heated under reflux for 3.5 hours. After cooling to room temperature, it was diluted with ethyl acetate, the organic layer was washed twice with water and dried over magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography (solvent: ethyl acetate / hexane = 1/15) to obtain 1.54 g of A-1c.

(4)化合物A−1dの調製
化合物A−1c 0.39gをDMF10mlに溶解し、氷冷した。この溶液へ、DMF1.32mlとオキシ塩化リン0.34mlより予め調製したVilsmeier試薬を滴下し、室温で1時間攪拌した。その後70℃へ昇温し、さらに1時間20分攪拌した。
反応終了後、反応液を14wt%酢酸ナトリウム水溶液中へ添加し、室温で30分攪拌した。この溶液を酢酸エチルで2回抽出し、酢酸エチル抽出液を併せて、水で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧下で留去し組成生物を得た。この粗生成物をカラムクロマトグラフィー(溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/10)で粗精製後、さらに液体クロマトグラフィーにより精製し、A−1d 0.28gを得た。
(4) Preparation of Compound A-1d 0.39 g of Compound A-1c was dissolved in 10 ml of DMF and cooled on ice. To this solution, a Vilsmeier reagent prepared in advance from 1.32 ml of DMF and 0.34 ml of phosphorus oxychloride was added dropwise and stirred at room temperature for 1 hour. Thereafter, the temperature was raised to 70 ° C., and the mixture was further stirred for 1 hour and 20 minutes.
After completion of the reaction, the reaction solution was added into a 14 wt% sodium acetate aqueous solution and stirred at room temperature for 30 minutes. This solution was extracted twice with ethyl acetate, and the ethyl acetate extracts were combined and washed with water. After drying with magnesium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a compositional organism. This crude product was roughly purified by column chromatography (solvent: ethyl acetate / hexane = 1/10) and further purified by liquid chromatography to obtain 0.28 g of A-1d.

(5)化合物A−1の調製
化合物A−1d 0.20gをアセトニトリル3.5mlおよびトルエン3mlに溶解した。この溶液へシアノ酢酸81.5mg、ピペリジン2mlを添加し、70℃で8.5時間加熱攪拌した。冷却後、反応液へジクロロメタンを加え、有機層を希塩酸および水で2回洗浄し、硫酸ナトリウムにより乾燥した後、減圧下にて溶媒を留去して粗生成物を得た。粗生成物をメタノール/ジクロロメタンで再結晶し、粗精製を行った後、カラムクロマトグラフィー(溶媒:ジクロロメタン→ジクロロメタン/メタノール=10/1)により精製し、A−1 0.12gを得た。
(5) Preparation of Compound A-1 0.20 g of Compound A-1d was dissolved in 3.5 ml of acetonitrile and 3 ml of toluene. To this solution, 81.5 mg of cyanoacetic acid and 2 ml of piperidine were added, and the mixture was heated and stirred at 70 ° C. for 8.5 hours. After cooling, dichloromethane was added to the reaction solution, the organic layer was washed twice with dilute hydrochloric acid and water, dried over sodium sulfate, and then the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was recrystallized from methanol / dichloromethane and subjected to crude purification, followed by purification by column chromatography (solvent: dichloromethane → dichloromethane / methanol = 10/1) to obtain 0.12 g of A-1.

例示色素A−4の調製
下記のスキームの方法に従って例示色素A−4を調製した。
Preparation of Exemplified Dye A-4 Exemplified Dye A-4 was prepared according to the method of the following scheme.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

(1)化合物A−4aの調製
10,11−ジヒドロ−5H−ジベンズ[b,f]アゼピン50.0gをDMF130mlに室温で攪拌溶解した後に氷冷し、50〜70%水素化ナトリウム18.4gを4分割添加して内温5℃以下で0.5時間攪拌した。そこへ1−ヨードエタン70.3gを20分かけて滴下し、DMF20mlで残量を洗い入れた。その後室温まで昇温し、2.5時間反応を行った。反応終了後、反応液に水を滴下し、酢酸エチルを加えて抽出を行った。分液後、酢酸エチル層を1N塩酸、重曹水、水の順に洗浄し、無水硫酸ナトリウムで予備乾燥を行った。硫酸マグネシウムを除去後、濃縮し、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(溶媒:ヘキサン)で精製することで化合物A−4a 41.7gを得た。
(1) Preparation of Compound A-4a 5,0.0 g of 10,11-dihydro-5H-dibenz [b, f] azepine was dissolved in 130 ml of DMF with stirring at room temperature and then ice-cooled, and 18.4 g of 50-70% sodium hydride. Was added in four portions and stirred at an internal temperature of 5 ° C. or lower for 0.5 hours. Thereto, 70.3 g of 1-iodoethane was added dropwise over 20 minutes, and the remaining amount was washed with 20 ml of DMF. Thereafter, the temperature was raised to room temperature and the reaction was carried out for 2.5 hours. After completion of the reaction, water was added dropwise to the reaction solution, followed by extraction with ethyl acetate. After liquid separation, the ethyl acetate layer was washed with 1N hydrochloric acid, sodium bicarbonate water and water in this order, and pre-dried with anhydrous sodium sulfate. After removing magnesium sulfate, the mixture was concentrated and the crude product was purified by column chromatography (solvent: hexane) to obtain 41.7 g of Compound A-4a.

前記スキームに示されるうように鈴木カップリング反応及び臭素化反応を繰り返すことにより、A−4eで表されるヘキシル置換チオフェン環が2個結合したアゼピン誘導体、A−4gで表されるヘキシル置換チオフェン環が3個結合したアゼピン誘導体、A−4kで表されるヘキシル置換チオフェン環が4個結合したアゼピン誘導体を合成することができた。   As shown in the above scheme, by repeating the Suzuki coupling reaction and bromination reaction, an azepine derivative in which two hexyl-substituted thiophene rings represented by A-4e are bonded, and a hexyl-substituted thiophene represented by A-4g It was possible to synthesize an azepine derivative in which three rings were bonded and an azepine derivative in which four hexyl-substituted thiophene rings represented by A-4k were bonded.

(7)化合物A−4の調製
化合物A−4k 0.21gをアセトニトリル3.5mlおよびベンゼン3ml、DMF0.2mlに溶解した。この溶液へシアノ酢酸42.1mg、ピペリジン0.6ml、酢酸アンモニウム42.5mgを添加し、Dean−Stark装置を付けて33時間加熱還流を行った。冷却後、反応液へジクロロメタンを加え、有機層を希塩酸および水で2回洗浄し、硫酸ナトリウムにより乾燥した後、減圧下にて溶媒を留去して粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(溶媒:ジクロロメタン〜ジクロロメタン/メタノール=20/1)により粗精製した後、液体クロマトグラフィーにより精製し、A−40.11gを得た。
その他の化合物についても同様に調製した。
(II)一般式(2)の構造を有する色素
下記のスキームの方法に従って例示色素Ru−4を調製した。
(7) Preparation of Compound A-4 0.21 g of Compound A-4k was dissolved in 3.5 ml of acetonitrile, 3 ml of benzene and 0.2 ml of DMF. To this solution, 42.1 mg of cyanoacetic acid, 0.6 ml of piperidine and 42.5 mg of ammonium acetate were added, and the mixture was heated to reflux for 33 hours with a Dean-Stark apparatus. After cooling, dichloromethane was added to the reaction solution, the organic layer was washed twice with dilute hydrochloric acid and water, dried over sodium sulfate, and then the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was roughly purified by column chromatography (solvent: dichloromethane to dichloromethane / methanol = 20/1) and then purified by liquid chromatography to obtain A-40.11 g.
Other compounds were prepared in the same manner.
(II) Dye Having Structure of General Formula (2) Exemplified dye Ru-4 was prepared according to the method of the following scheme.

Figure 2012038436
4,4’−ビス[2−(5−ヘキシル−2−チエニル)ビニル]−2,2’−ビピリジン(0.15g、0.245mmol)とジクロロ(p−シメン)ルテニウム(II)二量体(0.0747g、0.122mmol)のDMF10ml溶液をマイクロ波(200W)、窒素暗雰囲気下、60℃で10分間加熱した。続いて2,2’−ビピリジン−4,4’−ジカルボン酸(0.12g、0.49mmol)を添加し、150℃で10分間加熱した。温度を100℃に冷却し、チオシアン酸アンモニウム(0.8g、水4mlの溶液)を加え、120℃で10分間反応させた。温度を室温まで下げ、DMFを真空蒸留した。水80mlを残留物に添加し、30分間浸漬した。不溶物を集め、水とジエチルエーテルで洗浄した。粗生成物をTBAOH(水酸化テトラブチルアンモニウム)と共にメタノールに溶解し、メタノールを流出液として、SephadexLH−20(商品名、Pharmacia Fine Chemicals社製)のカラムで精製した。主層の生成物を回収濃縮し、硝酸0.2Mを添加して沈殿物を得た。この生成物を集め、室温で真空乾燥後、一般式(2)で表される構造を有する前記例示色素Ru−4(0.31g)を得た。
その他の化合物についても同様に調製した。
Figure 2012038436
4,4′-bis [2- (5-hexyl-2-thienyl) vinyl] -2,2′-bipyridine (0.15 g, 0.245 mmol) and dichloro (p-cymene) ruthenium (II) dimer A solution of (0.0747 g, 0.122 mmol) in DMF (10 ml) was heated at 60 ° C. for 10 minutes in a microwave (200 W) under nitrogen dark atmosphere. Subsequently, 2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid (0.12 g, 0.49 mmol) was added and heated at 150 ° C. for 10 minutes. The temperature was cooled to 100 ° C., ammonium thiocyanate (0.8 g, a solution of 4 ml of water) was added, and the mixture was reacted at 120 ° C. for 10 minutes. The temperature was lowered to room temperature and DMF was distilled in vacuo. 80 ml of water was added to the residue and immersed for 30 minutes. The insoluble material was collected and washed with water and diethyl ether. The crude product was dissolved in methanol together with TBAOH (tetrabutylammonium hydroxide), and purified with a column of Sephadex LH-20 (trade name, manufactured by Pharmacia Fine Chemicals) using methanol as the effluent. The product of the main layer was collected and concentrated, and 0.2M nitric acid was added to obtain a precipitate. This product was collected and vacuum-dried at room temperature to obtain the exemplified dye Ru-4 (0.31 g) having a structure represented by the general formula (2).
Other compounds were prepared in the same manner.

