JP2013030320A - Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye for use therein - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell that exhibit high IPCE in a long-wavelength region, achieve high photoelectric conversion efficiency, and moreover excel in durability; and a dye for use therein.SOLUTION: A photoelectric conversion element comprises a layer structure including, on a conductive substrate, a photoreceptor that has a layer of semiconductor fine particles on which dyes have been adsorbed, a charge-transfer body, and a counter electrode. At least one of the dyes has a structure represented by the following formula (1). (In the formula, Q represents an aromatic ring. Xand Xrepresent sulfur atoms, selenium atoms, oxygen atoms, or CRR. Rand Rrepresent alkyl groups. R and R' are alkyl groups or aromatic groups. Prepresents a specific group of atoms, and Prepresents a group of atoms necessary to form a polymethine dye, while Pand Pare different from one another. Wrepresents a counter ion, where necessary to neutralize charge.)

Description

本発明は、変換効率が高く、耐久性に優れた光電変換素子、光電気化学電池、及びそれらに用いられる色素に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element, a photoelectrochemical cell, and a dye used for them, which have high conversion efficiency and excellent durability.

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、無尽蔵のクリーンエネルギーを利用するものとして、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 as an 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。とくにその契機となったのは、スイス ローザンヌ工科大学のGraetzel等の研究成果である。彼らは、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構造を採用し、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, it was the result of research by Graetzel of Lausanne University of Technology in Switzerland. They adopted a structure in which a dye composed of a ruthenium complex was fixed on the surface of a porous titanium oxide thin film, realizing conversion efficiency comparable to that of amorphous silicon. As a result, dye-sensitized solar cells have attracted a great deal of attention from researchers around the world.

特許文献1には、この技術を応用し、ルテニウム錯体色素によって増感された半導体微粒子を用いた色素増感光電変換素子が記載されている。しかしながら従来のルテニウム錯体色素は、可視光線を用いて光電変換できるものの、700nmより長波長の赤外光をほとんど吸収することができないため、赤外域での光電変換能が低くなりがちである。また、ルテニウムのような高価な希少金属のみによらずに太陽光発電を行うことが、普及のために望まれる。   Patent Document 1 describes a dye-sensitized photoelectric conversion element using semiconductor fine particles sensitized with a ruthenium complex dye by applying this technique. However, although conventional ruthenium complex dyes can be photoelectrically converted using visible light, they can hardly absorb infrared light having a wavelength longer than 700 nm, and thus the photoelectric conversion ability in the infrared region tends to be low. In addition, it is desired for the spread that photovoltaic power generation is performed without using only an expensive rare metal such as ruthenium.

そこで、金属錯体以外の色素を利用する光電変換素子の研究も進められている。本出願人は、先に特定のポリメチン色素を利用した素子の開発を行った(特許文献2参照)。これにより、近赤外線〜赤外域に高い光電変換特性を示す素子を完成した。さらに、特許文献3には、非対称のビススクアリリウム色素を用いることで、600nm以上の長波長領域において高い光電変換効率を達成することが開示されている。   Therefore, research on photoelectric conversion elements using dyes other than metal complexes is also underway. The present applicant has previously developed a device using a specific polymethine dye (see Patent Document 2). Thereby, the element which shows a high photoelectric conversion characteristic in a near infrared ray-infrared region was completed. Furthermore, Patent Document 3 discloses that high photoelectric conversion efficiency is achieved in a long wavelength region of 600 nm or longer by using an asymmetric bis-squarylium dye.

米国特許第5463057号明細書US Pat. No. 5,463,057 特許4217320号明細書Japanese Patent No. 4217320 特開2009−242379号公報JP 2009-242379 A

上記特許文献2等の技術により、金属錯体を必須とせず、広い波長領域を利用した高い光電変換効率を達成できる素子が提供されてきた。しかしながら、本発明者は、グリーンエネルギーの本格的な供給源としてその一翼を担うことを見据え、その性能で十分とはせず、さらに高い特性を発揮する光電変換素子の開発を目指した。
上記本技術分野の現状に鑑み、本発明は、800nmを超える波長域において高いIPCE(電流-電圧特性:Incident Photon to Current Conversion Efficiency)を発揮し、高光電変換効率を達成し、しかも耐久性に優れる光電変換素子、光電気化学電池、及びそれらに用いられる色素の提供を目的とする。
By the technique of the said patent document 2 etc., the element which can achieve the high photoelectric conversion efficiency using a wide wavelength range, without making a metal complex essential. However, the present inventor has looked to play a role as a full-fledged supply source of green energy, and has aimed to develop a photoelectric conversion element that exhibits even higher performance without being sufficient in performance.
In view of the present state of the present technical field, the present invention exhibits high IPCE (Incident Photon to Current Conversion Efficiency) in a wavelength region exceeding 800 nm, achieves high photoelectric conversion efficiency, and is durable. An object is to provide an excellent photoelectric conversion element, a photoelectrochemical battery, and a dye used in them.

上記の課題は以下の手段により解決された。
(1)導電性支持体上に、色素が吸着された半導体微粒子の層を有する感光体と、電荷移動体と、対極とを含む積層構造よりなる光電変換素子であって、前記色素の少なくとも一種が下記式(1)で表される構造を有する光電変換素子。
The above problem has been solved by the following means.
(1) A photoelectric conversion element having a laminate structure including a semiconductor fine particle layer adsorbed with a dye on a conductive support, a charge transfer body, and a counter electrode, wherein at least one of the dyes Is a photoelectric conversion element having a structure represented by the following formula (1).

Figure 2013030320
(式中、Qは芳香環を表す。X、Xは硫黄原子、セレン原子、酸素原子、またはCRを表す。R、Rはアルキル基を表す。R、R’はアルキル基または芳香族基である。Pは下記式P11または下記式P12で表される原子群を表す。Pはポリメチン色素を形成するのに必要な原子群を表す。ただし、PとPとは異なるものとする。Wは電荷を中和させるのに必要な場合の対イオンを表す。)
Figure 2013030320
(In the formula, Q represents an aromatic ring. X 1 and X 2 represent a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2. R 1 and R 2 represent an alkyl group. R and R ′ represent An alkyl group or an aromatic group, P 1 represents an atomic group represented by the following formula P11 or P12, and P 2 represents an atomic group necessary for forming a polymethine dye, provided that P 1 and (It is different from P 2. W 1 represents a counter ion as necessary to neutralize the charge.)

Figure 2013030320
(式中、R、R、R10、R11は、酸性基を有することがある脂肪族基、又は酸性基を有することがある芳香環基を表す。R、R12は硫黄原子または下記式Rを表す。R、R、Rは水素原子又は置換基を表す。Rは酸素原子又は置換基を表す。n21は0以上の整数を表す。n22、n31は0又は1を示す。)
Figure 2013030320
(Wherein, R 5, R 6, R 10, R 11 are, .R 7, R 12 is sulfur atom represents an aromatic ring group which may have an aliphatic group, or an acidic group which may have an acidic group or .R 3 representing the formula R a, R 4, R 8 is .R 9 represents a hydrogen atom or a substituent represents .n21 is an integer of 0 or more representing an oxygen atom or a substituent .N22, is n31 0 Or 1)

Figure 2013030320
(式RにおけるR13、R14はシアノ基又は酸性基を表す。)
(2)前記Pが下記式P11−1またはP12−1である(1)記載の光電変換素子。
Figure 2013030320
(R 13 and R 14 in the formula R A represent a cyano group or an acidic group.)
(2) The photoelectric conversion element according to (1), wherein the P 1 is the following formula P11-1 or P12-1.

Figure 2013030320
(式中、R、R、R、R、R、R11、n21は、式P11,P12と同義である。)
(3)前記n22、n31が0である(1)又は(2)に記載の光電変換素子。
(4)前記Pが下式P11−2またはP12−2で表される(1)又は(3)に記載の光電変換素子。
Figure 2013030320
(In the formula, R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 9 , R 11 , and n 21 are synonymous with formulas P11 and P12.)
(3) The photoelectric conversion element according to (1) or (2), wherein n22 and n31 are 0.
(4) The photoelectric conversion element according to (1) or (3), wherein the P 1 is represented by the following formula P11-2 or P12-2.

Figure 2013030320
(式中、R、R、R、R、R、R10、n21は、P11、P12と同義である。)
(5)前記n21が0または1である(1)〜(4)のいずれか1項に記載の光電変換素子。
(6)前記Rが下記式R91又はR92で表される(1)〜(5)のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Figure 2013030320
(In the formula, R 3 , R 4 , R 5 , R 8 , R 9 , R 10 , and n 21 have the same meanings as P11 and P12.)
(5) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (4), wherein the n21 is 0 or 1.
(6) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (5), wherein R 9 is represented by the following formula R91 or R92.

Figure 2013030320
(式R92中、R15は水素原子もしくはアルキル基を表す。)
(7)前記Rが酸素原子ある(1)〜(5)のいずれか1項に記載の光電変換素子。
(8)前記Pを形成する原子群が下記式P21または下記式P22で表される(1)〜(7)のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Figure 2013030320
(In the formula R92, R 15 represents a hydrogen atom or an alkyl group.)
(7) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (5), wherein R 9 is an oxygen atom.
(8) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (7), wherein an atomic group forming the P 2 is represented by the following formula P21 or the following formula P22.

Figure 2013030320
(式中、R21、R22、R23は水素原子又は置換基を表す。Arは、Hammett則におけるσp値が0以下の置換基又はπ過剰系複素環基を有する芳香環基を表す。n41は0以上の整数を表す。)
(9)前記Arが下記式RC1、RC2、又はRC3で表される(1)〜(8)のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Figure 2013030320
(In the formula, R 21 , R 22 and R 23 represent a hydrogen atom or a substituent. Ar 1 represents a substituent having a σp value of 0 or less in Hammett's rule or an aromatic ring group having a π-excess heterocyclic group. N41 represents an integer of 0 or more.)
(9) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (8), wherein Ar 1 is represented by the following formula R C1 , R C2 , or R C3 .

Figure 2013030320
(式RC1〜RC4中、YはS、NR24、またはC(R25を表す。R24はアルキル基を表す。R25は置換基を表す。Aは芳香環を表す。R26〜R29は水素原子もしくは置換基を表す。EはS、NR30、Oを表す。R30はアルキル基を表す。DはHammett則におけるσp値が0以下の置換基を表す。Bは芳香環を表す。Xは−SR、−OR、−NR を表し、Rはアルキル基、芳香族基、ヘテロ環基を表す。Rは置換基を表す。ndは0〜4の整数を表す。*は結合手を表し、式P21及び式P22でみて、メチン鎖を介して連結しても、二重結合になって直接連結されてもよい。kは正の整数である。)
(10)前記式(1)で表される色素において、前記Pが電子のアクセプターをなし、Pがドナーをなし、該色素がドナー・アクセプター型の分子を構成している(1)〜(9)のいずれか1項に記載の光電変換素子。
(11)前記感光体が下記式(I)で表される色素をさらに有する(1)〜(10)のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Mz(LLm1(LLm2(X)m3・CI : 式(I)
[式(I)において、Mzは金属原子を表す。LLは下記式LL1で表される2座の配位子を表す。LLは下記式LL2で表される2座又は3座の配位子を表す。Xは1座又は2座の配位子を表す。m1は0〜3の整数を表す。m2は1〜3の整数を表す。m3は0〜2の整数を表す。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。]
Figure 2013030320
(In the formulas R C1 to R C4 , Y represents S, NR 24 , or C (R 25 ) 2. R 24 represents an alkyl group, R 25 represents a substituent, and A represents an aromatic ring. 26 to R 29 each represents a hydrogen atom or a substituent, E represents S, NR 30 , or O. R 30 represents an alkyl group, D represents a substituent having a σp value of 0 or less in Hammett's rule, and B represents Represents an aromatic ring, X represents —SR e , —OR e , —NR e 2 , R e represents an alkyl group, an aromatic group, or a heterocyclic group, R d represents a substituent, and nd represents 0 to 0. Represents an integer of 4. * represents a bond, and may be linked via a methine chain or directly linked as a double bond as seen in Formulas P21 and P22, k is a positive integer is there.)
(10) In the dye represented by the formula (1), the P 1 serves as an electron acceptor, the P 2 serves as a donor, and the dye constitutes a donor-acceptor type molecule. The photoelectric conversion element according to any one of (9).
(11) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (10), wherein the photoreceptor further has a dye represented by the following formula (I).
Mz (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI: Formula (I)
[In Formula (I), Mz represents a metal atom. LL 1 represents a bidentate ligand represented by the following formula LL1. LL 2 represents a bidentate or tridentate ligand represented by the following formula LL2. X represents a monodentate or bidentate ligand. m1 represents an integer of 0 to 3. m2 represents an integer of 1 to 3. m3 represents an integer of 0-2. CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. ]

Figure 2013030320
(式LL1において、R51及びR52は酸性基を表す。R53及びR54は置換基を表す。R55及びR56はアルキル基又は芳香環基を表す。d1及びd2は0〜5の整数を表す。L及びLは共役鎖を表す。a1及びa2は0〜3の整数を表す。d3は0又は1を表す。b1およびb2は0〜3の整数を表す。)
Figure 2013030320
(In Formula LL1, R 51 and R 52 represent an acidic group. R 53 and R 54 represent a substituent. R 55 and R 56 represent an alkyl group or an aromatic ring group. D1 and d2 are 0-5. L 1 and L 2 represent a conjugated chain, a 1 and a 2 represent an integer of 0 to 3, d 3 represents 0 or 1, b 1 and b 2 represent an integer of 0 to 3)

Figure 2013030320
(式LL2において、Za、Zb及びZcは5又は6員環を形成しうる原子群を表す。cは0又は1を表す。ただし、Za、Zb及びZcが形成する環のうち少なくとも1つは酸性基を有する。)
(12)(1)〜(11)のいずれか1項に記載の光電変換素子を備える光電気化学電池。
(13)下記式(1)で表される構造を有する色素化合物。
Figure 2013030320
(In formula LL2, Za, Zb and Zc represent an atomic group capable of forming a 5- or 6-membered ring. C represents 0 or 1. However, at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc is Has an acidic group.)
(12) A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion element according to any one of (1) to (11).
(13) A dye compound having a structure represented by the following formula (1).

Figure 2013030320
(式中、Qは芳香環を表す。X、Xは硫黄原子、セレン原子、酸素原子、またはCRを表す。R、Rはアルキル基を表す。R、R’はアルキル基または芳香族基である。Pは下記式P11または下記式P12で表される原子群を表す。Pはポリメチン色素を形成するのに必要な原子群を表す。ただし、PとPは異なるものとする。Wは電荷を中和させるのに必要な場合の対イオンを表す。)
Figure 2013030320
(In the formula, Q represents an aromatic ring. X 1 and X 2 represent a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2. R 1 and R 2 represent an alkyl group. R and R ′ represent An alkyl group or an aromatic group, P 1 represents an atomic group represented by the following formula P11 or P12, and P 2 represents an atomic group necessary for forming a polymethine dye, provided that P 1 and P 2 is different, W 1 represents the counter ion as needed to neutralize the charge.)

Figure 2013030320
(式中、R、R、R10、R11は脂肪族基又は芳香環基を表す。R、R12は硫黄原子または下記式Rを表す。R、R、Rは水素原子又は置換基を表す。Rは酸素原子又は置換基を表す。n21は0以上の整数を表す。n22、n31は0又は1を示す。)
Figure 2013030320
(Wherein, R 5, R 6, R 10, R 11 is .R 7 which represents an aliphatic group or an aromatic ring group, R 12 is .R 3 representing a sulfur atom or the following formula R A, R 4, R 8 Represents a hydrogen atom or a substituent, R 9 represents an oxygen atom or a substituent, n21 represents an integer of 0 or more, and n22 and n31 represent 0 or 1.)

Figure 2013030320
(式RにおけるR13、R14はシアノ基又は酸性基を表す。)
Figure 2013030320
(R 13 and R 14 in the formula R A represent a cyano group or an acidic group.)

本明細書において、芳香環とは、芳香族環及び複素環(脂肪族複素環及び芳香族複素環)を含む意味に用いる。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。複数の置換基や配位子を同時に択一的に規定するときには、それぞれの置換基ないし配位子は互いに同一でも異なっていてもよい。また、複数の置換基や配位子が近接するときにはそれらが互いに連結したり縮環したりして環を形成していてもよい。   In this specification, an aromatic ring is used to mean an aromatic ring and a heterocyclic ring (aliphatic heterocyclic ring and aromatic heterocyclic ring). The carbon-carbon double bond may be either E-type or Z-type. When a plurality of substituents or ligands are alternatively defined, the respective substituents or ligands may be the same or different from each other. Further, when a plurality of substituents or ligands are close to each other, they may be connected to each other or condensed to form a ring.

本発明の光電変換素子及び光電気化学電池は、800nmを超える波長域において高いIPCEを発揮し、高光電変換効率を達成し、しかも耐久性に優れる。また、上記本発明の色素化合物は、新規な化合物であり、上記高性能を発揮する光電変換素子及び光電気化学電池に用いられる増感色素として有用である。   The photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell of the present invention exhibit high IPCE in a wavelength region exceeding 800 nm, achieve high photoelectric conversion efficiency, and are excellent in durability. The dye compound of the present invention is a novel compound and is useful as a sensitizing dye for use in the photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell exhibiting the above-described high performance.

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

本発明の光電変換素子は、特定の構造を有する増感色素を吸着した半導体微粒子の層を有する感光体を具備する。上記色素化合物は、複環構造の母核(式(1)のP、Pに挟まれた環状原子群)の左右に、互いに異なる機能性の原子群(P、P)を有する。この構造により、分子内でπ電子が非局在化しつつ、一方でHOMO(最高被占軌道)/LUMO(最低空軌道)の局在化が促進される。ここで重要なことは、単に非対称性の構造としたのではなく、中央の複環構造に特有の母核を採用し、かつ片側の原子群(P)に電子吸引性のロダニン残基が導入されていることである。これにより、光電変換素子において、800nm超という長波長領域でも高いIPCEを発揮し、高光電変化効率を実現し、さらに高い耐久性を達成した。
この理由は未解明の点を含むが、推定を含めて下記のように説明できる。つまり、チタニア等の半導体微粒子に上記特定の色素が吸着したとき、分子内でHOMOの局在化した側がドナーとして機能し、逆にLUMOの局在化した側がアクセプターとして機能することが予想される。これにより、半導体微粒子側に配置されたLUMOより効率的に半導体微粒子に電子を送り込み、反対に電子の逆移動は抑制して、高い光電変換効率が達成されたと考えられる。超長波長領域での特性の良化及び耐久性の良化については、ロダニン残基の高い電子吸引性並びに複環構造の母核を含む分子構造が寄与したと推察される。以下に本発明についてその好ましい実施態様に基づき、詳細に説明する。
The photoelectric conversion element of the present invention comprises a photoreceptor having a layer of semiconductor fine particles adsorbing a sensitizing dye having a specific structure. The dye compound has atomic groups (P 1 , P 2 ) having different functionalities on the left and right of the mother nucleus (a cyclic atomic group sandwiched between P 1 and P 2 in formula (1)). . This structure promotes localization of HOMO (highest occupied orbital) / LUMO (lowest empty orbit) while delocalizing π electrons in the molecule. What is important here is not simply an asymmetric structure, but a mother nucleus peculiar to the central polycyclic structure is adopted, and an electron-withdrawing rhodanine residue is present in one atomic group (P 1 ). It has been introduced. Thereby, in the photoelectric conversion element, high IPCE was exhibited even in a long wavelength region exceeding 800 nm, high photoelectric conversion efficiency was realized, and higher durability was achieved.
This reason includes unclear points, but can be explained as follows, including estimation. In other words, when the specific dye is adsorbed on semiconductor fine particles such as titania, it is expected that the HOMO localized side functions as a donor in the molecule, and the LUMO localized side functions as an acceptor. . Thus, it is considered that high photoelectric conversion efficiency was achieved by sending electrons to the semiconductor fine particles more efficiently than LUMO arranged on the semiconductor fine particle side and suppressing the reverse movement of the electrons. It is presumed that the molecular structure including the high electron withdrawing property of rhodanine residue and the mother nucleus of the polycyclic structure contributed to the improvement of the characteristics and the improvement of durability in the ultralong wavelength region. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments thereof.

[素子の構造]
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。
[Element structure]
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、励起されて酸化された色素は電解質中の還元剤(例えば、I)から電子を受け取り、基底状態の色素に戻ることにより、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. While the electrons on the electrode work in the external circuit, the excited and oxidized dye receives electrons from the reducing agent (eg, I ) in the electrolyte and returns to the ground state dye, thereby allowing the photoelectrochemical cell to Acts as At this time, the light receiving electrode 5 functions as a negative electrode of the battery.

上記素子の作動原理からも分かるとおり、一般に、増感色素の増感域の長波長化を実現するために、色素のHOMO/LUMOギャップを小さくすることが好ましい。そこで、色素のHOMOのエネルギー準位を上げ、必要に応じてLUMOを下げることが考えられる。HOMOのエネルギー準位を上げることにより、色素のHOMOのエネルギー準位と電解液中の還元剤(例えば、I)のエネルギー準位との差が小さくなるため、還元剤による酸化された色素の還元速度が遅くなる。また、色素のLUMOのエネルギー準位を下げると、半導体微粒子(例えば、酸化チタン)の導電帯のエネルギー準位との差が小さくなるため、電子注入効率が低下し、短絡電流やフィルファクターが小さくなり、光電変換効率を高くすることは困難である。
一方、半導体微粒子の導電帯のエネルギー準位を下げて電子注入効率を上げることが考えられる。この方法では、短絡電流を大きくすることはできるが、開放電圧は小さくなる。
これに対して、本発明の好ましい実施形態によれば、上記バンドギャップの縮小とともに、上述した両軌道の局在化を大きく促進させ、超長波長での光電変換効率の向上や耐久性の向上を一層効果的に達成する分子設計ができ好ましい。
As can be seen from the operation principle of the above element, it is generally preferable to reduce the HOMO / LUMO gap of the dye in order to realize a longer wavelength in the sensitizing region of the sensitizing dye. Therefore, it is conceivable to increase the energy level of the HOMO of the dye and lower the LUMO as necessary. By increasing the energy level of the HOMO, the difference between the energy level of the HOMO of the dye and the energy level of the reducing agent (for example, I ) in the electrolyte is reduced. Reduction rate is slow. In addition, when the LUMO energy level of the dye is lowered, the difference from the energy level of the conductive band of the semiconductor fine particles (for example, titanium oxide) is reduced, so that the electron injection efficiency is lowered, and the short-circuit current and the fill factor are reduced. Therefore, it is difficult to increase the photoelectric conversion efficiency.
On the other hand, it is conceivable to increase the electron injection efficiency by lowering the energy level of the conduction band of the semiconductor particles. In this method, the short circuit current can be increased, but the open circuit voltage is decreased.
On the other hand, according to a preferred embodiment of the present invention, along with the reduction of the band gap, the above-mentioned localization of both orbits is greatly promoted, and the photoelectric conversion efficiency and the durability are improved at an ultra-long wavelength. It is preferable that the molecular design can be achieved more effectively.

本実施形態の光電変換素子は、導電性支持体上に後述の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。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る。なお、光電変換素子の上下は特に定めなくてもよいが、本明細書において、図示したものに基づいて言えば、受光側となる対極4の側を上部(天部)の方向とし、支持体1の側を下部(底部)の方向とする。   The photoelectric conversion element of this embodiment has a photoreceptor having a layer of porous semiconductor fine particles on which an after-mentioned dye is adsorbed on a conductive support. At this time, a part of the dye dissociated in the electrolyte may be present. The photoreceptor is designed according to the purpose, and may have a single layer structure or a multilayer structure. The photoconductor of the photoelectric conversion element of the present embodiment includes semiconductor fine particles adsorbed with a specific sensitizing dye, has high sensitivity, and can be used as a photoelectrochemical cell, and high conversion efficiency can be obtained. The upper and lower sides of the photoelectric conversion element do not need to be defined in particular, but in this specification, based on what is illustrated, the side of the counter electrode 4 serving as the light receiving side is the upper (top) direction, and the support The side of 1 is the lower (bottom) direction.

[色素]
(一般式(1)の化合物からなる色素)
本発明の光電変換素子においては、少なくとも下記一般式(1)で表される化合物からなる色素が使用される。一般式(1)の色素は、その式と別の共鳴構造式で表されるものも含まれる。このことは、一般式(1)に導入される原子群(P11、P12、Ar等)のすべての化学式について同様であり、分子全体として整合する共役構造として解釈されるものである。
[Dye]
(Dye made of compound of general formula (1))
In the photoelectric conversion element of the present invention, a dye comprising at least a compound represented by the following general formula (1) is used. The dye of the general formula (1) includes those represented by a resonance structural formula different from that formula. This is the general formula (1) in the similar for all chemical formulas of the introduced group of atoms (P11, P12, Ar 1, etc.) should be construed as the conjugated structure to align the whole molecule.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

・Q
式(1)中、Qは芳香環を表す。芳香環は上述のように芳香族環及び複素環を含む。芳香族環としては、ベンゼン環又はナフタレン環が好ましく、ベンゼン環が好ましい。複素環としては、後記例示置換基HArexの環構造が挙げられる。
・ Q
In formula (1), Q represents an aromatic ring. The aromatic ring includes an aromatic ring and a heterocyclic ring as described above. As the aromatic ring, a benzene ring or a naphthalene ring is preferable, and a benzene ring is preferable. Examples of the heterocyclic ring include the ring structure of the exemplified substituent HARex described later.

・X、X
、Xは硫黄原子、セレン原子、酸素原子、またはCRを表す。ここでR、Rはアルキル基を表す。アルキル基としては、炭素原子数1〜20のアルキル基が挙げられ、メチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、デシル、1−エチルペンチル、2−エチルヘキシル、ベンジル、2−エトキシエチル、1−カルボキシメチル等が好ましく、メチル、エチル、イソプロピル、デシル、1−エチルペンチル、2−エトキシエチル、ベンジルがより好ましく、メチル、エチル、デシル、2−エトキシエチルが特に好ましい。以下、このアルキル基の例示及び好ましいものを、アルキル基「Rex」と呼ぶ。X、Xは酸素原子もしくはCRが好ましく、CRがより好ましい。なお、一般式(1)中、X,Xと、N−R,N−R’との上下の関係は反転したものであってもよい(つまり、N−Rが下、N−R’が上という関係であってもよい)。
· X 1, X 2
X 1 and X 2 represent a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2 . Here, R 1 and R 2 represent an alkyl group. Examples of the alkyl group include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, decyl, 1-ethylpentyl, 2-ethylhexyl, benzyl, 2-ethoxy. Ethyl, 1-carboxymethyl and the like are preferable, methyl, ethyl, isopropyl, decyl, 1-ethylpentyl, 2-ethoxyethyl and benzyl are more preferable, and methyl, ethyl, decyl and 2-ethoxyethyl are particularly preferable. Hereinafter, examples and preferable examples of the alkyl group are referred to as an alkyl group “Rex”. X 1 and X 2 are preferably an oxygen atom or CR 1 R 2 , and more preferably CR 1 R 2 . In the general formula (1), the vertical relationship between X 1 , X 2 and N—R, N—R ′ may be reversed (that is, N—R is lower, N—R). 'May be the relationship above.)