(色素の極大吸収波長の測定)
用いた色素の最大吸収波長を測定した。その結果を表1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=1:1を用い、濃度が2μMになるように調整した。
(Measurement of maximum absorption wavelength of dye)
The maximum absorption wavelength of the dye used was measured. The results are shown in Table 1. The measurement was performed with a spectrophotometer (U-4100 (trade name), manufactured by Hitachi High-Tech), and the solution was adjusted to a concentration of 2 μM using THF: ethanol = 1: 1.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

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

(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2に示した。結果は、変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価した。
(Measurement of photoelectric conversion efficiency)
Simulated sunlight containing no ultraviolet rays was generated by passing the light of a 500 W xenon lamp (manufactured by Ushio) through an AM1.5G filter (manufactured by Oriel) and a sharp cut filter (KenkoL-42, trade name). The intensity of this light was 89 mW / cm 2 . The produced photoelectric conversion element was irradiated with this light, and the generated electricity was measured with a current-voltage measuring device (Caseley 238 type, trade name). The results of measuring the conversion efficiency of the photoelectrochemical cell thus obtained are shown in Table 2 below. The results are: conversion efficiency of 3.5% or more ◎, 2.5% or more of less than 3.5% ○, 2.0% or more of less than 2.5% △, 2.0% Those less than were evaluated as x.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

比較対照の色素として、下記の増感色素S−1、S−2を用いた。   The following sensitizing dyes S-1 and S-2 were used as comparative pigments.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

本発明の色素を用いて作製された電気化学電池は、表2に示されているように、特に色素の組合せとしてA−4/Ru−4、I−1/Ru−4、N−1/Ru−4、α−4/Ru−4、A−4/Ru−3、A−4/Ru−5、α−4/Ru−5、A−4/Ru−7、B−3/Ru−7、α−4/Ru−7を使用した場合は、変換効率は3.5%以上と高い値を示した。その他の本発明の色素を使用した場合でも、変換効率は2.5%以上3.5%未満と比較的高いレベルであった。
それに対して、試料番号17の比較例は、変換効率は2.5%未満と不十分であった。
As shown in Table 2, the electrochemical cell produced using the dye of the present invention has A-4 / Ru-4, I-1 / Ru-4, N-1 / in particular as a combination of dyes. Ru-4, α-4 / Ru-4, A-4 / Ru-3, A-4 / Ru-5, α-4 / Ru-5, A-4 / Ru-7, B-3 / Ru- 7. When α-4 / Ru-7 was used, the conversion efficiency was as high as 3.5% or more. Even when other dyes of the present invention were used, the conversion efficiency was at a relatively high level of 2.5% or more and less than 3.5%.
On the other hand, the comparative example of sample number 17 had an insufficient conversion efficiency of less than 2.5%.

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

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

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

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

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

(5)光電気化学電池の評価
この光電気化学電池について、人工太陽光(AM1.5)を照射し、その発電効率を求めた。その結果を表3に示す。変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価した。
(5) Evaluation of photoelectrochemical cell About this photoelectrochemical cell, artificial sunlight (AM1.5) was irradiated and the electric power generation efficiency was calculated | required. The results are shown in Table 3. Conversion efficiency is 3.5% or more, ◎, 2.5% or more, less than 3.5%, ○, 2.0% or more, less than 2.5%, △, less than 2.0% Was evaluated as x.

Figure 2012038436
増感色素S−1、S−2を用いた試料No.10〜12では変換効率が低いのに対し、本発明の例示色素を使用した試料No.1〜9では良好な結果を示すことがわかった。透明電極板として、ITO膜とFTO膜とを積層したものを用いた光電気化学電池では、ITO膜のみもしくはFTO膜のみを成膜したものを用いた場合に比べ特に変換効率が高く、本発明の色素でその効果が高いことがわかった。
Figure 2012038436
Sample No. using sensitizing dyes S-1 and S-2. 10 to 12, the conversion efficiency is low. It turned out that a favorable result is shown in 1-9. In a photoelectrochemical cell using a laminate of an ITO film and an FTO film as a transparent electrode plate, the conversion efficiency is particularly high as compared with the case where only an ITO film or only an FTO film is used. This dye was found to be highly effective.

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

(試験セル(i))
100mm×100mm×2mmの耐熱ガラス板の表面を化学洗浄し、乾燥した後、このガラス板を反応器内に置き、ヒータで加熱した後、実施例2で使用したFTO(フッ素ドープ酸化スズ)膜用原料化合物溶液を、口径0.3mmのノズルから圧力0.06MPaで、ガラス板までの距離を400mmとして、25分間噴霧し、FTO膜付きガラス基板を用意した。その表面に、エッチング法により深さ5μmの溝を格子回路パターン状に形成した。フォトリソグラフでパターン形成した後に、フッ酸を用いてエッチングを行った。これに、めっき形成を可能とするためにスパッタ法により金属導電層(シード層)を形成し、更にアディティブめっきにより金属配線層3を形成した。金属配線層3は、透明基板2表面から凸レンズ状に3μm高さまで形成した。回路幅は60μmとした。この上から、遮蔽層5としてFTO膜を400nmの厚さでSPD法により形成して、電極基板(i)とした。なお、電極基板(i)の断面形状は、特開2004−146425中の図2に示すものとなっていた。
電極基板(i)上に、平均粒径25nmの酸化チタンをアセトニトリル 100mlに分散して得た分散液を塗布・乾燥し、450℃で1時間加熱・焼結した。これを表3に示す色素のエタノール溶液へ浸漬して色素を吸着させた。浸漬条件は実施例1と同じとした。50μm厚の熱可塑性ポリオレフィン樹脂シートを介して白金スパッタFTO基板と対向して配置し、樹脂シート部を熱溶融させて両極板を固定した。
なおあらかじめ白金スパッタ極側に開けておいた電解液の注液口から、0.5Mのヨウ化塩と0.05Mのヨウ素とを主成分に含むメトキシアセトニトリル溶液を注液し、電極間に満たした。さらに周辺部及び電解液注液口をエポキシ系封止樹脂を用いて本封止し、集電端子部に銀ペーストを塗布して試験セル(i)とした。AM1.5の疑似太陽光により、試験セル(i)の光電変換特性を評価した。その結果を表4に示した。
(Test cell (i))
The surface of a heat-resistant glass plate of 100 mm × 100 mm × 2 mm was chemically washed and dried, and then this glass plate was placed in a reactor and heated with a heater, and then the FTO (fluorine-doped tin oxide) film used in Example 2 The raw material compound solution was sprayed from a nozzle having a diameter of 0.3 mm at a pressure of 0.06 MPa and a distance to the glass plate of 400 mm for 25 minutes to prepare a glass substrate with an FTO film. On the surface, grooves having a depth of 5 μm were formed in a lattice circuit pattern by an etching method. After pattern formation by photolithography, etching was performed using hydrofluoric acid. A metal conductive layer (seed layer) was formed thereon by sputtering in order to enable plating formation, and a metal wiring layer 3 was further formed by additive plating. The metal wiring layer 3 was formed in a convex lens shape from the surface of the transparent substrate 2 to a height of 3 μm. The circuit width was 60 μm. From this, an FTO film having a thickness of 400 nm was formed as the shielding layer 5 by the SPD method to obtain an electrode substrate (i). The cross-sectional shape of the electrode substrate (i) was as shown in FIG. 2 in JP-A No. 2004-146425.
On the electrode substrate (i), a dispersion obtained by dispersing titanium oxide having an average particle diameter of 25 nm in 100 ml of acetonitrile was applied and dried, and heated and sintered at 450 ° C. for 1 hour. This was immersed in an ethanol solution of the dye shown in Table 3 to adsorb the dye. The immersion conditions were the same as in Example 1. It arrange | positioned facing a platinum sputter | spatter FTO board | substrate through a 50-micrometer-thick thermoplastic polyolefin resin sheet, the resin sheet part was heat-melted, and the bipolar plate was fixed.
A methoxyacetonitrile solution containing 0.5M iodide and 0.05M iodine as the main components was injected from the electrolyte solution inlet previously opened on the platinum sputter electrode side, and filled between the electrodes. It was. Further, the peripheral portion and the electrolyte solution injection port were finally sealed using an epoxy-based sealing resin, and a silver paste was applied to the current collecting terminal portion to obtain a test cell (i). The photoelectric conversion characteristics of the test cell (i) were evaluated using pseudo sunlight of AM1.5. The results are shown in Table 4.

(試験セル(iv))
試験セル(i)と同様の方法で100×100mmのFTO膜付きガラス基板を用意した。そのFTOガラス基板上に、アディティブめっき法により金属配線層3(金回路)を形成した。金属配線層3(金回路)は基板表面に格子状に形成し、回路幅50μm、回路厚5μmとした。この表面に厚さ300nmのFTO膜を遮蔽層5としてSPD法により形成して試験セル(iv)とした。電極基板(iv)の断面をSEM−EDXを用いて確認したところ、配線底部でめっきレジストの裾引きに起因すると思われる潜り込みがあり、影部分にはFTOが被覆されていなかった。
電極基板(iv)を用い、試験セル(i)と同様に、試験セル(iv)を作製した。AM1.5の疑似太陽光により試験セル(iv)の光電変換特性を評価し、結果を表4に示した。結果は、変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価した。
(Test cell (iv))
A glass substrate with a 100 × 100 mm FTO film was prepared in the same manner as in the test cell (i). A metal wiring layer 3 (gold circuit) was formed on the FTO glass substrate by additive plating. The metal wiring layer 3 (gold circuit) was formed in a lattice shape on the substrate surface, and had a circuit width of 50 μm and a circuit thickness of 5 μm. On this surface, an FTO film having a thickness of 300 nm was formed as a shielding layer 5 by the SPD method to obtain a test cell (iv). When the cross section of the electrode substrate (iv) was confirmed using SEM-EDX, there was a sneaking in which seems to be caused by the skirting of the plating resist at the bottom of the wiring, and the shadow portion was not covered with FTO.
A test cell (iv) was produced in the same manner as the test cell (i) using the electrode substrate (iv). The photoelectric conversion characteristics of the test cell (iv) were evaluated by AM1.5 artificial sunlight, and the results are shown in Table 4. The results are: conversion efficiency of 3.5% or more ◎, 2.5% or more of less than 3.5% ○, 2.0% or more of less than 2.5% △, 2.0% Those less than were evaluated as x.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

表4より、本発明の色素を用いた場合は、試験セル(i)の場合の変換効率は3.5%以上と、高い値を示した。一方、試験セル(iv)を用いた場合についてみると、比較例の色素を用いた場合と比較して、本発明の色素を用いた場合は、変換効率が高くなった。このため本発明の色素を用いることにより、試験セル選択の自由度が上がることがわかった(試料番号11、試料番号12との比較)。   From Table 4, when the pigment | dye of this invention was used, the conversion efficiency in the case of test cell (i) showed a high value with 3.5% or more. On the other hand, when the test cell (iv) was used, the conversion efficiency was higher when the dye of the present invention was used as compared with the case where the dye of the comparative example was used. For this reason, it was found that the degree of freedom in selecting the test cell was increased by using the dye of the present invention (comparison with sample numbers 11 and 12).

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

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

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

(3)酸化物半導体膜(A)への色素の吸着
次に、分光増感色素として本発明の組合せ色素を表に示す濃度のエタノール溶液を調製した。この色素溶液を100rpmスピナーで、金属酸化物半導体膜(A)上へ塗布して乾燥した。この塗布および乾燥工程を5回行った。
(3) Adsorption of Dye to Oxide Semiconductor Film (A) Next, an ethanol solution having a concentration shown in the table with the combination dye of the present invention as a spectral sensitizing dye was prepared. This dye solution was applied onto the metal oxide semiconductor film (A) with a 100 rpm spinner and dried. This coating and drying process was performed five times.

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

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

(6)光電気セル(A)の評価
光電気セル(A)は、ソーラーシュミレーターで100W/mの強度の光を照射して、η(変換効率)を測定し、その結果を表5に示した。
(6) Evaluation of Photoelectric Cell (A) Photoelectric cell (A) is irradiated with light of 100 W / m 2 with a solar simulator, and η (conversion efficiency) is measured. Indicated.

(光電池セル(B))
紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、膜を硬化させた後、Arガスのイオン照射(日新電気製:イオン注入装置、200eVで10時間照射)を行った以外は酸化物半導体膜(A)と同様にして酸化物半導体膜(B)を形成した。
酸化物半導体膜(A)と同様に、酸化物半導体膜(B)に色素の吸着を行った。
その後光電池セルAと同様の方法で光電気セル(B)を作成し、ηを測定した。その結果を表5に示した。
(Photovoltaic cell (B))
Oxide semiconductor film (A) except that after irradiation with ultraviolet light, peroxo acid was decomposed and the film was cured, Ar gas ion irradiation (Nisshin Electric Co., Ltd .: ion implantation apparatus, irradiation at 200 eV for 10 hours) was performed. ), An oxide semiconductor film (B) was formed.
Similarly to the oxide semiconductor film (A), the dye was adsorbed to the oxide semiconductor film (B).
Thereafter, a photoelectric cell (B) was prepared by the same method as that for the photovoltaic cell A, and η was measured. The results are shown in Table 5.

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

(光電池セル(D))
18.3gの4塩化チタンを純水で希釈してTiO換算で1.0質量%含有する水溶液を得た。これを撹拌しながら、15質量%のアンモニア水を添加し、pH9.5の白色スラリーを得た。このスラリーを濾過洗浄した後、純水に懸濁してTiOとして0.6質量%の水和酸化チタンゲルのスラリーとし、これに塩酸を加えてpH2とした後、オートクレーブに入れ、180℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(D)を調製した。
次に、チタニアコロイド粒子(D)を10質量%まで濃縮し、これに、TiOに換算して、30質量%となるように膜形成助剤としてヒドロキシプロピルセルロースを添加して、半導体膜形成用塗布液を調製した。次いで、フッ素ドープした酸化スズが電極層として形成された透明ガラス基板上に、前記塗布液を塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cmの紫外線を照射し、膜を硬化させた。さらに、300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行い、酸化物半導体膜(D)を形成した。
次に、酸化物半導体膜(A)と同様にして分光増感色素として、本発明の色素の吸着を行った。
その後、光電気セル(A)と同様の方法で光電気セル(D)を作成し、ηを測定した。結果を表5に示した。結果は、変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として表示した。
(Photovoltaic cell (D))
18.3 g of titanium tetrachloride was diluted with pure water to obtain an aqueous solution containing 1.0% by mass in terms of TiO 2 . While stirring this, 15% by mass of ammonia water was added to obtain a white slurry having a pH of 9.5. This slurry was filtered and washed, suspended in pure water to obtain a 0.6 mass% hydrated titanium oxide gel slurry as TiO 2 , adjusted to pH 2 by adding hydrochloric acid thereto, put in an autoclave, and stirred at 180 ° C. for 5 The titania colloidal particles (D) were prepared by performing hydrothermal treatment for a period of time under saturated vapor pressure.
Next, titania colloidal particles (D) are concentrated to 10% by mass, and hydroxypropyl cellulose is added as a film forming aid so as to be 30% by mass in terms of TiO 2 to form a semiconductor film. A coating solution was prepared. Next, the coating solution is applied onto a transparent glass substrate on which fluorine-doped tin oxide is formed as an electrode layer, dried naturally, and subsequently irradiated with 6000 mJ / cm 2 of ultraviolet rays using a low-pressure mercury lamp to form a film. Cured. Furthermore, it heated at 300 degreeC for 30 minute (s), decomposed | disassembled and annealed hydroxypropyl cellulose, and formed the oxide semiconductor film (D).
Next, the dye of the present invention was adsorbed as a spectral sensitizing dye in the same manner as the oxide semiconductor film (A).
Then, the photoelectric cell (D) was created by the method similar to a photoelectric cell (A), and (eta) was measured. The results are shown in Table 5. The results are: conversion efficiency of 3.5% or more ◎, 2.5% or more of less than 3.5% ○, 2.0% or more of less than 2.5% △, 2.0% Less than were shown as x.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

表5より、本発明の色素の場合には、試験セル(A)〜(C)を使用した場合には特に変換効率が高いことがわかった。   From Table 5, in the case of the pigment | dye of this invention, when test cell (A)-(C) was used, it turned out that conversion efficiency is especially high.

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

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

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

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

(色素増感型光電変換素子の作製および評価)
上記の酸化チタン1〜3で調製した酸化チタンを半導体として特開2000−340269の図1に示す構成を有する光電変換素子を次のように作製した。
ガラス基板上にフッ素ドープの酸化スズをコートし、導電性透明電極とした。電極面上にそれぞれの酸化チタン粒子を原料としたペーストを作成し、バーコート法で厚さ50μmに塗布した後、500℃で焼成して膜厚約20μmの薄層を形成した。次に表に示す増感色素−1と増感色素−2の組合せの記載濃度のエタノール溶液を調製し、これに上記の酸化チタンの薄層を形成したガラス基板を浸漬し、12時間室温で保持した。
(Production and evaluation of dye-sensitized photoelectric conversion device)
A photoelectric conversion element having the configuration shown in FIG. 1 of JP-A No. 2000-340269 was produced as follows using titanium oxide prepared by the above titanium oxides 1 to 3 as a semiconductor.
A glass substrate was coated with fluorine-doped tin oxide to form a conductive transparent electrode. A paste using each titanium oxide particle as a raw material was formed on the electrode surface, applied to a thickness of 50 μm by a bar coating method, and then baked at 500 ° C. to form a thin layer having a thickness of about 20 μm. Next, an ethanol solution having the described concentration of the combination of sensitizing dye-1 and sensitizing dye-2 shown in the table is prepared, and the glass substrate on which the above-described titanium oxide thin layer is formed is immersed in this solution for 12 hours at room temperature. Retained.

電解液としてテトラプロピルアンモニウムのヨウ素塩とヨウ化リチウムのアセトニトリル溶液を用い、白金を対極として特開2000−340269の図1に示す構成を有する光電変換素子を作製した。光電変換は160wの高圧水銀ランプの光(フィルターで赤外線部をカット)を上記の素子に照射し、その際の変換効率を測定した。結果を表6に示す。結果は、変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として表示した。   A photoelectric conversion element having the configuration shown in FIG. 1 of JP-A No. 2000-340269 was prepared using an iodine salt of tetrapropylammonium as an electrolytic solution and an acetonitrile solution of lithium iodide and using platinum as a counter electrode. For photoelectric conversion, light from a 160-w high-pressure mercury lamp (the infrared part was cut by a filter) was applied to the above-mentioned element, and the conversion efficiency at that time was measured. The results are shown in Table 6. The results are: conversion efficiency of 3.5% or more ◎, 2.5% or more of less than 3.5% ○, 2.0% or more of less than 2.5% △, 2.0% Less than were shown as x.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(光電気化学電池2)
半導体電極の製造を以下のようにして行ったこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により特開2002−289274記載の図1に示した光電極10及び特開2002−289274記載の図3に示した色素増感型太陽電池20と同様の構成を有する光電極及び光電気化学電池2を作製した。
(Photoelectrochemical cell 2)
The photoelectrode 10 shown in FIG. 1 described in JP-A-2002-289274 and the diagram described in JP-A-2002-289274 are the same as those of the photoelectrochemical cell 1 except that the semiconductor electrode is manufactured as follows. A photoelectrode and a photoelectrochemical cell 2 having the same configuration as the dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

[電池特性試験]
電池特性試験を行ない、光電気化学電池1〜10、比較光電気化学電池1〜2について変換効率ηを測定した。電池特性試験は、ソーラーシミュレータ(WACOM製、WXS−85H)を用い、AM1.5フィルターを通したキセノンランプから1000W/m2の疑似太陽光を照射することにより行った。I−Vテスターを用いて電流−電圧特性を測定し、エネルギー変換効率(η/%)を求めた。その結果を表7に示す。結果は、変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として表示した。
[Battery characteristics test]
A battery characteristic test was performed, and conversion efficiency η was measured for photoelectrochemical cells 1 to 10 and comparative photoelectrochemical cells 1 and 2. The battery characteristic test was performed by irradiating 1000 W / m 2 of pseudo sunlight from a xenon lamp that passed through an AM1.5 filter using a solar simulator (manufactured by WACOM, WXS-85H). Current-voltage characteristics were measured using an IV tester, and energy conversion efficiency (η /%) was determined. The results are shown in Table 7. The results are: conversion efficiency of 3.5% or more ◎, 2.5% or more of less than 3.5% ○, 2.0% or more of less than 2.5% △, 2.0% Less than were shown as x.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

表7の通り、本発明の色素は変換効率が高いことがわかった。   As shown in Table 7, it was found that the dye of the present invention has high conversion efficiency.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

電池性能の評価は、一定フォトン数(1016cm−2)照射下での光電流作用スペクトル測定及びAM1.5擬似太陽光(100mW/cm)照射下でのI−V測定により行なった。これらの測定には分光計器社製のCEP−2000型分光感度測定装置を用いた。
得られた出力特性値を表8にまとめた。結果は、変換効率が2.5%以上のものを◎、2.0%以上2.5%未満のものを○、1.5%以上2.0%未満のものを△、1.5%未満のものを×として表示した。
The battery performance was evaluated by photocurrent action spectrum measurement under irradiation with a constant number of photons (1016 cm −2 ) and IV measurement under irradiation with AM1.5 simulated sunlight (100 mW / cm 2 ). A CEP-2000 type spectral sensitivity measuring device manufactured by Spectrometer Co., Ltd. was used for these measurements.
The obtained output characteristic values are summarized in Table 8. The results are: conversion efficiency of 2.5% or more ◎, 2.0% or more and less than 2.5% ○, 1.5% or more and less than 2.0% △, 1.5% Less than were shown as x.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

表8において、「UVオゾン」、「UV」、「乾燥」の欄はそれぞれ、多孔質膜の形成後、増感色素吸着前における、UVオゾン処理、UV照射処理、乾燥処理の有無を表す。処理したものが「○」であり、処理なしのものが「×」である。
表8の「TiOの前処理の欄は、酸化チタン微粒子の前処理(450℃のオーブンで30分間熱処理)の有無を示す。試料6、14、22は、高TTIP濃度(酸化チタン:TTIPのモル比が1:0.356)のペーストを用いた試料を表す。他の試料(試料1〜5,7〜13,23,24)は全て酸化チタン:TTIP=1:0.0356のペーストを用いている。
In Table 8, the columns of “UV ozone”, “UV”, and “dry” indicate the presence or absence of UV ozone treatment, UV irradiation treatment, and drying treatment after formation of the porous film and before sensitizing dye adsorption. The processed one is “◯”, and the unprocessed one is “×”.
The column Pretreatment of TiO 2 ” in Table 8 indicates the presence or absence of pretreatment of titanium oxide fine particles (heat treatment in an oven at 450 ° C. for 30 minutes). Samples 6, 14, and 22 represent samples using a paste having a high TTIP concentration (titanium oxide: TTIP molar ratio of 1: 0.356). The other samples (samples 1 to 5, 7 to 13, 23, 24) all use a paste of titanium oxide: TTIP = 1: 0.0356.