・R、R’
R、R’はアルキル基または芳香族基である。アルキル基としては、上記アルキル基Rexが挙げられる。芳香族基としては、炭素原子数6〜26のアリール基が挙げられ、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−メチルフェニルが好ましく、フェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニルがより好ましい。以下、この芳香族基(アリール基)の例示及び好ましいものを、芳香族基「Arex」と呼ぶ。
・ R, R '
R and R ′ are an alkyl group or an aromatic group. Examples of the alkyl group include the alkyl group Rex. Examples of the aromatic group include aryl groups having 6 to 26 carbon atoms, and phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, and 3-methylphenyl are preferable, and phenyl, 4-methoxyphenyl, 3- Methylphenyl is more preferred. Hereinafter, examples and preferred examples of the aromatic group (aryl group) are referred to as an aromatic group “Alex”.

・P
は後記式P11または式P12で表される原子群を表す。
・ P 1
P 1 represents an atomic group represented by the following formula P11 or formula P12.

・P
はポリメチン色素を形成するのに必要な原子群を表す。
・ P 2
P 2 represents an atomic group necessary for forming a polymethine dye.

ただし、PとPは異なるものとする。ここで、両原子群が異なるとは、本発明の効果を奏する範囲で異なっていればよく、その具体的な構造は限定されない。典型的には、前記式(1)で表される色素において、前記Pが電子のアクセプターをなし、Pがドナーをなす、該色素がドナー・アクセプター型の分子を構成することが好ましい。ここで、ドナー・アクセプター型の色素とは光が照射された際に色素内のドナー部位が分子内の共役を介してアクセプター部位へ電子を移動する分子内光誘起電子移動を生じる色素をいう。 However, P 1 and P 2 will be different. Here, it is sufficient that the two atomic groups are different from each other as long as the effects of the present invention are achieved, and the specific structure is not limited. Typically, in the dye represented by the formula (1), it is preferable that the P 1 forms an electron acceptor and the P 2 forms a donor, and the dye forms a donor-acceptor type molecule. Here, the donor-acceptor type dye means a dye that causes intramolecular photoinduced electron transfer in which electrons are transferred from the donor site in the dye to the acceptor site via conjugation in the molecule when irradiated with light.

・W
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、陰イオンであるか、あるいは正味のイオン電荷を持つかどうかは、色素中の助色団及び置換基に依存する。一般式(1)の構造を有する色素が解離性の置換基を有する場合、解離して負電荷を有していてもよい。この場合、分子全体の電荷はWによって中和される。
が陽イオンの場合、例えば、プロトン、無機若しく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)又はアルカリ金属イオンである。Wが陰イオンの場合、無機陰イオン又は有機陰イオンのいずれであってもよい。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)、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)、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)、アルキル硫酸イオン(例えば、メチル硫酸イオン)、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、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などが挙げられる。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いし、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))でもよい。
・ W 1
W 1 represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. Generally, whether a dye is a cation, an anion, or has a net ionic charge depends on the auxiliary color groups and substituents in the dye. When the dye having the structure of the general formula (1) has a dissociable substituent, it may be dissociated and have a negative charge. In this case, the charge of the whole molecule is neutralized by W 1.
When W 1 is a cation, for example, it is a proton, an inorganic or organic ammonium ion (for example, a tetraalkylammonium ion, a pyridinium ion) or an alkali metal ion. When W 1 is an anion, either an inorganic anion or an organic anion may be used. For example, halogen anion (for example, fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion), substituted aryl sulfonate ion (for example, p-toluene sulfonate ion, p-chlorobenzene sulfonate ion), aryl disulfone Acid ion (for example, 1,3-benzenedisulfonic acid ion, 1,5-naphthalenedisulfonic acid ion, 2,6-naphthalenedisulfonic acid ion), alkyl sulfate ion (for example, methyl sulfate ion), sulfate ion, thiocyanate ion Perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, picrate ion, acetate ion, trifluoromethanesulfonate ion and the like. Furthermore, an ionic polymer or another dye having a charge opposite to that of the dye may be used as the charge balance counter ion, or a metal complex ion (for example, bisbenzene-1,2-dithiolatonickel (III)) may be used.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

・R、R、R10、R11
式中、R、R、R10、R11は、酸性基を有することある脂肪族基、又は酸性基を有することある芳香環基を表す。脂肪族基としては、前記アルキル基Rexの他、下記のシクロアルキル基CRexが挙げられる。CRexとして、好ましくは炭素原子数3〜20のシクロアルキル基であり、より好ましくは、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である。芳香環基としては、前記芳香族基Arexの他、下記の複素環基HArexが挙げられる。HArexとしては、好ましくは炭素原子数2〜20のヘテロ環基であり、より好ましくは、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−オキサゾリル等である。
・ R 5 , R 6 , R 10 , R 11
Wherein, R 5, R 6, R 10, R 11 represents that there aromatic ring group having the certain aliphatic group, or an acidic group having an acidic group. Examples of the aliphatic group include the following cycloalkyl group CRex in addition to the alkyl group Rex. CRex is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and more preferably cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl and the like. Examples of the aromatic ring group include the following heterocyclic group HARex in addition to the aromatic group Arex. HARex is preferably a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, and more preferably 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-imidazolyl, 2-benzimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl and the like.

酸性基とは、解離性のプロトンを有する置換基であり、例えば、カルボキシ基、ホスホニル基、ホスホリル基、スルホ基、ホウ酸基など、あるいはこれらのいずれかを有する基が挙げられ、好ましくはカルボキシ基あるいはこれを有する基である。また酸性基はプロトンを放出して解離した形を採っていてもよく、塩であってもよい。酸性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基、ホスホニル基、若しくはホスホリル基、又はこれらの塩のいずれかであることが好ましい。酸性基とは、連結基を介して結合した基でもよく、例えば、カルボキシビニレン基、ジカルボキシビニレン基、シアノカルボキシビニレン基、カルボキシフェニル基などを好ましいものとして挙げることができる。なお、ここで挙げた酸性基及びその好ましい範囲を酸性基Acということがある。   The acidic group is a substituent having a dissociative proton, and examples thereof include a carboxy group, a phosphonyl group, a phosphoryl group, a sulfo group, a boric acid group, and the like, or a group having any one of these. A group or a group having this. Further, the acidic group may take a form of releasing a proton and dissociating, or may be a salt. The acidic group is preferably a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphonyl group, a phosphoryl group, or a salt thereof. The acidic group may be a group bonded through a linking group. For example, a carboxyvinylene group, a dicarboxyvinylene group, a cyanocarboxyvinylene group, a carboxyphenyl group, and the like can be mentioned as preferable examples. In addition, the acidic group mentioned here and its preferable range may be called acidic group Ac.

・R、R12
、R12は、硫黄原子または下記式Rを表す。
· R 7, R 12
R 7 and R 12 represent a sulfur atom or the following formula RA .

Figure 2013030320
式RにおけるR13、R14はシアノ基又は酸性基を表す。R13、R14はは両者がシアノ基もしくは酸性基であってもよいが、シアノ基と酸性基との組合せであることが好ましい。好ましい酸性基としては、前記酸性基Acが挙げられる。
Figure 2013030320
R 13 and R 14 in the formula R A represent a cyano group or an acidic group. R 13 and R 14 may both be a cyano group or an acidic group, but are preferably a combination of a cyano group and an acidic group. A preferable acidic group includes the acidic group Ac.

・R、R、R
、R、Rは水素原子又は置換基を表す。置換基としては、置換基Tが挙げられる。R、R、Rはアルキル基Rex又は水素原子であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
・R
は酸素原子又は置換基を表す。Rが2価の置換基であるとき、下記式R91又はR92で表されることが好ましい。
・ R 3 , R 4 , R 8
R 3 , R 4 and R 8 represent a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include the substituent T. R 3 , R 4 , and R 8 are preferably an alkyl group Rex or a hydrogen atom, and more preferably a hydrogen atom.
・ R 9
R 9 represents an oxygen atom or a substituent. When R 9 is a divalent substituent, it is preferably represented by the following formula R91 or R92.

Figure 2013030320
式R92中、R15は水素原子もしくはアルキル基を表す。アルキル基としては、上記アルキル基Rexが挙げられる。
Figure 2013030320
In formula R92, R15 represents a hydrogen atom or an alkyl group. Examples of the alkyl group include the alkyl group Rex.

n21は0以上の整数を表し、0〜3であることが好ましく、0または1であることがより好まい。n22、n31は0又は1を示し、0であることが好ましい。   n21 represents an integer of 0 or more, preferably 0 to 3, and more preferably 0 or 1. n22 and n31 each represents 0 or 1, and is preferably 0.

本発明においては前記Pが下記式P11−1またはP12−1であることが好ましい。 In the present invention, the P 1 is preferably the following formula P11-1 or P12-1.

Figure 2013030320
式中、R、R、R、R、R、R11、n21は、式P11,P12と同義である。
Figure 2013030320
In the formula, R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 9 , R 11 , and n 21 are synonymous with formulas P11 and P12.

本発明においては、前記Pが下式P11−2またはP12−2で表されることもまた好ましい。

Figure 2013030320
式中、R、R、R、R、R、R10、n21は、P11、P12と同義である。 In the present invention, it is also preferable that the P 1 is represented by the following formula P11-2 or P12-2.
Figure 2013030320
In the formula, R 3 , R 4 , R 5 , R 8 , R 9 , R 10 and n 21 have the same meanings as P11 and P12.

本発明においては前記Pが下記式P21またはP22であることが好ましい。 In the present invention, the P 2 is preferably the following formula P21 or P22.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

・R21、R22、R23
式中、R21、R22、R23は置換基を表す。置換基としては、後記置換基Tが挙げられ。R21、R22、R23はアルキル基Rex又は水素原子であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
· R 21, R 22, R 23
Wherein, R 21, R 22, R 23 represents a substituent. Examples of the substituent include the substituent T described later. R 21 , R 22 , and R 23 are preferably an alkyl group Rex or a hydrogen atom, and more preferably a hydrogen atom.

・n41
n41は0以上の整数を表し、0〜3であることが好ましく、0〜2であることがより好ましい。
・ N41
n41 represents an integer of 0 or more, preferably 0 to 3, and more preferably 0 to 2.

・Ar
Arは、Hammett則におけるσp値が0以下の置換基を有する芳香環基または前記σp値が0以下の置換基を有するπ過剰系複素環基を表す。π過剰系複素環基とは、π過剰系複素環化合物の残基を意味する。π過剰系とは、典型的には、窒素原子等のローンペアを含めπ電子系の数が環を構成する原子の数を上回る状態を意味する。詳細は、例えば、「新編 ヘテロ環化合物 基礎編」(講談社サイエンテイフィック)p15等を参照することができる。
・ Ar 1
Ar 1 represents an aromatic ring group having a substituent with a σp value of 0 or less in the Hammett rule or a π-excess heterocyclic group having a substituent with a σp value of 0 or less. The π-excess heterocyclic group means a residue of a π-excess heterocyclic compound. The π-excess system typically means a state in which the number of π electron systems including a loan pair such as a nitrogen atom exceeds the number of atoms constituting the ring. For details, for example, “New edition heterocyclic compound basic edition” (Kodansha Scientific) p15 can be referred to.

ここでHammett則における置換基定数σp値について説明する。Hammett則は、ベンゼン誘導体の反応または平衡に及ぼす置換基の影響を定量的に論ずるために1935年L.P.ハメットにより提唱された経験則であるが、これは今日広く妥当性が認められている。ハメット則に求められた置換基定数にはσp値とσm値があり、これらの値は多くの一般的な成書に見出すことができる。例えば、J.A.Dean編、「Lange’s Handbook of Chemistry」第12版,1979年(McGraw−Hill)や「化学の領域」増刊,122号,96〜103頁,1979年(南光堂)、Chem.Rev.,1991年,91巻,165〜195ページなどに詳しい。   Here, the substituent constant σp value in Hammett's rule will be described. Hammett's rule is described in 1935 by L.L. in order to quantitatively discuss the effect of substituents on the reaction or equilibrium of benzene derivatives. P. This is a rule of thumb advocated by Hammett, which is widely accepted today. Substituent constants determined by Hammett's rule include σp value and σm value, and these values can be found in many general books. For example, J. et al. A. Dean, "Lange's Handbook of Chemistry", 12th edition, 1979 (McGraw-Hill) and "Area of Chemistry" extra edition, 122, 96-103, 1979 (Nankodo), Chem. Rev. 1991, 91, 165-195.

置換基定数σが0以下の置換基としては、電子供与性の置換基が挙げられ、具体的には、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基が挙げられ、好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基が挙げられる。アルキル基として好ましくは炭素原子数1〜20のアルキル基であり、より好ましくは前記Rexが挙げられる。アルコキシ基としては、好ましくは炭素原子数1〜20のアルコキシ基であり、より好ましくは、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等である。σp値が0以下の置換基において、σp値は、−0.13以下であることが好ましく、−0.2以下であることがより好ましい。下限値は特にないが、−1.2以上であることが実際的である。 Examples of the substituent having a substituent constant σ p of 0 or less include an electron-donating substituent, and specifically include an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, an alkylamino group, and an aryl group. An amino group is mentioned, Preferably, an alkyl group, an alkoxy group, and an alkylamino group are mentioned. Preferably it is a C1-C20 alkyl group as an alkyl group, More preferably, the said Rex is mentioned. The alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy or the like. In a substituent having a σp value of 0 or less, the σp value is preferably −0.13 or less, and more preferably −0.2 or less. Although there is no lower limit in particular, it is practical that it is -1.2 or more.