表8に示す結果から、本発明の色素を使用した場合には、多孔質膜の形成後、増感色素吸着前における、UVオゾン処理、UV照射処理、乾燥処理の有無にかかわらず、光電気化学電池の変換効率が高いことがわかった。   From the results shown in Table 8, when the dye of the present invention is used, the photoelectricity is measured regardless of the presence or absence of UV ozone treatment, UV irradiation treatment, and drying treatment after the formation of the porous film and before adsorption of the sensitizing dye. It was found that the conversion efficiency of the chemical battery was high.

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

Figure 2012038436
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ガラス基板上に、透明導電膜としてフッ素をドープした酸化スズをスパッタリングにより、導電膜を形成した。この導電膜上にアナターゼ型酸化チタン粒子を含有する分散液(
水とアセトニトリルの容量比4:1からなる混合溶媒100mlにアナターゼ型酸化チタン(日本アエロジル社製のP−25(商品名))を32g配合し、自転/公転併用式のミキシングコンディショナーを使用して均一に分散、混合して得た、半導体微粒子分散液)を塗布し、その後500℃で焼結して厚さ15μmの感光層を形成した。この感光層に、No.1〜No.8のベンズイミダゾール系化合物電解液を、滴下した。
ここにポリエチレンフィルム製のフレーム型スペーサー(厚さ25μm)をのせ、白金対電極でこれを覆い、光電変換素子を作製した。
得られた光電変換素子に、Xeランプを光源として強度100mW/cmの光を照射した。表9に得られた開放電圧と光電変換効率を示した。開放電圧は、6.3V以上のものを◎、6.0V以上6.3V未満のものを○、5.7V以上6.0V未満のものを△、5.7V未満のものを×として表示した。変換効率は、3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として表示した。
なお、表9には、ベンズイミダゾール系化合物を加えていない電解液を用いた光電変換素子の結果も示した。
A conductive film was formed on a glass substrate by sputtering tin oxide doped with fluorine as a transparent conductive film. Dispersion liquid containing anatase-type titanium oxide particles on this conductive film (
Mixing 32g of anatase-type titanium oxide (P-25 (trade name) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) in 100ml of a mixed solvent consisting of water and acetonitrile in a volume ratio of 4: 1, using a mixing conditioner with both rotation and revolution. A semiconductor fine particle dispersion obtained by uniformly dispersing and mixing was applied, and then sintered at 500 ° C. to form a photosensitive layer having a thickness of 15 μm. In this photosensitive layer, no. 1-No. 8 benzimidazole compound electrolyte was added dropwise.
A frame type spacer (thickness: 25 μm) made of a polyethylene film was placed thereon, and this was covered with a platinum counter electrode to produce a photoelectric conversion element.
The obtained photoelectric conversion element was irradiated with light having an intensity of 100 mW / cm 2 using a Xe lamp as a light source. Table 9 shows the obtained open circuit voltage and photoelectric conversion efficiency. The open circuit voltage is 6.3V or more, ◎, 6.0V or more and less than 6.3V is indicated as ◯, 5.7V or more and less than 6.0V is indicated as △, and less than 5.7V is indicated as ×. . The conversion efficiency is ◎ for those with 3.5% or more, ◯ for 2.5% or more and less than 3.5%, △ for 2.0% or more and less than 2.5%, and less than 2.0%. Things were displayed as x.
Table 9 also shows the results of photoelectric conversion elements using an electrolytic solution to which no benzimidazole compound was added.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

表9の結果から、本発明の色素は変換効率が高いことがわかる。   From the results in Table 9, it can be seen that the dye of the present invention has high conversion efficiency.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(電池特性評価試験)
以下の手順により、光電気化学電池1〜4について、光電変換効率(η(%))を測定した。
(Battery characteristics evaluation test)
The photoelectric conversion efficiency (η (%)) was measured for the photoelectrochemical cells 1 to 4 by the following procedure.

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

各光電気化学電池について、I−Vテスターを用いて室温にて電流−電圧特性を測定し、これらから光電変換効率η[%]を求めた。得られた結果を表10(1Sunの照射条件)の「fresh」として示す。また、60℃、1Sun照射で、10Ω負荷での作動条件で色素増感型太陽電池1〜2及び比較色素増感型太陽電池1〜2の光電変換効率η[%]の80℃で300時間経時後に調べた耐久性評価試験の結果も表10−1及び表10−2に示した。Freshの変換効率は、3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として表示した。   About each photoelectrochemical cell, the current-voltage characteristic was measured at room temperature using the IV tester, and photoelectric conversion efficiency (eta) [%] was calculated | required from these. The obtained results are shown as “fresh” in Table 10 (1 Sun irradiation conditions). In addition, the photoelectric conversion efficiency η [%] of the dye-sensitized solar cells 1 and 2 and the comparative dye-sensitized solar cells 1 and 2 is 300 hours at 60 ° C. and 1 Sun irradiation under an operating condition of 10Ω load. The results of the durability evaluation test examined after the lapse of time are also shown in Tables 10-1 and 10-2. The conversion efficiency of Fresh is ◎ for those with 3.5% or more, ○ for those with 2.5% to less than 3.5%, △, 2.0% for those with 2.0% or more but less than 2.5% Less than were shown as x.

Figure 2012038436
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Figure 2012038436
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表10−1及び表10−2に示した結果から明らかなように、本発明の色素は電解質にヨウ化亜鉛を添加した場合でも優れたものであることがわかった。   As is clear from the results shown in Tables 10-1 and 10-2, it was found that the dye of the present invention was excellent even when zinc iodide was added to the electrolyte.

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

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

3.光電気化学電池の作製
溶媒としては、アセトニトリルと3−メチル−2−オキサゾリジノンとの体積比90/10の混合物を用いた。この溶媒に、ヨウ素と電解質塩として、1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムのヨウ素塩を加えて、0.5mol/Lの電解質塩および0.05mol/Lのヨウ素を含んだ溶液を調製した。この溶液に、(溶媒+窒素含有高分子化合物+塩)100質量部に対し、窒素含有高分子化合物(XA)を10質量部加えた。さらに窒素含有高分子化合物の反応性窒素原子に対する求電子剤(XB)を0.1モル混合し、均一な反応溶液とした。
3. Production of Photoelectrochemical Battery As a solvent, a mixture of acetonitrile and 3-methyl-2-oxazolidinone in a volume ratio of 90/10 was used. To this solvent, iodine and 1-methyl-3-hexylimidazolium iodine salt were added as an electrolyte salt to prepare a solution containing 0.5 mol / L electrolyte salt and 0.05 mol / L iodine. To this solution, 10 parts by mass of nitrogen-containing polymer compound (XA) was added to 100 parts by mass of (solvent + nitrogen-containing polymer compound + salt). Furthermore, 0.1 mol of an electrophile (XB) for reactive nitrogen atoms of the nitrogen-containing polymer compound was mixed to obtain a uniform reaction solution.

一方、導電性ガラス板上に形成された色素増感酸化チタン微粒子層の上にスペーサーを介して白金を蒸着したガラス板からなる対極の白金薄膜側を載置し、導電性ガラス板と白金蒸着ガラス板とを固定した。得られた組立体の開放端を上記電解質溶液に浸漬し、毛細管現象により色素増感酸化チタン微粒子層中に反応溶液を浸透させた。
次いで80℃で30分間加熱して、架橋反応を行った。このようにして、特開2000−323190号記載の図2に示す通り、導電性ガラス板10の導電層12上に、色素増感酸化チタン微粒子層20、電解質層30、および白金薄膜42およびガラス板41からなる対極40が順に積層された本発明の光電気化学電池1−1(サンプルNo.1)を得た。
また色素と電解質組成物の組成の組み合わせを表11に示すように変更した以外上記工程を繰り返すことにより、異なる感光層20および/または電荷移動層30を有する光電気化学電池1−2、1−3を得た。
On the other hand, on the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer formed on the conductive glass plate, the platinum thin film side of the counter electrode made of a glass plate on which platinum is vapor-deposited through a spacer is placed. A glass plate was fixed. The open end of the obtained assembly was immersed in the electrolyte solution, and the reaction solution was infiltrated into the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer by capillary action.
Subsequently, it heated at 80 degreeC for 30 minutes, and the crosslinking reaction was performed. In this way, as shown in FIG. 2 of JP 2000-323190 A, the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer 20, the electrolyte layer 30, the platinum thin film 42, and the glass are formed on the conductive layer 12 of the conductive glass plate 10. The photoelectrochemical cell 1-1 (sample No. 1) of the present invention in which the counter electrode 40 composed of the plate 41 was sequentially laminated was obtained.
Further, by repeating the above steps except that the combination of the composition of the dye and the electrolyte composition is changed as shown in Table 11, photoelectrochemical cells 1-2, 1- having different photosensitive layers 20 and / or charge transfer layers 30 are obtained. 3 was obtained.

4.光電気化学電池A、Bの作製
(1)光電気化学電池A
前述のようにして本発明の色素により色素増感された酸化チタン微粒子層からなる電極A(20mm×20mm)を同じ大きさの白金蒸着ガラス板にスペーサーを介して重ねあわせた。次に両ガラス板の隙間に毛細管現象を利用して電解液(アセトニトリルと3−メチル−2−オキサゾリジノンとの体積比90/10の混合物を溶媒としたヨウ素0.05mol/L、ヨウ化リチウム0.5mol/Lの溶液)を浸透させて、光電気化学電池A−1を作製した。また色素を表11に示すように変更した以外上記工程を繰り返すことにより、光電気化学電池A−2、A−3を得た。
4). Production of photoelectrochemical cells A and B (1) Photoelectrochemical cell A
An electrode A (20 mm × 20 mm) composed of a titanium oxide fine particle layer dye-sensitized with the dye of the present invention as described above was superimposed on a platinum-deposited glass plate of the same size via a spacer. Next, an electrolyte solution (iodine 0.05 mol / L using a mixture of acetonitrile and 3-methyl-2-oxazolidinone in a volume ratio of 90/10 as a solvent using a capillary phenomenon in the gap between both glass plates, lithium iodide 0 .5 mol / L solution) was infiltrated to produce photoelectrochemical cell A-1. Photoelectrochemical cells A-2 and A-3 were obtained by repeating the above steps except that the dye was changed as shown in Table 11.