逆に、置換基定数σp値が正のものとしては、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、スルホ基、カルボキシ基、ホルミル基、アシル基、カルバモイル基、スルファモイル基、メルカプト基、アルキルもしくはアリールスルホニル基、アルキルもしくはアリールスルフィニル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、パーフルオロアルキル基、ヘテロ環基(例えば、ヘテロ環がピリジン環、ピリミジン環で、2−ピリミジニル基、4―ピリミジニル基、5−ピリミジニル基、2−チエニル基、2−ピリジル基、3−ピリジニル基、4−ピリジニル基)、電子求引性基が置換したフェニル基(電子求引性基としては上記置換基定数σpが正の基として挙げた基で、特にカルボキシ基が好ましく、3−カルボキシフェニル基又は4−カルボキシフェニル基)等が挙げられる。σp値が正の置換基において、σp値は、0.01以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。上限値は特にないが、1.4以下であることが実際的である。   On the other hand, those having a positive substituent constant σp value include halogen atoms, nitro groups, cyano groups, sulfo groups, carboxy groups, formyl groups, acyl groups, carbamoyl groups, sulfamoyl groups, mercapto groups, alkyl or arylsulfonyl groups. An alkyl or arylsulfinyl group, an alkyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a perfluoroalkyl group, a heterocyclic group (for example, a heterocyclic ring is a pyridine ring or a pyrimidine ring, a 2-pyrimidinyl group, a 4-pyrimidinyl group, a 5- Pyrimidinyl group, 2-thienyl group, 2-pyridyl group, 3-pyridinyl group, 4-pyridinyl group), a phenyl group substituted with an electron withdrawing group (the electron withdrawing group has a positive substituent constant σp as described above) Among the groups mentioned as groups, a carboxy group is particularly preferred, and a 3-carboxyphenyl group or Is 4-carboxyphenyl group). In a substituent having a positive σp value, the σp value is preferably 0.01 or more, and more preferably 0.05 or more. Although there is no upper limit in particular, it is practical that it is 1.4 or less.

Arは直接またはメチン鎖を介して連結してよく、直接連結する場合には共役構造が上記式とは異なることを意味する。 Ar 1 may be linked directly or via a methine chain, and when directly linked, it means that the conjugated structure is different from the above formula.

前記Arは、下記式RC1、RC2、RC3、RC4で表されることことが好ましい。 The Ar 1 is preferably represented by the following formulas R C1 , R C2 , R C3 , R C4 .

Figure 2013030320
Figure 2013030320

・Y
式中、YはS、NR24、またはC(R25を表す。R24はアルキル基を表す。アルキル基の好ましいものとしては前記Rexが挙げられる。R25は置換基を表す。置換基としては後記置換基Tが挙げられる。
・ Y
In the formula, Y represents S, NR 24 , or C (R 25 ) 2 . R 24 represents an alkyl group. Preferred examples of the alkyl group include the above Rex. R 25 represents a substituent. Examples of the substituent include the substituent T described later.

・A
Aは芳香環を表す。芳香環の好ましいものとしては、前記芳香族基Arex及び複素環基HArexが挙げられる。
・ A
A represents an aromatic ring. Preferable examples of the aromatic ring include the aromatic group Arex and the heterocyclic group HARex.

・R26〜R29
26〜R29は水素原子もしくは置換基を表す。置換基の好ましいものとしては後記置換基Tが挙げられる。好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基等である。
・ R 26 to R 29
R 26 to R 29 represent a hydrogen atom or a substituent. Preferable examples of the substituent include the substituent T described later. Preferred are an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group and the like.

・E
EはS、NR29、Oを表す。R29はアルキル基を表す。アルキル基の好ましいものとしては前記Rexが挙げられる。
・ E
E represents S, NR 29 , or O. R 29 represents an alkyl group. Preferred examples of the alkyl group include the above Rex.

・D
DはHammett則におけるσp値が0以下の置換基を表す。
・ D
D represents a substituent having a σp value of 0 or less according to Hammett's rule.

・B
Bは芳香環を表す。芳香環の好ましいものとしては、前記芳香族基Arex及び複素環基HArexが挙げられる。
・ B
B represents an aromatic ring. Preferable examples of the aromatic ring include the aromatic group Arex and the heterocyclic group HARex.

・R、nd
XはSR、OR、NR を表し、Rはアルキル基、芳香族基、ヘテロ環基を表す。Rは置換基を表す。ndは0〜4の整数を表す。Rの置換基の好ましいものとしては後記置換基Tが挙げられる。好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基等である。
・ R d , nd
X represents SR e , OR e , NR e 2 , and R e represents an alkyl group, an aromatic group, or a heterocyclic group. R d represents a substituent. nd represents an integer of 0 to 4. Preferable substituents for R d include the substituent T described below. Preferred are an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group and the like.

*は結合手を表し、メチン鎖を介して連結されてもよい。
kは正の整数である。1〜4が好ましく、1〜2がより好ましい。
* Represents a bond and may be linked via a methine chain.
k is a positive integer. 1-4 are preferable and 1-2 are more preferable.

前記式P21又はP22が式(1)の母核とともになす構造は下記式(1−1−1)、式(1−1−2)、式(1−2−1)、式(1−2−2)で表される構造であることが好ましい。   The structure formed by the formula P21 or P22 together with the mother nucleus of the formula (1) is the following formula (1-1-1), formula (1-1-2), formula (1-2-1), formula (1-2) -2) is preferable.

Figure 2013030320
式中、Q、P、X、X、R、R’、W1、Ar、n41は前記式(1)と同じ意味を表す。R210、R211、R212、R220、R221は水素原子又は置換基を表し、好ましいものはR21、R22、R23と同じである。
Figure 2013030320
In the formula, Q, P 1 , X 1 , X 2 , R, R ′, W 1, Ar 1 , and n41 represent the same meaning as in the formula (1). R 210 , R 211 , R 212 , R 220 and R 221 each represent a hydrogen atom or a substituent, and preferred ones are the same as R 21 , R 22 and R 23 .

なお、本明細書において「化合物」という語を末尾に付して呼ぶとき、あるいは特定の名称ないし化学式で示すときには、当該化合物そのものに加え、その塩、錯体、そのイオンを含む意味に用いる。また、所望の効果を奏する範囲で、所定の形態で修飾された誘導体を含む意味である。また、本明細書において置換基ないし配位子をその名称で呼ぶとき、あるいは「基」という語を末尾に付して呼ぶときには、所望の効果を奏する範囲で、その基に任意の置換基を有していてもよいことを意味する。これは置換・無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、下記置換基Tが挙げられる。   In the present specification, when the term “compound” is added to the end or indicated by a specific name or chemical formula, it is used in the meaning including its salt, complex, and ion in addition to the compound itself. Moreover, it is the meaning including the derivative modified with the predetermined form in the range with the desired effect. In the present specification, when a substituent or a ligand is referred to by its name, or when the term “group” is added at the end, an arbitrary substituent is added to the group within a range where a desired effect is achieved. It means that you may have. This is also synonymous for compounds that do not specify substitution / non-substitution. Preferred substituents include the following substituent T.

導入可能な好ましい置換基(以下、置換基Tという。)としては、
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が挙げられる。
As a preferable substituent that can be introduced (hereinafter referred to as substituent T),
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 A group (preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as vinyl, allyl, oleyl, etc.), an alkynyl group (preferably an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl, etc.), A cycloalkyl group (preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc.), an aryl group (preferably an aryl group having 6 to 26 carbon atoms, for example, Phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, -Chlorophenyl, 3-methylphenyl, etc.), heterocyclic groups (preferably heterocyclic groups 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) , For example, phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy, etc.), alkoxycarbonyl groups (preferably C2-C20 alkoxycarbonyl groups such as ethoxycarbonyl, 2-ethylhexyloxycarbonyl, etc.) ), Amino group (preferably carbon Amino group having 0 to 20 children, such as amino, N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethylamino, anilino, etc.), sulfonamide group (preferably sulfonamide having 0 to 20 carbon atoms) A group such as N, N-dimethylsulfonamide, N-phenylsulfonamide, etc., an acyloxy group (preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms such as acetyloxy, benzoyloxy, etc.), 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 an acylamino group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetylamino, benzoylamino, etc.) , A cyano group, or a halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom) More preferably an alkyl group, alkenyl group, aryl group, heterocyclic group, alkoxy group, aryloxy group, alkoxycarbonyl group, amino group, acylamino group, cyano group or halogen atom, Particularly preferred are an alkyl group, an alkenyl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group, and a cyano group.

一般式(1)で表される本発明の色素は、エタノール溶液における極大吸収波長が、好ましくは500〜1300nmの範囲であり、より好ましくは600〜1100nmの範囲である。
以下に本発明の一般式(1)で表される色素の好ましい具体例を示すが、本発明がこれに限定されるものではない。*は下記一般スキームの母核に結合する炭素原子の位置を表す。Buはブチル基を表す。
The maximum absorption wavelength in the ethanol solution of the dye of the present invention represented by the general formula (1) is preferably in the range of 500 to 1300 nm, more preferably in the range of 600 to 1100 nm.
Although the preferable specific example of the pigment | dye represented by General formula (1) of this invention below is shown, this invention is not limited to this. * Represents the position of the carbon atom bonded to the mother nucleus in the following general scheme. Bu represents a butyl group.

Figure 2013030320
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Figure 2013030320
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一般式(1)で表される化合物からなる色素の合成は、Ukrainskii Khimicheskii Zhurnal,第40巻(3号),253〜258頁、Dyes and Pigments,第21巻,227〜234頁及びこれらの文献中に引用された文献の記載等を参考にして行うことができる。
例えば、前記例示色素14は、以下のスキームにより得ることができる。他の色素も同様の方法で得ることができる。
Synthesis of a dye comprising the compound represented by the general formula (1) is described in Ukrainski Kimicheskii Zhurnal, Vol. 40 (No. 3), pages 253 to 258, Dies and Pigments, Vol. 21, pages 227 to 234 and these documents. This can be done with reference to the description of the documents cited in the document.
For example, the exemplified dye 14 can be obtained by the following scheme. Other dyes can be obtained in the same manner.

Figure 2013030320
NMP:1−メチル−2−ピロリドン、Cl−Ph:クロロベンゼン、AcOH:酢酸、DMF:N,N−ジメチルホルムアミド、Py:ピリジン、Allyl:アリル基
Figure 2013030320
NMP: 1-methyl-2-pyrrolidone, Cl-Ph: chlorobenzene, AcOH: acetic acid, DMF: N, N-dimethylformamide, Py: pyridine, Allyl: allyl group

(一般式(I)の化合物からなる色素)
本発明の光電変換素子及び光電気化学電池においては、さらに金属錯体色素と併用することが好ましい。金属錯体色素と併用することで、互いの吸着状態を制御し、各々よりも高い効率や耐久性を達成することができる。
(Dye made of compound of general formula (I))
In the photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell of the present invention, it is preferable to use in combination with a metal complex dye. By using together with a metal complex dye, the mutual adsorption state can be controlled, and higher efficiency and durability than each can be achieved.

金属錯体色素としては、下記一般式(I)で表される化合物からなる色素を含むことが好ましい。
Mz(LLm1(LLm2(X)m3・CI : 式(I)
(式(I)において、Mzは金属原子を表す。LLは下記式LL1で表される2座の配位子を表す。LLは下記式LL2で表される2座又は3座の配位子を表す。Xは前記LL及びLL以外の1座又は2座の配位子を表す。m1は0〜3の整数を表す。m2は1〜3の整数を表す。m3は0〜2の整数を表す。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。)
The metal complex dye preferably includes a dye composed of a compound represented by the following general formula (I).
Mz (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI: Formula (I)
(In the formula (I), Mz is .ll 1 is .ll 2 is coordination of bidentate or tridentate represented by the following formula LL2 representing a bidentate ligand represented by the following formula LL1 representing a metal atom X represents a monodentate or bidentate ligand other than LL 1 and LL 2. m1 represents an integer of 0 to 3. m2 represents an integer of 1 to 3. m3 represents 0. Represents an integer of ˜2. CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge.)

Figure 2013030320
(式LL1において、R51及びR52は酸性基を表す。R53及びR54は置換基を表す。R55及びR56はアルキル基又は芳香基を表す。d1及びd2は0〜5の整数を表す。L及びLは共役鎖を表す。a1及びa2は0〜3の整数を表す。b1及びb2は0〜3の整数を表す。d3は0又は1を表す。)
Figure 2013030320
(In Formula LL1, R 51 and R 52 represent an acidic group. R 53 and R 54 represent a substituent. R 55 and R 56 represent an alkyl group or an aromatic group. D1 and d2 are integers of 0 to 5. L 1 and L 2 represent a conjugated chain, a 1 and a 2 represent an integer of 0 to 3, b 1 and b 2 represent an integer of 0 to 3. d 3 represents 0 or 1.)

Figure 2013030320
(式LL2において、Za、Zb及びZcは5又は6員環を形成しうる原子群を表す。cは0又は1を表す。ただし、Za、Zb及びZcが形成する環のうち少なくとも1つは酸性基を有する。)
Figure 2013030320
(In formula LL2, Za, Zb and Zc represent an atomic group capable of forming a 5- or 6-membered ring. C represents 0 or 1. However, at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc is Has an acidic group.)

・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.

*LL(式LL1)
・m1
m1は0〜3の整数であり、1〜3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。
* LL 1 (Formula LL1)
・ M1
m1 is an integer of 0 to 3, preferably 1 to 3, and more preferably 1. When m1 is 2 or more, LL 1 may be the same or different.

・R51及びR52
51及びR52はそれぞれ独立に酸性基を表す。例えばカルボキシ基、スルホン酸基、ヒドロキシ基、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、−CON(CH)OH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)並びにこれらの塩が挙げられ、好ましくはカルボキシ基、ホスホニル基及びこれらの塩であり、より好ましくはカルボキシ基又はその塩である。R51およびR52はピリジン環上のどの炭素原子に置換してもよい。
R 51 and R 52
R 51 and R 52 each independently represent an acidic group. Such as carboxy group, sulfonic acid group, hydroxy group, hydroxamic acid group (preferably a hydroxamic acid group having 1 to 20 carbon atoms, for example, -CONHOH, -CON (CH 3) OH and the like), a phosphoryl group (e.g., -OP ( O) (OH) 2 etc.) and phosphonyl groups (for example -P (O) (OH) 2 etc.) and salts thereof, preferably carboxy group, phosphonyl group and salts thereof, more preferably carboxy A group or a salt thereof. R 51 and R 52 may be substituted on any carbon atom on the pyridine ring.

・R53及びR54
53、R54はそれぞれ独立に置換基を表し、好ましくは前記置換基Tである。
R 53 and R 54
R 53 and R 54 each independently represent a substituent, and preferably the substituent T.

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.

・R55およびR56
式中、R55およびR56はそれぞれ独立に、アルキル基又は芳香環基を表す。芳香族基としては、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、置換ナフチル等である。複素環(ヘテロ環)基としては、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−インドリルである。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(以上好ましい例はR53及びR54の場合と同様)またはヒドロキシ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。R55とR56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。
55とR56は、直接ベンゼン環に結合していてもよい。R55とR56は、L及び/又はLを介してベンゼン環に結合していてもよい。
R 55 and R 56
In the formula, R 55 and R 56 each independently represents an alkyl group or an aromatic ring group. The aromatic group is preferably an aromatic group having 6 to 30 carbon atoms, such as phenyl, substituted phenyl, naphthyl, and substituted naphthyl. The heterocyclic (heterocyclic) group is preferably a heterocyclic group having 1 to 30 carbon atoms, such as 2-thienyl, 2-pyrrolyl, 2-imidazolyl, 1-imidazolyl, 4-pyridyl, and 3-indolyl. . Preferably it is a heterocyclic group having 1 to 3 electron donating groups, more preferably thienyl. The electron donating group is an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, an acylamino group (preferred examples are the same as those for R 53 and R 54 ) or a hydroxy group. Of these, an alkyl group, an alkoxy group, an amino group or a hydroxy group is more preferred, and an alkyl group is particularly preferred. R 55 and R 56 may be the same or different, but are preferably the same.
R 55 and R 56 may be directly bonded to the benzene ring. R 55 and R 56 may be bonded to the benzene ring via L 1 and / or L 2 .

・d1、d2
d1、d2は0〜5の整数であるが、0〜3が好ましく、0〜2がより好ましい。
・ D1, d2
d1 and d2 are integers of 0 to 5, preferably 0 to 3, and more preferably 0 to 2.

・L及びL
及びLはそれぞれ独立に共役鎖を表し、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、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。エテニレン基やエチニレン基等は、無置換でも置換されていてもよい。エテニレン基が置換基を有する場合、該置換基はアルキル基であるのが好ましく、メチルであるのがより好ましい。L及びLはそれぞれ独立に、炭素原子数2〜6個の共役鎖であるのが好ましく、チオフェンジイル、エテニレン、ブタジエニレン、エチニレン、ブタジイニレン、メチルエテニレン又はジメチルエテニレンがより好ましく、エテニレン又はブタジエニレンが特に好ましく、エテニレンが最も好ましい。LとLは同じであっても異なっていてもよいが、同じであるのが好ましい。なお、共役鎖が炭素―炭素二重結合を含む場合、各二重結合はE型であってもZ型であってもよく、これらの混合物であってもよい。
L 1 and L 2
L 1 and L 2 each independently represents a conjugated chain, and represents a conjugated chain composed of an arylene group, a heteroarylene group, an ethenylene group, and / or an ethynylene group. The ethenylene group, ethynylene group, and the like may be unsubstituted or substituted. When the ethenylene group has a substituent, the substituent is preferably an alkyl group, and more preferably methyl. L 1 and L 2 are each independently preferably a conjugated chain having 2 to 6 carbon atoms, more preferably thiophenediyl, ethenylene, butadienylene, ethynylene, butadienylene, methylethenylene or dimethylethenylene, Butadienylene is particularly preferred and ethenylene is most preferred. L 1 and L 2 may be the same or different, but are preferably the same. When the conjugated chain includes a carbon-carbon double bond, each double bond may be E-type or Z-type, or a mixture thereof.

・d3
d3は0または1である。特に、d3が0のときa2は1又は2であるのが好ましく、d3が1のときa2は0又は1であるのが好ましい。a1とa2の和は0〜2の整数であるのが好ましい。
・ D3
d3 is 0 or 1. In particular, when d3 is 0, a2 is preferably 1 or 2, and when d3 is 1, a2 is preferably 0 or 1. The sum of a1 and a2 is preferably an integer of 0-2.

・b1及びb2
b1及びb2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、0〜2の整数であるのが好ましい。b1が2以上のとき、R53は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。b2が2以上のとき、R54は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。またb1及びb2がともに1以上のとき、R53とR54が連結して環を形成していてもよい。形成する環の好ましい例としては、ベンゼン環、ピリジン環、チオフェン環、ピロール環、シクロヘキサン環、シクロペンタン環等が挙げられる。
B1 and b2
b1 and b2 each independently represent an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2. When b1 is 2 or more, R 53 may be the same or different and may be connected to each other to form a ring. When b2 is 2 or more, R 54 may be the same or different, and may be connected to each other to form a ring. When both b1 and b2 are 1 or more, R 53 and R 54 may be connected to form a ring. Preferable examples of the ring to be formed include a benzene ring, a pyridine ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a cyclohexane ring, a cyclopentane ring and the like.

・a1及びa2
a1及びa2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表す。a1とa2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(I)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。a1が2以上のときR51は同じでも異なっていてもよく、a2が2以上のときR52は同じでも異なっていてもよい。a1は0又は1であるのが好ましく、a2は0〜2の整数であるのが好ましい。
・ A1 and a2
a1 and a2 each independently represent an integer of 0 to 3. When the sum of a1 and a2 is 1 or more and the ligand LL 1 has at least one acidic group, m1 in the general formula (I) is preferably 2 or 3, and is preferably 2. Is more preferable. a1 is may be the R 51 when two or more be the same or different, R 52 when a2 is 2 or more may be the same or different. a1 is preferably 0 or 1, and a2 is preferably an integer of 0 to 2.

*LL(式LL2)
・m
m2は1〜3の整数であり、1〜2であるのが好ましい。mが2のときLLは同じでも異なっていてもよい。
* LL 2 (Formula LL2)
・ M 2
m2 is an integer of 1 to 3, and preferably 1 or 2. When m 2 is 2, LL 2 may be the same or different.

・Za、Zb、Zc
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。
・ Za, Zb, Zc
Za, Zb and Zc each independently represent a nonmetallic atom group capable of forming 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.

・c
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。
配位子LLは、下記一般式(LL2−1)〜(LL2−8)のいずれかにより表されるのが好ましく、一般式(LL2−1)、(LL2−2)、(LL2−4)、又は(LL2−6)により表されるのがより好ましく、一般式(LL2−1)又は(LL2−2)により表されるのが特に好ましく、一般式(LL2−1)により表されるのが特に好ましい。
・ C
c represents 0 or 1; c is preferably 0, and LL 2 is preferably a bidentate ligand.
Ligand LL 2 is preferably represented by any of the following general formula (LL2-1) ~ (LL2-8), the general formula (LL2-1), (LL2-2), (LL2-4 ) Or (LL2-6), more preferably represented by formula (LL2-1) or (LL2-2), and represented by formula (LL2-1). Is particularly preferred.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

式中、R101〜R108はそれぞれ独立に酸性基又はその塩を表す。R101〜R108は、例えば、カルボキシ基、スルホン酸基、ヒドロキシ基、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、−CON(CH)OH等)、ホスホリル基(例えば−OP(O)(OH)等)若しくはホスホニル基(例えば−P(O)(OH)等)又はこれらの塩を表す。R101〜R108は、好ましくはカルボキシ基、ホスホリル基若しくはホスホニル基又はこれらの塩等、さらに好ましくはカルボキシ基若しくはホスホニル基又はこれらの塩であり、より好ましくはカルボキシ基又はその塩である。 In formula, R < 101 > -R < 108 > represents an acidic group or its salt each independently. R 101 to R 108 are, for example, a carboxy group, a sulfonic acid group, a hydroxy group, a hydroxamic acid group (preferably a hydroxamic acid group having 1 to 20 carbon atoms, such as —CONHOH, —CON (CH 3 ) OH, etc.), A phosphoryl group (for example, —OP (O) (OH) 2 or the like) or a phosphonyl group (for example, —P (O) (OH) 2 or the like) or a salt thereof is represented. R 101 to R 108 are preferably a carboxy group, a phosphoryl group, a phosphonyl group, or a salt thereof, more preferably a carboxy group, a phosphonyl group, or a salt thereof, and more preferably a carboxy group or a salt thereof.

式中、R109〜R116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(以上好ましい例は、前記R53及びR54の場合と同様)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 the formula, R 109 to R 116 each independently represent a substituent, preferably an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, An acyl group, a sulfonamide group, an acyloxy group, a carbamoyl group, an acylamino group, a cyano group, or a halogen atom (preferred examples are the same as those for R 53 and R 54 ), more preferably an alkyl group, an alkenyl group, An aryl group, heterocyclic group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, amino group, acylamino group or halogen atom, particularly preferably an alkyl group, alkenyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, amino group or acylamino group.

式中、R117〜R121はそれぞれ独立に水素原子、脂肪族基(好ましくは炭素数1〜20のもの)、芳香族基(好ましくは炭素数6〜26のもの)、炭素原子で結合するヘテロ環基(好ましくは5又は6員環)を表し、好ましくは、脂肪族基、芳香族基であり、より好ましくはカルボキシ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 formula, R 117 to R 121 are each independently bonded with a hydrogen atom, an aliphatic group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), an aromatic group (preferably having 6 to 26 carbon atoms), or a carbon atom. It represents a heterocyclic group (preferably a 5- or 6-membered ring), preferably an aliphatic group or an aromatic group, and more preferably an aliphatic group having a carboxy 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.

式中、R101〜R116は環上のどの位置に結合していてもよい。またe1〜e6はそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、好ましくは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 the formula, R 101 to R 116 may be bonded to any position on the ring. E1 to e6 each independently represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 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、R101〜R108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、R109〜R116はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。R101〜R116は互いに連結して、あるいは縮環して環を形成していてもよい。
なお、上記式LL2−1〜LL2−8では、置換基R101〜R116を所定の芳香環に結合手を延ばして示しているが、その芳香環に置換したものに限定されない。つまり、例えば、式LL2−1では、左側のピリジン環にR101,R109が置換した形になっているが、これらが右側のピリジン環に置換した形態であってもよい。
When e1 to e8 is 2 or more, R 101 to R 108 may be the same or different, and when e9 to e16 is 2 or more, R 109 to R 116 may be the same or different. R 101 to R 116 may be connected to each other or condensed to form a ring.
In the above formulas LL2-1 to LL2-8, the substituents R 101 to R 116 are shown with a bond extended to a predetermined aromatic ring, but are not limited to those substituted with the aromatic ring. That is, for example, in Formula LL2-1, the left pyridine ring is substituted with R 101 and R 109 , but the right pyridine ring may be substituted.

*配位子X
一般式(4)中、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以上のとき、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
In general formula (4), 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 or more, Xs may be the same or different, and Xs may be linked together.

配位子Xは、LL及びLL以外の配位子であることが好ましい。具体的に、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(t−CC(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Mzに配位する配位結合を示す。 The ligand X is preferably a ligand other than LL 1 and LL 2 . Specifically, an acyloxy group (preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, for example, 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, Thioacetyloxy group (CH 3 C (S) O—) and the like)), thioacylthio group (preferably a thioacylthio group having 1 to 20 carbon atoms, such as thioacetylthio (CH 3 C (S) S—), thio Benzoylthio (PhC (S) S-) etc.)), acylaminooxy group (preferably acyl having 1 to 20 carbon atoms) Ruaminooxy groups such as N-methylbenzoylaminooxy (PhC (O) N (CH 3 ) O—), acetylaminooxy (CH 3 C (O) NHO—) etc.)), thiocarbamate groups (preferably carbon atoms) A thiocarbamate group having 1 to 20 carbon atoms such as N, N-diethylthiocarbamate, 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.), thiocarbonate group (preferably a thiocarbonate group having 1 to 20 carbon atoms, such as ethylthiocarbonate) , Dithiocarbonates (preferably dithiocarbonates having 1 to 20 carbon atoms , For example, ethyl dithiocarbonate (C 2 H 5 OC (S ) S-) and the like), trithiocarbonate groups (preferably trithiocarbonate group having 1 to 20 carbon atoms, e.g., ethyl trithiocarbonate (C 2 H 5 SC (S) S—) and the like), acyl groups (preferably acyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyl and benzoyl), thiocyanate groups, isothiocyanate groups, cyanate groups, isocyanate groups , A cyano group, an alkylthio group (preferably an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms such as methanethio and ethylenedithio), an arylthio group (preferably an arylthio group having 6 to 20 carbon atoms such as benzenethio, 1,2- Phenylenedithio, etc.), alkoxy groups (preferably alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methoxy Etc.) and an aryloxy group (preferably an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms such as phenoxy, quinoline-8-hydroxy, etc.) coordinated with a monodentate or bidentate Ligand or halogen atom (preferably chlorine atom, bromine atom, iodine atom etc.), carbonyl (... CO), dialkyl ketone (preferably dialkyl ketone having 3 to 20 carbon atoms, for example acetone ((CH 3 ) 2 CO Etc.), 1,3-diketone (preferably 1,3-diketone having 3 to 20 carbon atoms, for example, acetylacetone (CH 3 C (O ...) CH═C (O—) CH 3 ), trifluoro acetylacetone (CF 3 C (O ...) CH = C (O-) CH 3), dipivaloylmethane (t-C 4 H 9 C (O ...) CH = C (O-) t-C 4 H 9 Dibenzoylmethane (PhC (O ...) CH = C (O-) Ph), 3- chloro-acetylacetone (CH 3 C (O ...) CCl = C (O-) CH 3) , etc.), carbonamido (preferably Carbonamide having 1 to 20 carbon atoms, for example, CH 3 N═C (CH 3 ) O—, —OC (═NH) —C (═NH) O—, etc.), thiocarbonamide (preferably having 1 carbon atom) ˜20 thiocarbonamide, such as CH 3 N═C (CH 3 ) S—, or thiourea (preferably thiourea having 1 to 20 carbon atoms, eg 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 coordinated to Mz.