(2)光電気化学電池B(特開平9−27352号に記載の電解質)
前述のようにして本発明の色素により色素増感された酸化チタン微粒子層からなる電極A(20mm×20mm)上に、電解液を塗布し、含浸させた。なお電解液は、ヘキサエチレングリコールメタクリル酸エステル(日本油脂化学(株)製,ブレンマーPE−350)1gと、エチレングリコール1gと、重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロバン−1−オン(日本チバガイギー(株)製,ダロキュア1173)20mgを含有した混合液に、ヨウ化リチウム500mgを溶解し10分間真空脱気することにより得た。次に前記混合溶液を含浸させた多孔性酸化チタン層を減圧下に置くことにより、多孔性酸化チタン層中の気泡を除き、モノマーの浸透を促した後、紫外光照射により重合して高分子化合物の均一なゲルを多孔性酸化チタン層の微細空孔内に充填した。このようにして得られたものをヨウ素雰囲気に30分間曝して、高分子化合物中にヨウ素を拡散させた後、白金蒸着ガラス板を重ね合わせ、光電気化学電池B−1を得た。また色素を表11に示すように変更した以外上記工程を繰り返すことにより、光電気化学電池B−2、B−3を得た。
(2) Photoelectrochemical cell B (electrolyte described in JP-A-9-27352)
The electrolytic solution was applied and impregnated on the electrode A (20 mm × 20 mm) composed of the titanium oxide fine particle layer dye-sensitized with the dye of the present invention as described above. The electrolyte was 1 g of hexaethylene glycol methacrylate (manufactured by Nippon Oil & Fats Chemical Co., Ltd., Bremer PE-350), 1 g of ethylene glycol, and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane as a polymerization initiator. It was obtained by dissolving 500 mg of lithium iodide in a mixed solution containing 20 mg of -1-one (manufactured by Ciba Geigy Japan, Darocur 1173) and vacuum degassing for 10 minutes. Next, the porous titanium oxide layer impregnated with the mixed solution is placed under a reduced pressure to remove bubbles in the porous titanium oxide layer, promote penetration of the monomer, and then polymerize by irradiation with ultraviolet light. A uniform gel of the compound was filled into the fine pores of the porous titanium oxide layer. The product thus obtained was exposed to an iodine atmosphere for 30 minutes to diffuse iodine in the polymer compound, and then a platinum-deposited glass plate was overlaid to obtain a photoelectrochemical cell B-1. Photoelectrochemical cells B-2 and B-3 were obtained by repeating the above steps except that the dye was changed as shown in Table 11.

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

前述の光電気化学電池の導電性ガラス板10と白金蒸着ガラス板40にそれぞれワニ口クリップを接続し、各ワニ口クリップを電流電圧測定装置(ケースレーSMU238型)に接続した。これに導電性ガラス板10側から模擬太陽光を照射し、発生した電気を電流電圧測定装置により測定した。これにより求められた光電気化学電池の変換効率(η)の初期値(fresh)と、300時間連続照射時の変換効率の低下率をまとめて表11に示す。Freshの変換効率は、3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として表示した。   Alligator clips were connected to the conductive glass plate 10 and the platinum-deposited glass plate 40 of the above-described photoelectrochemical cell, and each alligator clip was connected to a current-voltage measuring device (Keutley SMU238 type). This was irradiated with simulated sunlight from the conductive glass plate 10 side, and the generated electricity was measured with a current-voltage measuring device. Table 11 summarizes the initial value (fresh) of the conversion efficiency (η) of the photoelectrochemical cell thus determined and the rate of decrease in conversion efficiency during 300 hours of continuous irradiation. The conversion efficiency of Fresh is ◎ for those with 3.5% or more, ○ for those with 2.5% to less than 3.5%, △, 2.0% for those with 2.0% or more but less than 2.5% Less than were shown as x.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

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

Figure 2012038436
Figure 2012038436

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

Figure 2012038436
Figure 2012038436

表11に示した結果から明らかなように、本発明の色素はこの場合でも変換効率が高く、耐久性も高く優れたものであることがわかった。   As is clear from the results shown in Table 11, it was found that the dye of the present invention was excellent in conversion efficiency and durability in this case as well.

(実施例11)
ゾル−ゲル法によって調整した懸濁液を用いてスクリーン印刷によりTiOの多孔質層をFTOガラス上に塗布し450℃で焼成した。これに本発明の組合せ色素α−4(0.15×10−4mol/L)とRu−6(2×10−4mol/L)、及び増感色素S−1とS−2の10−4mol/Lエタノール溶液中に浸漬することで、色素を吸着させた。
100mgの2,2′,7,7′ーテトラキス(ジフェニルアミノ)−9,9′ースピロビフルオレンを5mlのクロロホルムに溶解した。溶液を染料表面にそれを軽く塗ることによって、この溶液を層の細孔内にしみこませた。次に溶液の一滴を直接表面に置いて室温で乾燥した。ついで被覆支持体を蒸着装置に装着して約10−5ミリバールの真空下の熱蒸着によってさらに厚さ100nmの2,2′,7,7′ーテトラキス(ジフェニルアミノ)−9,9′ースピロビフルオレンの層を適用した。さらに蒸着装置内でこの被覆支持体に対極として厚さ200nmの金の層を被覆した。
このように調製した試料を高圧ランプ、光学フィルター、レンズおよびマウンティングを含む光学装置に取り付けた。フィルターの使用およびレンズの移動によって強度を変えることができた。金の層とSnO層とに接点を付け、試料を照射している間電流測定装置に示した装置に取り付けた。測定のために、適当な光学フィルターを用い波長が430nm未満の光を遮断した。さらに放射線の強度を約1000W/m2)にほぼ一致するように装置を調整した。
金の層およびSnO層に接点を付け、また試料を照射している間は両接点をポテンシオスタットに接続した。外部電圧をかけずに増感色素S−1とS−2を用いた試料では約90nAの電流を生じたが、本発明の組合せ色素α−4とRu−6を用いた試料では約190nAの電流を生じた。どちらの試料の場合も照射しないと電流は消失した。
(Example 11)
A porous layer of TiO 2 was applied onto FTO glass by screen printing using a suspension prepared by a sol-gel method, and fired at 450 ° C. To this, combination dyes α-4 (0.15 × 10 −4 mol / L) and Ru-6 (2 × 10 −4 mol / L) of the present invention, and 10 of sensitizing dyes S-1 and S-2 The pigment | dye was made to adsorb | suck by being immersed in -4 mol / L ethanol solution.
100 mg of 2,2 ', 7,7'-tetrakis (diphenylamino) -9,9'-spirobifluorene was dissolved in 5 ml of chloroform. The solution was soaked into the pores of the layer by lightly applying the solution to the dye surface. A drop of the solution was then placed directly on the surface and dried at room temperature. The coated support is then attached to a deposition apparatus and further 100 nm thick 2,2 ', 7,7'-tetrakis (diphenylamino) -9,9'-spirobi by thermal deposition under vacuum of about 10-5 mbar. A layer of fluorene was applied. Furthermore, a gold layer having a thickness of 200 nm was coated on the coated support as a counter electrode in a vapor deposition apparatus.
The sample thus prepared was attached to an optical device including a high-pressure lamp, an optical filter, a lens and a mounting. The intensity could be changed by using a filter and moving the lens. The gold layer and the SnO 2 layer were contacted and attached to the device shown in the current measuring device while the sample was irradiated. For the measurement, light having a wavelength of less than 430 nm was blocked using an appropriate optical filter. Furthermore, the apparatus was adjusted so that the intensity of the radiation substantially coincided with about 1000 W / m2.
Contacts were made on the gold layer and the SnO 2 layer, and both contacts were connected to a potentiostat while the sample was irradiated. The sample using the sensitizing dyes S-1 and S-2 without applying an external voltage produced a current of about 90 nA, whereas the sample using the combination dyes α-4 and Ru-6 of the present invention had a current of about 190 nA. Produced an electric current. In both samples, the current disappeared if not irradiated.

(実施例12)
特開2000−90989の実施例1と同様に作成したタンデムセルにおいても、比較色素の組合せS−1とS−2にくらべ本発明の組合せ色素A−4とRu−6では変換効率が高いことが確認できた。
(Example 12)
Also in the tandem cell prepared in the same manner as in Example 1 of JP-A-2000-90989, the combination dyes A-4 and Ru-6 of the present invention have higher conversion efficiency than the comparison dye combinations S-1 and S-2. Was confirmed.

(実施例14)
市販の酸化チタン粒子(テイカ株式会社製、平均粒径20nm)4.0gとジエチレングリコールモノメチルエーテル20mlとを、硬質ガラスビーズを使用してペイントシェイカーにより6時間分散させて酸化チタン懸濁液を作成した。次いで、この酸化チタン懸濁液を、ドクターブレードを用いて、予め酸化スズ導電層を付着させたガラス板(電極層)に塗布し、100℃で30分予備乾燥した後、電気炉で500℃で40分間焼成し、ガラス板上に酸化チタン膜(半導体材料)を形成した。これとは別に、本発明の組合せの増感色素及び比較色素をエタノールに溶解して光増感色素溶液を得た。
(Example 14)
Titanium oxide suspension was prepared by dispersing 4.0 g of commercially available titanium oxide particles (manufactured by Teika Co., Ltd., average particle size 20 nm) and 20 ml of diethylene glycol monomethyl ether for 6 hours with a paint shaker using hard glass beads. . Next, this titanium oxide suspension was applied to a glass plate (electrode layer) to which a tin oxide conductive layer had been previously attached using a doctor blade, pre-dried at 100 ° C. for 30 minutes, and then heated to 500 ° C. in an electric furnace. Was baked for 40 minutes to form a titanium oxide film (semiconductor material) on the glass plate. Separately, the sensitizing dye and the comparative dye of the combination of the present invention were dissolved in ethanol to obtain a photosensitizing dye solution.