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(I)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(I)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(I)の色素全体の電荷はCIにより電気的に中性とされる。
* Counter ion CI
CI in the general formula (I) 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 general formula (I) may be dissociated and have a negative charge, for example, because the substituent has a dissociable group. In this case, the overall charge of the dye of the general formula (I) is 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. Further, 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.

*結合基
一般式(I)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結合基(interlocking group)を少なくとも1つ以上有するのが好ましい。この結合基を色素中に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。カルボキシ基、スルホン酸基、ヒドロキシ基、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。
* Bonding Group The dye having the structure represented by the general formula (I) preferably has at least one suitable interlinking group for the surface of the semiconductor fine particles. It is more preferable to have 1 to 6 bonding groups in the dye, and it is particularly preferable to have 1 to 4 bonding groups. Carboxy group, sulfonic acid group, hydroxy 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).

一般式(I)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 (I) 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 2013030320
Figure 2013030320

Figure 2013030320
Figure 2013030320

本発明の一般式(I)により表される色素は、特開2001−291534号公報や当該公報に引用された方法を参考にして合成することができる。
一般式(I)で表される化合物からなる色素は、溶液における極大吸収波長が、好ましくは300〜1000nmの範囲であり、より好ましくは350〜950nmの範囲であり、特に好ましくは370〜900nmの範囲である。
本発明の光電変換素子及び光電気化学電池においては、少なくとも前記一般式(1)で表される化合物からなる色素と、一般式(I)で表される化合物からなる色素を用いて、広範囲の波長の光を利用することにより、高い変換効率を確保することができる。
The dye represented by the general formula (I) of the present invention can be synthesized with reference to JP-A No. 2001-291534 and the methods cited in the publication.
The dye comprising the compound represented by formula (I) has a maximum absorption wavelength in the solution of preferably 300 to 1000 nm, more preferably 350 to 950 nm, and particularly preferably 370 to 900 nm. It is a range.
In the photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell of the present invention, at least a wide range of dyes comprising a compound represented by the general formula (1) and a compound represented by the general formula (I) are used. By using light of a wavelength, high conversion efficiency can be ensured.

一般式(I)で表される化合物からなる色素と、一般式(1)で表わされる化合物からなる色素の配合割合は、前者をR、後者をSとすると、モル%の比で、R/S=95/5〜10/90、好ましくはR/S=95/5〜50/50、さらに好ましくはR/S=95/5〜60/40、より一層好ましくはR/S=95/5〜65/35、最も好ましくはR/S=95/5〜70/30である。   The blending ratio of the dye composed of the compound represented by the general formula (I) and the dye composed of the compound represented by the general formula (1) is as follows. S = 95 / 5-10 / 90, preferably R / S = 95 / 5-50 / 50, more preferably R / S = 95 / 5-60 / 40, even more preferably R / S = 95/5 ~ 65/35, most preferably R / S = 95/5 to 70/30.

本発明の色素は下記一般式(1)’で表されるものと同時に用いてもよい。

Figure 2013030320
[一般式(1)’において、Q’は4価の芳香族基を示し、X1’、X2’はそれぞれ独立に硫黄原子、酸素原子、又はCRを表す。ここでR、Rはそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、これらは置換されていてもよい。R、R’はそれぞれ独立に脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、これらは置換されていてもよい。P1’、P2’はそれぞれ独立に色素残基を表す。W1’は電荷を中和させるのに必要な場合の対イオンを表す。]
一般式(1)’の例として下記が挙げられる。
Figure 2013030320
You may use the pigment | dye of this invention simultaneously with what is represented by following General formula (1) '.
Figure 2013030320
[In General Formula (1) ′, Q ′ represents a tetravalent aromatic group, and X 1 ′ and X 2 ′ each independently represent a sulfur atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2 . Here, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom, and these may be substituted. R a and R a ′ each independently represents an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom, and these may be substituted. P 1 ′ and P 2 ′ each independently represent a dye residue. W 1 ′ represents a counter ion as necessary to neutralize the charge. ]
Examples of the general formula (1) ′ include the following.
Figure 2013030320

[光電変換素子]
(感光体層)
光電変換素子の実施態様については図1に基づき既に説明した。本実施形態において感光体層2は、後述の色素が吸着された半導体微粒子22の層からなる多孔質半導体層で構成されている。この色素は一部電解質中に解離したもの等があってもよい。また、感光体層2は目的に応じて設計され、多層構造からなるものであってもよい。
上述したように感光体層2には、特定の色素が吸着した半導体微粒子22を含むことから、受光感度が高く、光電気化学電池100として使用する場合に、高い光電変換効率を得ることができ、さらに高い耐久性を有する。
[Photoelectric conversion element]
(Photoreceptor layer)
The embodiment of the photoelectric conversion element has already been described with reference to FIG. In the present embodiment, the photoreceptor layer 2 is composed of a porous semiconductor layer composed of a layer of semiconductor fine particles 22 on which a dye described later is adsorbed. This dye may be partially dissociated in the electrolyte. The photoreceptor layer 2 may be designed according to the purpose and may have a multilayer structure.
As described above, since the photosensitive layer 2 includes the semiconductor fine particles 22 on which a specific dye is adsorbed, the light receiving sensitivity is high, and when used as the photoelectrochemical cell 100, high photoelectric conversion efficiency can be obtained. Furthermore, it has high durability.

(電荷移動体)
本発明の光電変換素子10に用いられる電解質組成物には、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。
(Charge transfer body)
The electrolyte composition used for the photoelectric conversion element 10 of the present invention includes, for example, a combination of iodine and iodide (for example, lithium iodide, tetrabutylammonium iodide, tetrapropylammonium iodide, etc.) as an oxidation-reduction pair, alkyl Combinations of viologens (for example, methyl viologen chloride, hexyl viologen bromide, benzyl viologen tetrafluoroborate) and reduced forms thereof, combinations of polyhydroxybenzenes (for example, hydroquinone, naphthohydroquinone, etc.) and oxidized forms thereof, bivalent and trivalent And a combination of iron complexes (for example, red blood salt and yellow blood salt). Of these, a combination of iodine and iodide is preferred.

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(1)により表される化合物がヨウ素塩でない場合は、再公表WO95/18456号公報、特開平8−259543号公報、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。   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 (1) is not an iodine salt, republished WO95 / 18456, JP-A-8-259543, Electrochemistry, Vol.65, No.11, p.923 (1997) It is preferable to use iodine salts such as pyridinium salts, imidazolium salts, and triazolium salts described in the above.

本発明の光電変換素子10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。   The electrolyte composition used for the photoelectric conversion element 10 of the present invention 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.

本発明の光電変換素子10に用いられる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。   The electrolyte composition used for the photoelectric conversion element 10 of the present invention 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.

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、又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。   As the solvent, those having a low viscosity and high ion mobility, a high dielectric constant and capable of increasing the effective carrier concentration, or both are preferable because they 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 Nitrile compounds (acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, benzonitrile, biscyanoethyl ether, etc.), esters (carboxylic esters, phosphate esters, phosphonates, 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、本発明の電解質としては、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, as the electrolyte of the present invention, a charge transport layer containing a hole conductor material may be used. As the hole conductor material, a 9,9'-spirobifluorene derivative or the like can be used.

また、電極層、感光体層(光電変換層)、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用いることができる。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))。   In addition, an electrode layer, a photoreceptor layer (photoelectric conversion layer), a charge transfer layer (hole transport layer), a conductive layer, and a counter electrode layer can be sequentially stacked. A hole transport material that functions as a p-type semiconductor can be used as the 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)).

(導電性支持体)
図1に示すように、本発明の光電変換素子には、導電性支持体1上には多孔質の半導体微粒子22に増感色素21が吸着された感光体層2が形成されている。後述する通り、例えば、半導体微粒子の分散液を導電性支持体に塗布・乾燥後、本発明の色素溶液に浸漬することにより、感光体層2を製造することができる。
(Conductive support)
As shown in FIG. 1, in the photoelectric conversion element of the present invention, a photosensitive layer 2 in which a sensitizing dye 21 is adsorbed on porous semiconductor fine particles 22 is formed on a conductive support 1. As will be described later, for example, the photoreceptor layer 2 can be produced by immersing the dispersion of semiconductor fine particles in the dye solution of the present invention after coating and drying on a conductive support.

導電性支持体1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、又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1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1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1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。 As the conductive support 1, glass or a polymer material having a conductive film on the surface can be used as the support itself, such as metal. The conductive support 1 is preferably 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 1, 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 1, 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 JP-A-2002-260746 is improved.

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。   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.

(半導体微粒子)
図1に示すように、本発明の光電変換素子10には、導電性支持体1上には多孔質の半導体微粒子22に増感色素21が吸着された感光体層2が形成されている。後述する通り、例えば、半導体微粒子22の分散液を前記導電性支持体1に塗布・乾燥後、上述の色素溶液に浸漬することにより、感光体層2を製造することができる。本発明においては半導体微粒子として、前記の特定の界面活性剤を用いて調製したものを適用する。
(Semiconductor fine particles)
As shown in FIG. 1, in the photoelectric conversion element 10 of the present invention, a photosensitive layer 2 in which a sensitizing dye 21 is adsorbed on porous semiconductor fine particles 22 is formed on a conductive support 1. As will be described later, for example, the photoreceptor layer 2 can be produced by immersing the dispersion of the semiconductor fine particles 22 on the conductive support 1 and then immersing it in the above dye solution. In the present invention, the semiconductor fine particles prepared using the specific surfactant are applied.

(半導体微粒子分散液)
本発明においては、半導体微粒子以外の固形分の含量が、半導体微粒子分散液全体の10質量%以下よりなる半導体微粒子分散液を前記導電性支持体1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。
(Semiconductor fine particle dispersion)
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 whole of the semiconductor fine particle dispersion is applied to the conductive support 1 and heated appropriately. Quality semiconductor fine particle coating layer can be obtained.

半導体微粒子分散液を作製する方法としては、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、又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、水及び各種の有機溶媒のうちの一つ以上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。   In addition to the sol-gel method, semiconductor fine particle dispersions can be prepared by depositing fine particles in a solvent and using them as they are when synthesizing semiconductors. Or a method of pulverizing and grinding mechanically using a mill or a mortar. As the dispersion solvent, one or more of water and 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.

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、又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。   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.

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。 If the viscosity of the semiconductor fine particle dispersion is too high, the dispersion will aggregate and cannot be formed into a film. Conversely, if the viscosity of the semiconductor fine particle dispersion is too low, the liquid will flow and cannot be formed into a film. is there. Therefore, the viscosity of the dispersion is preferably 10 to 300 N · s / m 2 at 25 ° C. More preferably, it is 50 to 200 N · s / m 2 at 25 ° C.

半導体微粒子分散液の塗布方法としては、アプリケーション系の方法としてローラ法、ディップ法等を使用することができる。またメータリング系の方法としてエアーナイフ法、ブレード法等を使用することができる。またアプリケーション系の方法とメータリング系の方法を同一部分にできるものとして、特公昭58−4589号に開示されているワイヤーバー法、米国特許2681294号明細書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、オフセット及びグラビアの3大印刷法をはじめ、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等が好ましい。これらの中から、液粘度やウェット厚さに応じて、好ましい製膜方法を選択する。また本発明の半導体微粒子分散液は粘度が高く、粘稠性を有するため、凝集力が強いことがあり、塗布時に支持体とうまく馴染まない場合がある。このような場合に、UVオゾン処理で表面のクリーニングと親水化を行うことにより、塗布した半導体微粒子分散液と導電性支持体1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。   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. No. 2,681,294, etc., the extrusion 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 of the present invention has a high viscosity and has a viscous property, it may have a strong cohesive force and may not be well adapted to the support during coating. In such a case, by performing cleaning and hydrophilization of the surface by UV ozone treatment, the binding force between the applied semiconductor fine particle dispersion and the surface of the conductive support 1 is increased, and it becomes easy to apply the semiconductor fine particle dispersion. .

半導体微粒子層全体の好ましい厚さは0.1μm〜100μmである。半導体微粒子層の厚さはさらに1μm〜30μmが好ましく、2μm〜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、5g〜100gがより好ましい。なお、上記微粒子分散液を塗布して製膜する方法は特に限定されず、公知の方法を適宜適用すればよい。 The preferred thickness of the entire semiconductor fine particle layer is 0.1 μm to 100 μm. The thickness of the semiconductor fine particle layer is further preferably 1 μm to 30 μm, and more preferably 2 μm 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 g to 100 g. The method for forming the film by applying the fine particle dispersion is not particularly limited, and a known method may be applied as appropriate.

なお、半導体微粒子22の支持体1m当たりの塗布量は0.5g〜500g、さらには5g〜100gが好ましい。 The coating amount of the semiconductor fine particles 22 per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 g to 500 g, more preferably 5 g to 100 g.

半導体微粒子22に増感色素21を吸着させるには、溶液と本発明にかかる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22を長時間浸漬するのが好ましい。色素吸着用色素溶液に使用される溶液は、本発明にかかる増感色素21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。   In order to adsorb the sensitizing dye 21 to the semiconductor fine particles 22, it is preferable to immerse the well-dried semiconductor fine particles 22 in a dye adsorbing dye solution comprising the solution and the dye according to the present invention for a long time. The solution used for the dye solution for dye adsorption can be used without particular limitation as long as it can dissolve the sensitizing dye 21 according to the present invention. For example, ethanol, methanol, isopropanol, toluene, t-butanol, acetonitrile, acetone, n-butanol and the like can be used. Among these, ethanol and toluene can be preferably used.

増感色素21の使用量は、全体で、支持体1m当たり0.01ミリモル〜100ミリモルが好ましく、より好ましくは0.1ミリモル〜50ミリモル、特に好ましくは0.1ミリモル〜10ミリモルである。この場合、本発明にかかる増感色素21の使用量は5モル%以上とすることが好ましい。 The total amount of the sensitizing dye 21 used is preferably from 0.01 mmol to 100 mmol, more preferably from 0.1 mmol to 50 mmol, and particularly preferably from 0.1 mmol to 10 mmol, per 1 m 2 of the support. . In this case, the amount of the sensitizing dye 21 according to the present invention is preferably 5 mol% or more.

また、増感色素21の半導体微粒子22に対する吸着量は半導体微粒子1gに対して0.001ミリモル〜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。   Further, the adsorption amount of the sensitizing dye 21 to the semiconductor fine particles 22 is preferably 0.001 mmol to 1 mmol, more preferably 0.1 to 0.5 mmol, with respect to 1 g of the semiconductor fine particles.

このような色素量とすることによって、半導体における増感効果が十分に得られる。これに対し、色素量が少ないと増感効果が不十分となり、色素量が多すぎると、半導体に付着していない色素が浮遊し増感効果を低減させる原因となる。   By using such a dye amount, a sensitizing effect in a semiconductor can be sufficiently obtained. On the other hand, when the amount of the dye is small, the sensitizing effect is insufficient, and when the amount of the dye is too large, the dye not attached to the semiconductor floats and causes the sensitizing effect to be reduced.

(対極)
対極4は、光電気化学電池の正極として働くものである。対極4は、通常前述の導電性支持体1と同義であるが、強度が十分に保たれるような構成では対極の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。対極4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 4 functions as a positive electrode of the photoelectrochemical cell. The counter electrode 4 is usually synonymous with the conductive support 1 described above, but a support for the counter electrode 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 4 include platinum, carbon, and conductive polymer. Preferable examples include platinum, carbon, and conductive polymer.

対極4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。   The structure of the counter electrode 4 is preferably a structure having a high current collecting effect. Preferable examples include JP-A-10-505192.

(受光電極)
受光電極5は、入射光の利用率を高めるなどのためにタンデム型にしても良い。好ましいタンデム型の構成例としては、特開2000−90989、特開2002−90989号公報等に記載の例が挙げられる。
(Reception electrode)
The light receiving electrode 5 may be a tandem type in order to increase the utilization rate of incident light. Preferred examples of the tandem type configuration include those described in JP-A Nos. 2000-90989 and 2002-90989.

受光電極5の層内部で光散乱、反射を効率的に行う光マネージメント機能を設けてもよい。好ましくは、特開2002−93476号公報に記載のものが挙げられる。   A light management function for efficiently performing light scattering and reflection inside the layer of the light receiving electrode 5 may be provided. Preferably, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-93476 is mentioned.

導電性支持体1と多孔質半導体微粒子層の間には、電解液と電極が直接接触することによる逆電流を防止する為、短絡防止層を形成することが好ましい。好ましい例としては、特開平06−507999号公報等が挙げられる。   It is preferable to form a short-circuit prevention layer between the conductive support 1 and the porous semiconductor fine particle layer in order to prevent a reverse current due to direct contact between the electrolyte and the electrode. Preferable examples include Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-507999.

受光電極5と対極4の接触を防ぐ為に、スペーサーやセパレータを用いることが好ましい。好ましい例としては、特開2001−283941号公報が挙げられる。   In order to prevent contact between the light receiving electrode 5 and the counter electrode 4, it is preferable to use a spacer or a separator. A preferable example is JP-A No. 2001-283941.

セル、モジュールの封止法としては、ポリイソブチレン系熱硬化樹脂、ノボラック樹脂、光硬化性(メタ)アクリレート樹脂、エポキシ樹脂、アイオノマー樹脂、ガラスフリット、アルミナにアルミニウムアルコキシドを用いる方法、低融点ガラスペーストをレーザー溶融する方法などが好ましい。ガラスフリットを用いる場合、粉末ガラスをバインダーとなるアクリル樹脂に混合したものでもよい。   Cell and module sealing methods include polyisobutylene thermosetting resin, novolak resin, photo-curing (meth) acrylate resin, epoxy resin, ionomer resin, glass frit, method using aluminum alkoxide for alumina, low melting point glass paste It is preferable to use a laser melting method. When glass frit is used, powder glass mixed with acrylic resin as a binder may be used.

実施例1
1.色素の調製
以下に、実施例により本発明の色素の調製法を詳しく説明するが、出発物質、色素中間体および調製ルートについてはこれにより限定されるものではない。
Example 1
1. Preparation of Dye Hereinafter, the method for preparing the dye of the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the starting material, dye intermediate and preparation route are not limited thereto.

(1)調製例1
(例示化合物14の調製)
色素14を下記に示すスキームに従って調製した。
(1) Preparation Example 1
(Preparation of Exemplified Compound 14)
Dye 14 was prepared according to the scheme shown below.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

(1−1)化合物1−3の合成
0.58gの化合物1−1と0.82gの化合物1−2を1−ブタノール7mLとトルエン10mLの混合溶媒中で混合し、90℃で5時間加熱攪拌した。その後反応液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより0.40gの化合物1−3を得た。
(1-1) Synthesis of Compound 1-3 0.58 g of Compound 1-1 and 0.82 g of Compound 1-2 were mixed in a mixed solvent of 1-butanol 7 mL and toluene 10 mL, and heated at 90 ° C. for 5 hours. Stir. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.40 g of compound 1-3.

(1−2)化合物1−5の合成
0.38gの化合物1−3と0.2gの化合物1−4を1−ブタノール5mLとトルエン8mLの混合溶媒中で混合し、トリエチルアミンをml加えて90℃で4時間加熱攪拌した。その後反応液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより0.40gの化合物1−5を得た。
(1-2) Synthesis of Compound 1-5 0.38 g of Compound 1-3 and 0.2 g of Compound 1-4 were mixed in a mixed solvent of 5 mL of 1-butanol and 8 mL of toluene, and 90 ml of triethylamine was added thereto. The mixture was heated and stirred at 4 ° C. for 4 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.40 g of Compound 1-5.

(1−3)化合物14の合成
0.4gの化合物1−5と0.4gのモルホリンをアセトニトリル10ml中で混合し、氷冷した。そこへテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を0.04g添加し、3時間反応を行った。その後反応液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより0.2gの化合物14を得た。同定をミリマスにより行ったところ、以下のような結果を得た。
Mass実測値(m/z);(M+H):1180.7051
Mass計算値(m/z);(M+H):1180.7058(C7198S)
(1-3) Synthesis of Compound 14 0.4 g of Compound 1-5 and 0.4 g of morpholine were mixed in 10 ml of acetonitrile and cooled on ice. 0.04 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was added thereto, and the reaction was performed for 3 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.2 g of Compound 14. When identification was performed by Millimas, the following results were obtained.
Mass measured value (m / z); (M + H) + : 1180.7051
Mass calculated value (m / z); (M + H) + : 1180.7058 (C 71 H 98 N 5 O 8 S)

(2)調製例2
(色素19の調製)
色素19は下記に示すスキームに従って調製した。
(2) Preparation Example 2
(Preparation of dye 19)
Dye 19 was prepared according to the scheme shown below.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

(2−1)化合物2−2の合成
0.41gの化合物1−3と0.25gの化合物2−1を1−ブタノール5mLとトルエン8mLの混合溶媒中で混合し、トリエチルアミンをml加えて87℃で4時間加熱攪拌した。その後反応液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより0.48gの化合物2−2を得た。
(2-1) Synthesis of Compound 2-2 0.41 g of Compound 1-3 and 0.25 g of Compound 2-1 were mixed in a mixed solvent of 5 mL of 1-butanol and 8 mL of toluene. The mixture was heated and stirred at 4 ° C. for 4 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.48 g of compound 2-2.

(2−2)化合物19の合成
0.45gの化合物2−2と0.41gのモルホリンをアセトニトリル10ml中で混合し、氷冷した。そこへテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を0.06g添加し、4時間反応を行った。その後反応液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより0.25gの化合物19を得た。同定をミリマスにより行ったところ、以下のような結果を得た。
Mass実測値(m/z);(M+H):1210.6797
Mass計算値(m/z);(M+H):1210.6800(C719610S)
(2-2) Synthesis of Compound 19 0.45 g of Compound 2-2 and 0.41 g of morpholine were mixed in 10 ml of acetonitrile and cooled on ice. Thereto was added 0.06 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) and reacted for 4 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.25 g of Compound 19. When identification was performed by Millimas, the following results were obtained.
Mass measured value (m / z); (M + H) + : 1210.6797
Mass calculated value (m / z); (M + H) + : 1210.6800 (C 71 H 96 N 5 O 10 S)

(3)調製例3
(色素67の調製)
化合物67を下記に示すスキームに従って調製した。
(3) Preparation Example 3
(Preparation of dye 67)
Compound 67 was prepared according to the scheme shown below.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

(3−1)化合物3−3の合成
1.08gの化合物3−1、1.04gの化合物3−2、及びトリエチルアミン1mLを1−ブタノール5mLとトルエン15mLの混合溶媒中で混合し、100℃にて6時間加熱攪拌した。その後反応液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより0.32gの化合物3−3を得た。
(3-1) Synthesis of Compound 3-3 1.08 g of Compound 3-1, 1.04 g of Compound 3-2 and 1 mL of triethylamine were mixed in a mixed solvent of 5 mL of 1-butanol and 15 mL of toluene, and 100 ° C. And stirred for 6 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.32 g of Compound 3-3.

(3−2)化合物67の合成
0.25gの化合物3−3と0.10gの化合物3−4を、1−ブタノール5mLとトルエン5mLの混合溶媒中で混合し、90℃にて3時間加熱攪拌した。その後、反応液へ水と酢酸エチルを加えて抽出・分液を行い、酢酸エチル層を濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより、0.13gの67を得た。同定はミリマスにより行ったところ、以下のような結果を得た。
Mass実測値(m/z);(M+H):1773.9112
Mass計算値(m/z);(M+H):1773.9116(C10713311
(3-2) Synthesis of Compound 67 0.25 g of Compound 3-3 and 0.10 g of Compound 3-4 were mixed in a mixed solvent of 5 mL of 1-butanol and 5 mL of toluene, and heated at 90 ° C. for 3 hours. Stir. Thereafter, water and ethyl acetate were added to the reaction solution to perform extraction / separation, and the ethyl acetate layer was concentrated. The obtained residue was purified by column chromatography to obtain 0.13 g of 67. When identification was performed by Millimas, the following results were obtained.
Mass measured value (m / z); (M + H) + : 1773.9112
Mass calculated value (m / z); (M + H) + : 1773.9116 (C 107 H 133 N 6 O 11 S 3 )

同様の方法により、実験に使用した本発明の一般式(1)の色素を調製した。また本発明の一般式(I)で表される色素は、特許第4576494号公報や当該公報に引用された方法を参考にして調製した。   By the same method, the dye of general formula (1) of the present invention used in the experiment was prepared. Moreover, the pigment | dye represented by general formula (I) of this invention was prepared referring to the patent 4576494 and the method quoted in the said gazette.

(色素の極大吸収波長の測定)
用いた色素の極大吸収波長を測定した。その結果を表に示す。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、溶液はエタノールを用い、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 the table. 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 ethanol.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

実施例2
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。
2.電極1A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、商品名: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、表に示す色素のエタノール溶液(濃度:2×10−4mol/L)に1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。
Example 2
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. Preparation of electrode 1A A 20 mm × 20 mm conductive glass plate coated with fluorine-doped tin oxide (Asahi Glass Co., Ltd., trade name: TCO glass-U, surface resistance: about 30 Ω / m 2 ) was prepared. After applying an adhesive tape for spacers to both ends of the conductive layer side (a portion having a width of 3 mm from the end), the dispersion was applied onto the conductive layer using a glass rod. After application of the dispersion, the adhesive tape was peeled off and air-dried at room temperature for 1 day. Next, this semiconductor-coated glass plate was placed in an electric furnace (muffle furnace FP-32 type manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and baked at 450 ° C. for 30 minutes. The semiconductor-coated glass plate was taken out and cooled, and then immersed in an ethanol solution of the dyes shown in the table (concentration: 2 × 10 −4 mol / L) for 1 hour. 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.光電気化学電池の作製
アセトニトリルを溶媒として、0.5mol/Lの1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムのヨウ素塩電解質および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+塩を100wt%とした場合の重量組成比として10wt%となる様に窒素含有高分子化合物(1−1)を加え、さらにこの窒素含有高分子化合物の反応性窒素原子に対する求電子部位のモル比が0.5となる量の求電子剤(1−2)を混合し、均一な反応溶液とした。
3. Production of Photoelectrochemical Battery Using acetonitrile as a solvent, a solution containing 0.5 mol / L of 1-methyl-3-hexylimidazolium iodine salt electrolyte and 0.05 mol / L of iodine was prepared. Nitrogen-containing polymer compound (1-1) is added to this solution so that the weight composition ratio when solvent + nitrogen-containing polymer compound + salt is 100 wt% is 10 wt%, and this nitrogen-containing polymer compound is further added. An electrophile (1-2) in an amount such that the molar ratio of the electrophilic site to the reactive nitrogen atom is 0.5 was mixed to obtain a uniform reaction solution.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

Figure 2013030320
Figure 2013030320

一方、導電性ガラス板上に形成された色素増感TiO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TiO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。 On the other hand, on the dye-sensitized TiO 2 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 via 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 TiO 2 fine particle layer by capillary action. Subsequently, it heated at 80 degreeC for 30 minutes, and the crosslinking reaction was performed.