この光増感色素溶液の濃度は表に記載した通りとした。次に、この溶液中に、膜状の酸化チタンが形成された前記のガラス板を入れ、60℃で60分間色素吸着を行った後、乾燥することにより、ガラス板上に半導体材料及び光増感色素からなる光電変換層を形成した(試料A)。前記試料Aの光電変換層上に、ホール輸送材料としてのポリビニルカルバゾール(重量平均分子量3,000)のトルエン溶液(1%)を塗布して、減圧乾燥してホール輸送層を形成した(試料B)。分子間電荷移動錯体としてのエチルカルバゾール1.95g及び5−ニトロナフトキノン2.03gを100mlアセトンに溶解して、得られた溶液を試料Bのホール輸送層上に繰り返し塗布して伝導層を形成した。次いで、伝導層上に金電極(対電極)を蒸着して光電変換素子を得た(試料C)。得られた光電変換素子(試料C)にソーラーシミュレーターで100W/m2の強度の光を照射した。結果を表12に示した。変換効率は、1.5%以上のものを◎、1.0%以上1.5%未満のものを○、0.5%以上1.0%未満のものを△、0.5%未満のものを×として表示した。   The concentration of this photosensitizing dye solution was as described in the table. Next, the glass plate on which the film-like titanium oxide is formed is placed in this solution, dye adsorption is performed at 60 ° C. for 60 minutes, and drying is performed. A photoelectric conversion layer made of a dye-sensitive dye was formed (Sample A). On the photoelectric conversion layer of Sample A, a toluene solution (1%) of polyvinylcarbazole (weight average molecular weight 3,000) as a hole transport material was applied and dried under reduced pressure to form a hole transport layer (Sample B). ). 1.95 g of ethylcarbazole as an intermolecular charge transfer complex and 2.03 g of 5-nitronaphthoquinone were dissolved in 100 ml acetone, and the obtained solution was repeatedly applied on the hole transport layer of Sample B to form a conductive layer. . Next, a gold electrode (counter electrode) was deposited on the conductive layer to obtain a photoelectric conversion element (Sample C). The obtained photoelectric conversion element (sample C) was irradiated with light having an intensity of 100 W / m 2 with a solar simulator. The results are shown in Table 12. Conversion efficiency is 1.5% or more for ◎, 1.0% or more and less than 1.5% for ○, 0.5% or more and less than 1.0% for Δ, and less than 0.5%. Things were displayed as x.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

本発明の色素は光電変換効率に優れ、この系でも有効であることがわかる。
(実施例16)
高分子電解質を用いた色素増感型太陽電池の作製した例について説明する。
It can be seen that the dye of the present invention is excellent in photoelectric conversion efficiency and is effective even in this system.
(Example 16)
An example of producing a dye-sensitized solar cell using a polymer electrolyte will be described.

酸化チタン膜を作製する塗液は、市販の酸化チタン粒子(テイカ株式会社社製、商品名AMT−600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm、比表面積50m2/g)4.0gとジエチレングリコールモノメチルエーテル20mlとをガラスビーズを使用し、ペイントシェイカーで7時間分散させ、酸化チタン懸濁液を調製した。この酸化チタン懸濁液をドクターブレードを用いて、11μm程度の膜厚、10mm×10mm程度の面積で、SnO 2を透明導電膜としてガラス基板1上に作製された基板上に、透明導電膜側に塗布し、100℃で30分間予備乾燥した後、460℃で40分間酸素下で焼成し、その結果、膜厚が8μm程度の酸化チタン膜Aを作製した。   The coating liquid for producing the titanium oxide film was 4.0 g of commercially available titanium oxide particles (trade name AMT-600, anatase type crystal, average particle size 30 nm, specific surface area 50 m 2 / g, manufactured by Teika Co., Ltd.) and diethylene glycol monomethyl ether. 20 ml was dispersed with a glass shaker for 7 hours with a paint shaker to prepare a titanium oxide suspension. Using a doctor blade, this titanium oxide suspension is formed on a glass substrate 1 having a film thickness of about 11 μm and an area of about 10 mm × 10 mm and SnO 2 as a transparent conductive film. And preliminarily dried at 100 ° C. for 30 minutes and then baked under oxygen at 460 ° C. for 40 minutes. As a result, a titanium oxide film A having a thickness of about 8 μm was produced.

次に本発明の組合せ色素及び比較の色素S−1、S−2を表に記載の濃度で溶解させ吸着用色素溶液を作製した。この吸着用色素溶液を上述で得られた酸化チタン膜と透明導電膜を具備した透明基板を容器にそれぞれ入れ、約4時間浸透させることにより色素を吸着させた。その後、無水エタノールで数回洗浄し約60℃で約20分間乾燥させた。
次に、一般式(105)で表されるモノマー単位のうち、Rをメチル基、Aを8個のポリエチレンオキサイド基と2個のポリプロピレンオキサイド基と中心核としてブタンテトライル基により構成されるモノマー単位を使用した。
Next, the combination dye of the present invention and the comparative dyes S-1 and S-2 were dissolved at the concentrations shown in the table to prepare an adsorption dye solution. The dye solution for adsorption was adsorbed by putting the transparent substrate provided with the titanium oxide film and the transparent conductive film obtained above into a container and allowing it to penetrate for about 4 hours. Thereafter, it was washed several times with absolute ethanol and dried at about 60 ° C. for about 20 minutes.
Next, among the monomer units represented by the general formula (105), a monomer composed of R as a methyl group, A as eight polyethylene oxide groups and two polypropylene oxide groups, and a butanetetrayl group as a central core Units were used.

Figure 2012038436
(式中、Rは水素原子またはメチル基であり、Aはエステル基と炭素原子で結合している残基であり、nは2〜4である。)
このモノマー単位をプロピレンカーボネート(以下、PCと記載する)に20wt%の濃度で溶解させ、また、熱重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)をモノマー単位に対して1wt%の濃度で溶解させモノマー溶液を作製する。このモノマー溶液を上述の酸化チタン膜に含浸させる手順について以下に示す。真空容器内にビーカー等の容器を設置し、その中に透明導電膜を具備した透明基板上の酸化チタン膜Aを入れ、ロータリーポンプで約10分間真空引きする。真空容器内を真空状態に保ちながらモノマー溶液をビーカー内に注入し、約15分間含浸させ酸化チタン中にモノマー溶液を十分に染み込ます。ポリエチレン製セパレーター、PETフィルムと押さえ板を設置し冶具にて固定する。その後、約85℃で30分間加熱することにより、熱重合させ高分子化合物を作製する。
Figure 2012038436
(In the formula, R is a hydrogen atom or a methyl group, A is a residue bonded to an ester group with a carbon atom, and n is 2 to 4.)
This monomer unit is dissolved in propylene carbonate (hereinafter referred to as PC) at a concentration of 20 wt%, and azobisisobutyronitrile (AIBN) is used as a thermal polymerization initiator at a concentration of 1 wt% with respect to the monomer unit. Dissolve to make a monomer solution. The procedure for impregnating the above-described titanium oxide film with the monomer solution is described below. A container such as a beaker is placed in the vacuum container, and the titanium oxide film A on the transparent substrate provided with the transparent conductive film is placed therein, and is evacuated by a rotary pump for about 10 minutes. Pour the monomer solution into the beaker while keeping the vacuum container in a vacuum state, impregnate it for about 15 minutes, and fully soak the monomer solution in titanium oxide. A polyethylene separator, a PET film and a pressing plate are installed and fixed with a jig. Then, it heat-polymerizes by heating at about 85 degreeC for 30 minutes, and produces a high molecular compound.

次に、高分子化合物に含浸させる酸化還元性電解液を作製する。酸化還元性電解液は、PCを溶媒として濃度0.5モル/リットルのヨウ化リチウムと濃度0.05モル/リットルのヨウ素を溶解させて作製した。この溶液中に上述の酸化チタン膜Aに作製した高分子化合物を約2時間浸すことにより、高分子化合物中に酸化還元性電解液を染み込ませて高分子電解質を作製した。 Next, a redox electrolyte solution to be impregnated into the polymer compound is prepared. The redox electrolyte was prepared by dissolving 0.5 mol / liter of lithium iodide and 0.05 mol / liter of iodine using PC as a solvent. The polymer compound prepared on the above-described titanium oxide film A was immersed in this solution for about 2 hours, so that the polymer compound was impregnated with the redox electrolyte solution to prepare a polymer electrolyte.

その後、白金膜を具備した導電性基板を設置し、エポキシ系の封止剤にて周囲を封止し素子Aを作成した。
また、酸化チタン膜Aを色素吸着後、モノマー処理を行わずに、PCを溶媒として濃度0.5モル/リットルのヨウ化リチウムと濃度0.05モル/リットルのヨウ素を溶解させて作製した酸化還元電解液をそのまま対極との間に注入して封止して素子Bを作成した。素子A、Bを用いて、ソーラーシミュレーターで1000W/m2の強度の光を照射した。結果を表13に示した。変換効率は、3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として表示した。
Then, the electroconductive board | substrate which comprised the platinum film | membrane was installed, the periphery was sealed with the epoxy-type sealing agent, and the element A was created.
Further, after the dye adsorption of the titanium oxide film A, the oxidation was performed by dissolving lithium iodide at a concentration of 0.5 mol / liter and iodine at a concentration of 0.05 mol / liter using PC as a solvent without performing monomer treatment. The reduced electrolyte was injected as it was between the counter electrode and sealed to prepare an element B. Using the elements A and B, light having an intensity of 1000 W / m 2 was irradiated with a solar simulator. The results are shown in Table 13. The conversion efficiency is ◎ for those with 3.5% or more, ◯ for 2.5% or more and less than 3.5%, △ for 2.0% or more and less than 2.5%, and less than 2.0%. Things were displayed as x.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

本発明の色素は光電変換効率に優れ、この系でも有効であることがわかる。   It can be seen that the dye of the present invention is excellent in photoelectric conversion efficiency and is effective even in this system.

(実施例17)
1.二酸化チタン分散液の調製
内側をフッ素樹脂コーティングした内容積200mlのステンレス製容器に二酸化チタン微粒子(日本アエロジル(株)製,Degussa P−25)15g、水45g、分散剤(アルドリッチ社製、Triron X−100)1g、直径0.5mmのジルコニアビーズ(ニッカトー社製)30gを入れ、サンドグラインダーミル(アイメックス社製)を用いて1500rpmで2時間分散処理した。得られた分散液からジルコニアビーズを濾別した。得られた分散液中の二酸化チタン微粒子の平均粒径は2.5μmであった。なお粒径はMALVERN社製のマスターサイザー(商品名)により測定した。
(Example 17)
1. Preparation of Titanium Dioxide Dispersion 15 g of titanium dioxide fine particles (Nippon Aerosil Co., Ltd., Degussa P-25), water 45 g, dispersant (Aldrich, Triron X −100) 1 g and 30 g of zirconia beads having a diameter of 0.5 mm (manufactured by Nikkato Co., Ltd.) were added, and dispersion treatment was performed at 1500 rpm for 2 hours using a sand grinder mill (manufactured by Imex). Zirconia beads were filtered off from the resulting dispersion. The average particle diameter of the titanium dioxide fine particles in the obtained dispersion was 2.5 μm. The particle size was measured with a master sizer (trade name) manufactured by MALVERN.

2.色素を吸着した酸化チタン微粒子層(電極A)の作製
フッ素をドープした酸化スズを被覆した20mm×20mmの導電性ガラス板(旭ガラス(株)製,TCOガラス−U,表面抵抗:約30Ω/m)を準備し、その導電層側の両端(端から3mmの幅の部分)にスペーサー用粘着テープを張った後で、導電層上にガラス棒を用いて上記分散液を塗布した。分散液の塗布後、粘着テープを剥離し、室温で1日間風乾した。次にこの半導体塗布ガラス板を電気炉(ヤマト科学(株)製マッフル炉FP−32型)に入れ、450℃で30分間焼成した。半導体塗布ガラス板を取り出し冷却した後、表14に示す色素および濃度のエタノール溶液に3時間浸漬した。色素が吸着した半導体塗布ガラス板を4−tert−ブチルピリジンに15分間浸漬した後、エタノールで洗浄し、自然乾燥させて、色素を吸着した酸化チタン微粒子層(電極A)を得た。電極Aの色素増感酸化チタン微粒子層の厚さは10μmであり、酸化チタン微粒子の塗布量は20g/mであった。また色素の吸着量は、その種類に応じて0.1〜10mmol/mの範囲内であった。
2. Preparation of Titanium Oxide Fine Particle Layer (Electrode A) Adsorbed with Dye 20 mm × 20 mm conductive glass plate coated with fluorine doped tin oxide (Asahi Glass Co., Ltd., TCO glass-U, surface resistance: about 30Ω / m 2 ) was prepared, and an adhesive tape for spacers was applied to both ends (a portion having a width of 3 mm from the end) on the conductive layer side, and then the dispersion was applied onto the conductive layer using a glass rod. After application of the dispersion, the adhesive tape was peeled off and air-dried at room temperature for 1 day. Next, this semiconductor-coated glass plate was placed in an electric furnace (muffle furnace FP-32 type manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and baked at 450 ° C. for 30 minutes. The semiconductor-coated glass plate was taken out and cooled, and then immersed in an ethanol solution having the dyes and concentrations shown in Table 14 for 3 hours. The semiconductor-coated glass plate on which the dye was adsorbed was immersed in 4-tert-butylpyridine for 15 minutes, then washed with ethanol and naturally dried to obtain a titanium oxide fine particle layer (electrode A) on which the dye was adsorbed. The thickness of the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer of the electrode A was 10 μm, and the coating amount of the titanium oxide fine particles was 20 g / m 2 . Moreover, the adsorption amount of the pigment | dye was in the range of 0.1-10 mmol / m < 2 > according to the kind.

3.色素増感太陽電池の作製
上述のように作製した色素増感電極A(20mm×20mm)をこれと同じ大きさの白金蒸着ガラスと重ね合わせた。次に、両ガラスの隙間に毛細管現象を利用して電解質組成物を染み込ませ、電解質を酸化チタン電極中に導入した。これにより、図1に示すように、導電性ガラスからなる導電性支持体1(ガラスの透明基板上に導電層が設層されたもの)、感光体2、電荷移動体3、白金からなる対極4及びガラスの透明基板(図示せず)を順に積層し、エピコート828((商品名)、ジャパンエポキシレジン社製)、硬化剤及びプラスチックペーストからなる樹脂組成物中に直径25μmのガラス球体がほぼ均一に分散された封止剤 で封止した色素増感太陽電池を作製した。ただし、電解質組成物の粘度が高く毛細管現象を利用して電解質組成物を染み込ませることが困難な場合は、電解質組成物を50℃に加温し、これを酸化チタン電極に塗布した後、この電極を減圧下に置き電解質組成物が十分浸透し電極中の空気が抜けた後、白金蒸着ガラス(対極)を重ね合わせて同様に色素増感太陽電池を作製した。
3. Production of Dye-Sensitized Solar Cell Dye-sensitized electrode A (20 mm × 20 mm) produced as described above was superimposed on platinum-deposited glass having the same size. Next, the electrolyte composition was impregnated into the gap between the two glasses using a capillary phenomenon, and the electrolyte was introduced into the titanium oxide electrode. Thus, as shown in FIG. 1, a conductive support 1 made of conductive glass (a conductive layer formed on a glass transparent substrate), a photoreceptor 2, a charge transfer body 3, and a counter electrode made of platinum. 4 and a glass transparent substrate (not shown) are laminated in order, and a glass sphere having a diameter of 25 μm is almost formed in a resin composition comprising Epicoat 828 (trade name, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), a curing agent and a plastic paste. A dye-sensitized solar cell sealed with a uniformly dispersed sealant was produced. However, if the electrolyte composition has a high viscosity and it is difficult to impregnate the electrolyte composition using capillary action, the electrolyte composition is heated to 50 ° C. and applied to the titanium oxide electrode. After the electrode was placed under reduced pressure and the electrolyte composition sufficiently penetrated and the air in the electrode escaped, platinum-deposited glass (counter electrode) was overlaid to produce a dye-sensitized solar cell.

色素を変更して上述の工程を行い、試料番号1〜10の色素増感太陽電池を作製した。各色素増感太陽電池に用いた電解質組成物としては、下記のヘテロ環4級塩化合物を98質量%及びヨウ素を2質量%含有するものを用いた。   The above steps were performed by changing the dye, and dye-sensitized solar cells of sample numbers 1 to 10 were produced. As the electrolyte composition used for each dye-sensitized solar cell, a composition containing 98% by mass of the following heterocyclic quaternary salt compound and 2% by mass of iodine was used.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

4.光電変換効率の測定
500Wのキセノンランプ(ウシオ電気(株)製)の光をAM1.5フィルター(Oriel社製)及びシャープカットフィルター(Kenko L−37)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70mW/cmであった。この模擬太陽光を、50℃で色素増感太陽電池に照射し、発生した電気を電流電圧測定装置(ケースレーSMU238型)で測定した。また、85℃で1000時間暗所保存後の変換効率の低下率及び500時間連続光照射後の変換効率の低下率も測定した。これらの結果を表14に示す。
4). Measurement of photoelectric conversion efficiency Simulated sunlight that does not contain ultraviolet rays by passing light from a 500 W xenon lamp (manufactured by USHIO ELECTRIC CO., LTD.) Through an AM1.5 filter (manufactured by Oriel) and a sharp cut filter (Kenko L-37) Was generated. The intensity of this light was 70 mW / cm 2 . This simulated sunlight was irradiated to a dye-sensitized solar cell at 50 ° C., and the generated electricity was measured with a current-voltage measuring device (Keutley SMU238 type). Moreover, the reduction rate of the conversion efficiency after 1000-hour dark storage at 85 degreeC and the reduction rate of the conversion efficiency after 500-hour continuous light irradiation were also measured. These results are shown in Table 14.

Figure 2012038436
Figure 2012038436

表14の結果から本発明の色素は光電変換効率に優れ、しかも耐久性にも優れることがわかる。   From the results in Table 14, it can be seen that the dye of the present invention is excellent in photoelectric conversion efficiency and excellent in durability.

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)

2種以上の色素を組み合わせた複合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、前記複合増感色素として、下記一般式(1)で表される構造を有する色素と、下記一般式(2)で表される構造を有する色素とを用いることを特徴とする光電変換素子。
Figure 2012038436
[一般式(1)中、A1は、5〜7員環の含窒素複素環を表す。L11はチオフェン環、フラン環、ピロール環、セレノフェン環、及びこれらが縮環した複素環の中から選ばれる少なくとも1種の複素環を含む電子伝達性連結基を表す。R11及びR13は、それぞれ、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、及びアリール基から選ばれる少なくとも1種の置換基を表す。R12は水素原子または置換基を表す。B1はヘテロ環酸性核または電子求引性基が置換したメチレン基を表す。ただしB1は少なくとも一つの酸性基を有する。n11は1〜12の整数を示す。]
M(LLm1(LLm2(X)m3・CI 一般式(2)
[式中、Mは金属原子を表す。LLは下記一般式(3)により表される2座または3座の配位子を表す。
Figure 2012038436
(式中、R21およびR22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。R23およびR24はそれぞれ独立に置換基を表す。R25およびR26はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基および/またはヘテロ環基を表す。L21およびL22はそれぞれ独立にエテニレン基および/またはエチニレン基からなる共役鎖を表す。a21およびa22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、a21が2以上のときR21は同じでも異なっていてもよく、a22が2以上のときR22は同じでも異なっていてもよい。b21およびb22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、b21が2以上のときR23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もよく、b22が2以上のときR24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もよい。b21およびb22が共に1以上のときR23とR24が連結して環を形成してもよい。n21およびn22はそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。n23は0または1を表す。)
LLは下記一般式(4)により表される置換基を有していても良い2座または3座の配位子を表す。
Figure 2012038436
(ただし、Za、ZbおよびZcはそれぞれ独立に5または6員環を形成しうる非金属原子群を表し、cは0または1を表す。)
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座または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。X同士が連結していてもよい。
m1は1〜3の整数を表し、m1が2以上のときLLは同じでも異なっていてもよい。
m2は0〜2の整数を表し、m2が2のときLL 2は同じでも異なっていてもよい。
m3は0〜3の整数を表し、m3が2のときXは同じでも異なっていてもよい。
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。
ただし、一般式(2)で表される色素は、少なくとも1つの酸性吸着基を有する。]
A photoelectric conversion element comprising a photosensitive layer having a composite sensitizing dye combining two or more dyes and semiconductor fine particles, wherein the composite sensitizing dye has a structure represented by the following general formula (1): The photoelectric conversion element characterized by using the pigment | dye which has and the pigment | dye which has a structure represented by following General formula (2).
Figure 2012038436
[In General Formula (1), A1 represents a 5- to 7-membered nitrogen-containing heterocyclic ring. L 11 represents an electron-transporting linking group containing at least one heterocyclic ring selected from a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a selenophene ring, and a heterocyclic ring condensed with these. R 11 and R 13 each represent at least one substituent selected from a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group. R 12 represents a hydrogen atom or a substituent. B1 represents a methylene group substituted by a heterocyclic acidic nucleus or an electron withdrawing group. However, B1 has at least one acidic group. n11 represents an integer of 1 to 12. ]
M (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI General formula (2)
[Wherein M represents a metal atom. LL 1 represents a bidentate or tridentate ligand represented by the following general formula (3).
Figure 2012038436
(In the formula, R 21 and R 22 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 23 and R 24 each independently represent a substituent. R 25 and R 26 each independently represents an alkyl group, an aryl group and / or a heterocyclic group, L 21 and L 22 each independently represent a conjugated chain consisting of an ethenylene group and / or an ethynylene group, a 21 and a 22 each independently represent an integer of 0 to 3, a21 is often R 21 when two or more be the same or different, a22 is 2 or more when R 22 each may .b21 and b22 to be the same or different independently represent an integer of 0 to 3, with one another may be the R 23 when b21 is 2 or more the same or different from each other , May form a ring, and b22 is 2 or more when R 24 when b22 .B21 and may be linked to each other to form a ring may be the same or different are both 1 or more R 23 R 24 may be linked to form a ring. N21 and n22 each independently represents an integer of 0 to 5. n23 represents 0 or 1.)
LL 2 represents a bidentate or tridentate ligand which may have a substituent represented by the following general formula (4).
Figure 2012038436
(However, Za, Zb, and Zc each independently represent a nonmetallic atom group that can form a 5- or 6-membered ring, and c represents 0 or 1.)
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. Xs may be linked together.
m1 represents an integer of 1 to 3, and when m1 is 2 or more, LL 1 may be the same or different.
m2 represents an integer of 0 to 2, and when m2 is 2, LL2 may be the same or different.
m3 represents an integer of 0 to 3, and when m3 is 2, X may be the same or different.
CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge.
However, the dye represented by the general formula (2) has at least one acidic adsorption group. ]
前記一般式(2)において、MがRuであることを特徴とする請求項1記載の光電変換素子。   In the said General formula (2), M is Ru, The photoelectric conversion element of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記一般式(1)で表される構造を有する色素が、下記一般式(5)または一般式(6)で表されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の光電変換素子。
Figure 2012038436
[一般式(5)および一般式(6)中、L11、R11、R12、B1、及びn11は、一般式(1)中のものと同義である。R13〜R17は水素原子、アルキル基、アルコキシ基及びアリール基から選ばれる少なくとも1種の置換基を表す。]
3. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the dye having the structure represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (5) or the general formula (6).
Figure 2012038436
[In General Formula (5) and General Formula (6), L 11 , R 11 , R 12 , B 1, and n 11 have the same meaning as in General Formula (1). R 13 to R 17 represent at least one substituent selected from a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group. ]
前記一般式(1)で表される構造を有する色素が、下記一般式(7)で表されることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の光電変換素子。
Figure 2012038436
[一般式(7)中、R11〜R13、A1、B1、及びn11は、一般式(1)中のものと同義である。一般式(7)中のR11は同じでも異なっていてもよい。XはS、O、NH、Seから選択される。n11が2以上の場合Xは同じでも異なっていてもよい。]
The pigment | dye which has a structure represented by the said General formula (1) is represented by following General formula (7), The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
Figure 2012038436
[In General Formula (7), R 11 to R 13 , A 1, B 1, and n 11 have the same meaning as in General Formula (1). R 11 in the general formula (7) may be the same or different. X is selected from S, O, NH, and Se. When n11 is 2 or more, X may be the same or different. ]
前記B1が下記一般式(8)または(9)で表されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の光電変換素子。
Figure 2012038436
[一般式(8)においてR110、R19は、それぞれ独立に、脂肪族基、芳香族基、または複素環基であり、少なくとも1つの官能基として酸性基を有していてもよい。pは0〜3の整数を示す。一般式(8)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。一般式(8)中のR18は硫黄原子または一般式(10)を表し、一般式(10)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。
一般式(9)におけるR111、R112は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。一般式(9)における炭素−炭素二重結合は、E型又はZ型のいずれであってもよい。
一般式(10)におけるR113、R114は、それぞれ独立に、シアノ基又は酸性基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。一般式(10)における炭素−炭素二重結合は、E型Z型のいずれであってもよい。]
Said B1 is represented by the following general formula (8) or (9), The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
Figure 2012038436
[In General Formula (8), R 110 and R 19 are each independently an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group, and may have an acidic group as at least one functional group. p shows the integer of 0-3. The carbon-carbon double bond in the general formula (8) may be either E type or Z type. R 18 in general formula (8) represents a sulfur atom or general formula (10), and the carbon-carbon double bond in general formula (10) may be either E-type or Z-type.
R 111 and R 112 in the general formula (9) each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same or different from each other. The carbon-carbon double bond in general formula (9) may be either E-type or Z-type.
R 113 and R 114 in the general formula (10) each independently represent a cyano group or an acidic group, and may be the same as or different from each other. The carbon-carbon double bond in the general formula (10) may be any of E type and Z type. ]
前記B1が下記一般式(11)で表されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の光電変換素子。
Figure 2012038436
[一般式(11)においてR19は、脂肪族基、芳香族基または複素環基である(酸性基を有していてもよい)。]
Said B1 is represented by following General formula (11), The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
Figure 2012038436
[In General Formula (11), R 19 is an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group (may have an acidic group). ]
前記B1が下記一般式(12)で表されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の光電変換素子。
Figure 2012038436
[一般式(12)においてR110は、脂肪族基、芳香族基または複素環基であり、酸性基を有していてもよい。]
Said B1 is represented by following General formula (12), The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned.
Figure 2012038436
[In General Formula (12), R 110 represents an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group, and may have an acidic group. ]
前記B1が下記一般式(13)であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の色素。
Figure 2012038436
Said B1 is following General formula (13), The pigment | dye of any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned.
Figure 2012038436
前記半導体微粒子が酸化チタン微粒子であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the semiconductor fine particles are titanium oxide fine particles. 導電性支持体上に、前記感光体層、電荷移動体、および対極をこの順序で積層した構造を有す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。   10. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element has a structure in which the photosensitive layer, the charge transfer body, and the counter electrode are stacked in this order on a conductive support. 前記複合増感色素が前記半導体微粒子に吸着したことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the composite sensitizing dye is adsorbed on the semiconductor fine particles. 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ることを特徴とする光電気化学電池。   A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion device according to claim 1. 有機溶媒中に、下記一般式(1)の構造を有する色素と、下記一般式(2)で表される構造を有する色素の両方の色素を含有し溶解したことを特徴とする光電変換素子用色素組成物。
Figure 2012038436
[一般式(1)中、A1は、5〜7員環の含窒素複素環を表す。L11はチオフェン環、フラン環、ピロール環、セレノフェン環、及びこれらが縮環した複素環の中から選ばれる少なくとも1種の複素環を含む電子伝達性連結基を表す。R11及びR13は、それぞれ、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、及びアリール基から選ばれる少なくとも1種の置換基を表す。R12は水素原子または置換基を表す。B1はヘテロ環酸性核または電子求引性基が置換したメチレン基を表す。ただしB1は少なくとも一つの酸性基を有する。n11は1〜12の整数を示す。]
M(LLm1(LLm2(X)m3・CI 一般式(2)
[式中、Mは金属原子を表す。LLは下記一般式(3)により表される2座または3座の配位子を表す。
Figure 2012038436
(式中、R21およびR22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。R23およびR24はそれぞれ独立に置換基を表す。R25およびR26はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基および/またはヘテロ環基を表す。L21およびL22はそれぞれ独立にエテニレン基および/またはエチニレン基からなる共役鎖を表す。a21およびa22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、a21が2以上のときR21は同じでも異なっていてもよく、a22が2以上のときR22は同じでも異なっていてもよい。b21およびb22はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、b21が2以上のときR23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もよく、b22が2以上のときR24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もよい。b21およびb22が共に1以上のときR23とR24が連結して環を形成してもよい。n21およびn22はそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。n23は0または1を表す。)
LLは下記一般式(4)により表される置換基を有していても良い2座または3座の配位子を表す。
Figure 2012038436
(ただし、Za、ZbおよびZcはそれぞれ独立に5または6員環を形成しうる非金属原子群を表し、cは0または1を表す。)
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座または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。X同士が連結していてもよい。
m1は1〜3の整数を表し、m1が2以上のときLLは同じでも異なっていてもよい。
m2は0〜2の整数を表し、m2が2のときLLは同じでも異なっていてもよい。
m3は0〜3の整数を表し、m3が2のときXは同じでも異なっていてもよい。
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。
ただし、一般式(2)で表される色素は、少なくとも1つの酸性吸着基を有する。]
For a photoelectric conversion element characterized by containing and dissolving both a dye having a structure represented by the following general formula (1) and a dye having a structure represented by the following general formula (2) in an organic solvent Dye composition.
Figure 2012038436
[In General Formula (1), A1 represents a 5- to 7-membered nitrogen-containing heterocyclic ring. L 11 represents an electron-transporting linking group containing at least one heterocyclic ring selected from a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a selenophene ring, and a heterocyclic ring condensed with these. R 11 and R 13 each represent at least one substituent selected from a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group. R 12 represents a hydrogen atom or a substituent. B1 represents a methylene group substituted by a heterocyclic acidic nucleus or an electron withdrawing group. However, B1 has at least one acidic group. n11 represents an integer of 1 to 12. ]
M (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI General formula (2)
[Wherein M represents a metal atom. LL 1 represents a bidentate or tridentate ligand represented by the following general formula (3).
Figure 2012038436
(In the formula, R 21 and R 22 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 23 and R 24 each independently represent a substituent. R 25 and R 26 each independently represents an alkyl group, an aryl group and / or a heterocyclic group, L 21 and L 22 each independently represent a conjugated chain consisting of an ethenylene group and / or an ethynylene group, a 21 and a 22 each independently represent an integer of 0 to 3, a21 is often R 21 when two or more be the same or different, a22 is 2 or more when R 22 each may .b21 and b22 to be the same or different independently represent an integer of 0 to 3, with one another may be the R 23 when b21 is 2 or more the same or different from each other , May form a ring, and b22 is 2 or more when R 24 when b22 .B21 and may be linked to each other to form a ring may be the same or different are both 1 or more R 23 R 24 may be linked to form a ring. N21 and n22 each independently represents an integer of 0 to 5. n23 represents 0 or 1.)
LL 2 represents a bidentate or tridentate ligand which may have a substituent represented by the following general formula (4).
Figure 2012038436
(However, Za, Zb, and Zc each independently represent a nonmetallic atom group that can form a 5- or 6-membered ring, and c represents 0 or 1.)
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. Xs may be linked together.
m1 represents an integer of 1 to 3, and when m1 is 2 or more, LL 1 may be the same or different.
m2 represents an integer of 0 to 2, LL 2 when m2 is 2 may be the same or different.
m3 represents an integer of 0 to 3, and when m3 is 2, X may be the same or different.
CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge.
However, the dye represented by the general formula (2) has at least one acidic adsorption group. ]
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105131043A (en) * 2015-09-05 2015-12-09 四川大学 Preparation and application of dipyridyl ruthenium dye with phenothiazine derivative as ligand
JP2016157837A (en) * 2015-02-25 2016-09-01 関東天然瓦斯開発株式会社 Sensitized dye for photoelectric conversion, manufacturing method of the same, and photoelectric conversion element including the dye
EP3339310A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-27 Karlsruher Institut für Technologie Organic semiconductor, method for their preparation and their use

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