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)、感光体層2、電荷移動体層3、白金からなる対極4及びガラスの透明基板(図示せず)が順に積層された本発明の光電気化学電池を得た。   As a result, as shown in FIG. 1, from a conductive support 1 made of conductive glass (with a conductive layer formed on a transparent glass substrate), a photoreceptor layer 2, a charge transfer layer 3, and platinum. Thus, a photoelectrochemical cell of the present invention in which a counter electrode 4 and a glass transparent substrate (not shown) were sequentially laminated was obtained.

3−1.IPCE(量子収率)の測定
作製した光電気化学電池の400〜900nmにおけるIPCEをペクセル社製のIPCE測定装置にて測定した。各光電気化学電池の850nmにおけるIPCEを下記の表に示す。
3−2.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(KenkoL−37、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70mW/cmであった。この模擬太陽光を、50℃で、上記のようにして作製した光電気化学電池に照射し、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。この初期の電池性能結果は、変換効率(3.5%以上:AA、2.5%以上3.5%未満:A、2.0%以上2.5%未満:B、2.0%未満:Cで評価)、開放電圧およびフィルファクター(開放電圧(V)、フィルファクターについては、0.6以上:AA、0.45〜0.6:A、0.3〜0.45:B、0.3未満:Cで評価)の値を示した。
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減少率も測定した。この耐久性試験の結果は、試験後の減少率が10%以下の場合にAA、10〜25%の場合にA、25%〜40%の場合にB、40%以上の低下の場合にCと評価した。これらの結果を下記表に示す。
なお、試料番号c11、c12、c13ではそれぞれS−1、S−2、S−3を色素として用いた。S−2は特開2009−242379号公報で開示された色素に相当し、S−1、S−3は特開2000−195570号公報で開示された色素S−14、S−18である。
3-1. Measurement of IPCE (Quantum Yield) IPCE at 400 to 900 nm of the produced photoelectrochemical cell was measured with an IPCE measuring device manufactured by Pexel. The IPCE at 850 nm of each photoelectrochemical cell is shown in the following table.
3-2. Measurement of photoelectric conversion efficiency Simulated without UV light by passing light of 500W xenon lamp (USHIO ELECTRIC CO., LTD.) Through AM1.5 filter (Oriel) and sharp cut filter (KenkoL-37, trade name) Sunlight was generated. The intensity of this light was 70 mW / cm 2 . This simulated sunlight was irradiated to the photoelectrochemical cell produced as described above at 50 ° C., and the generated electricity was measured with a current-voltage measuring device (Keutley SMU238 type). This initial battery performance result shows that conversion efficiency (3.5% or more: AA, 2.5% or more and less than 3.5%: A, 2.0% or more and less than 2.5%: B, less than 2.0% : Evaluation by C), open circuit voltage and fill factor (open circuit voltage (V), fill factor: 0.6 or more: AA, 0.45-0.6: A, 0.3-0.45: B, Less than 0.3: evaluated by C).
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. The results of this durability test are as follows: AA when the rate of decrease after the test is 10% or less, A when the rate is 10 to 25%, B when 25% to 40%, and C when the rate of decrease is 40% or more. It was evaluated. These results are shown in the table below.
In sample numbers c11, c12, and c13, S-1, S-2, and S-3 were used as dyes, respectively. S-2 corresponds to the dye disclosed in JP2009-242379A, and S-1 and S-3 are dyes S-14 and S-18 disclosed in JP2000-195570A.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

Figure 2013030320
Figure 2013030320

上記表から本発明の色素を使用した試料は、いずれも、変換効率に優れ、しかも暗所保管後の変換効率の低下率、連続光照射後の変換効率の低下率がいずれも低いことがわかる。   From the above table, it can be seen that all the samples using the dye of the present invention are excellent in conversion efficiency, and that the conversion efficiency reduction rate after storage in the dark and the conversion efficiency reduction rate after continuous light irradiation are both low. .

実施例3
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 3
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 2013030320
Figure 2013030320

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、上記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AA、6.0V以上6.3V未満のものをA、5.7V以上6.0V未満のものをB、5.7V未満のものをCとして表示した。変換効率は、3.5%以上のものをAA、2.5%以上3.5%未満のものをA、2.0%以上2.5%未満のものをB、2.0%未満のものをCとして表示した。
なお、下記表7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. A dispersion containing anatase-type titanium oxide particles on this conductive film (anatase-type titanium oxide (P-25 (trade name) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)) was added to 100 ml of a mixed solvent having a volume ratio of water and acetonitrile of 4: 1. 32 g of the mixture, and using a rotating / revolving mixing conditioner, uniformly dispersed and mixed to obtain a semiconductor fine particle dispersion), and then sintered at 500 ° C. to form a photosensitive layer having a thickness of 15 μm. Formed. In this photosensitive layer, the above-mentioned 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. The open circuit voltage and photoelectric conversion efficiency obtained in the table are shown. The open circuit voltage is indicated as AA when the voltage is 6.3 V or higher, A as 6.0 V or higher and lower than 6.3 V, B as 5.7 V or higher and lower than 6.0 V, and C as lower than 5.7 V. . Conversion efficiency is AA for 3.5% or more, A for 2.5% or more and less than 3.5%, B for 2.0% or more and less than 2.5%, and less than 2.0%. The thing was displayed as C.
In addition, in the following Table 7, the result of the photoelectric conversion element using the electrolyte solution which has not added the benzimidazole-type compound was also shown.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

上記表の結果から、本発明の色素はいずれも変換効率が高いことがわかる。   From the results in the above table, it can be seen that all the dyes of the present invention have high conversion efficiency.

実施例4
(1)第1光電変換層の形成
市販の酸化チタン粒子(テイカ株式会社製、平均粒径30nm)4.0gとジエチレングリコールモノメチルエーテル20mlを、硬質ガラスビーズを使用しペイントシェイカーにより6時間分散させ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が付着されたガラス板に塗布し、100℃で30分予備乾燥した後、電気炉で、500℃で40分間焼成し、酸化チタン膜を得た。
Example 4
(1) Formation of first photoelectric conversion layer 4.0 g of commercially available titanium oxide particles (manufactured by Teika Co., Ltd., average particle size 30 nm) and 20 ml of diethylene glycol monomethyl ether were dispersed by a paint shaker for 6 hours using hard glass beads and oxidized. A titanium suspension was made. Next, this titanium oxide suspension was applied to a glass plate to which a tin oxide conductive layer had been previously adhered using a doctor blade, pre-dried at 100 ° C. for 30 minutes, and then in an electric furnace at 500 ° C. for 40 minutes. Firing was performed to obtain a titanium oxide film.

これとは別に、Ru−1をエタノールに溶解した。   Separately, Ru-1 was dissolved in ethanol.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

この色素の濃度は3×10−4モルであった。次に、この溶液中に膜状の酸化チタンを形成した前記のガラス板を入れ、60℃で720分間色素吸着を行ってから乾燥し、本発明の第1光電変換層(試料A)を得た。 The concentration of this dye was 3 × 10 −4 mol. Next, the glass plate on which film-like titanium oxide is formed is put in this solution, and after dye adsorption at 720 minutes at 60 ° C., drying is performed to obtain the first photoelectric conversion layer (sample A) of the present invention. It was.

(2)第2光電変換層の形成
市販の酸化ニッケル粒子(キシダ化学、平均粒径100nm)4.0gとジエチレングリコールモノメチルエーテル20mlを、ガラスビーズを使用しペイントシェイカーで8時間分散させ酸化ニッケル懸濁液とした。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、酸化スズ導電層が付着されたガラス板に塗布し、100℃で30分予備乾燥した後、300℃で30分間焼成し、酸化ニッケル膜を得た。
(2) Formation of the second photoelectric conversion layer 4.0 g of commercially available nickel oxide particles (Kishida Chemical, average particle size 100 nm) and 20 ml of diethylene glycol monomethyl ether were dispersed with a paint shaker using glass beads for 8 hours to suspend nickel oxide. Liquid. Next, this titanium oxide suspension was applied to a glass plate to which a tin oxide conductive layer was adhered using a doctor blade, pre-dried at 100 ° C. for 30 minutes, and then baked at 300 ° C. for 30 minutes. A membrane was obtained.

これとは別に、本発明の色素及び比較色素S−1をジメチルスルホキシドにそれぞれ溶解した。
この色素の濃度は0.5×10−4モルであった。次に、この溶液中に膜状の酸化チタンを形成した前記のガラス板を入れ、40℃で70分間色素吸着を行ってから乾燥し、本発明の第2光電変換層(試料B)を得た。
Separately from this, the dye of the present invention and the comparative dye S-1 were dissolved in dimethyl sulfoxide, respectively.
The concentration of this dye was 0.5 × 10 −4 mol. Next, the glass plate on which the film-like titanium oxide is formed is put in this solution, and dye adsorption is performed at 40 ° C. for 70 minutes, followed by drying to obtain the second photoelectric conversion layer (sample B) of the present invention. It was.

(3)前記の試料A上に試料Bを位置させる。これら2つの電極の間に液体電解質を入れ、この側面を樹脂で封止した後、リード線を取付けて、本発明の光電変換素子(素子構成C)を作成した。なお、液体電解質は、アセトニトリル/炭酸エチレンの混合溶媒(体積比が1:4)に、テトラプロピルアンモニウムアイオダイドとヨウ素とを、それぞれの濃度が0.46モル/l、0.06モル/lとなるように溶解したものを用いた。 (3) The sample B is positioned on the sample A. A liquid electrolyte was put between these two electrodes, and this side surface was sealed with resin, and then a lead wire was attached to produce a photoelectric conversion element (element configuration C) of the present invention. In addition, the liquid electrolyte is a mixed solvent of acetonitrile / ethylene carbonate (volume ratio is 1: 4), tetrapropylammonium iodide and iodine, with respective concentrations of 0.46 mol / l and 0.06 mol / l. What was melt | dissolved so that it might become was used.

また、前記の試料Aを一方の電極として備え、対電極として白金を担持した透明導電性ガラス板を用いた。2つの電極の間に液体電解質を入れ、この側面を樹脂で封止した後、リード線を取付けて、本発明の光電変換素子(素子構成D)を作成した。   Moreover, the transparent conductive glass plate which equipped the said sample A as one electrode and carry | supported platinum as a counter electrode was used. A liquid electrolyte was placed between the two electrodes, and this side surface was sealed with resin, and then a lead wire was attached to produce a photoelectric conversion element (element configuration D) of the present invention.

得られた光電変換素子(素子構成C及びD)にソーラーシミュレーターで1000W/mの強度の光を照射した。変換効率は、6.5%以上のものをAA、6.0%以上6.5%未満のものをA、5.0%以上6.0%未満のものをB、5.0%未満のものをCとして下記表に示した。 The obtained photoelectric conversion elements (element configurations C and D) were irradiated with light having an intensity of 1000 W / m 2 using a solar simulator. Conversion efficiency is 6.5% or more for AA, 6.0% to less than 6.5% A, 5.0% to less than 6.0% B, less than 5.0%. This is shown in the table below as C.

Figure 2013030320
Figure 2013030320

上記表より、本発明の色素はいずれも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。   From the above table, it can be seen that all of the dyes of the present invention are excellent in photoelectric conversion efficiency and are effective even in this system.

実施例5
(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1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 5
(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 material was formed was immersed in an ethanol solution of a sensitizing dye (mixed or single) described in the following table for 1 hour. 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に示した。結果は、変換効率が7.5%以上のものをAA、7.2%以上7.5%未満のものをA、6.9%以上7.2%未満のものをB、6.9%未満のものをC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 determined are shown in the following table. As a result, conversion efficiency of 7.5% or more is AA, 7.2% or more and less than 7.5% is A, 6.9% or more and less than 7.2% is B, 6.9% Less than C was evaluated as C.

Figure 2013030320
吸着溶液濃度 色素1:1×10−4mo1/L
色素2:0.2×10−4mol/L
Figure 2013030320
Adsorbed solution concentration Dye 1: 1 × 10 −4 mo1 / L
Dye 2: 0.2 × 10 −4 mol / L

上記表5から明らかなように、本発明の色素を用いて作製された試料(電気化学電池)は、いずれも変換効率が7.5%以上と高い値を示した。これに対し、比較例の試料はいずれも変換効率が7.2%未満であり不十分であった。   As apparent from Table 5 above, all the samples (electrochemical cells) prepared using the dye of the present invention showed a high conversion efficiency of 7.5% or more. On the other hand, all of the samples of the comparative examples had an insufficient conversion efficiency of less than 7.2%.

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)

導電性支持体上に、色素が吸着された半導体微粒子の層を有する感光体と、電荷移動体と、対極とを含む積層構造よりなる光電変換素子であって、前記色素の少なくとも一種が下記式(1)で表される構造を有する光電変換素子。
Figure 2013030320
(式中、Qは芳香環を表す。X、Xは硫黄原子、セレン原子、酸素原子、またはCRを表す。R、Rはアルキル基を表す。R、R’はアルキル基または芳香族基である。Pは下記式P11または下記式P12で表される原子群を表す。Pはポリメチン色素を形成するのに必要な原子群を表す。ただし、PとPとは異なるものとする。Wは電荷を中和させるのに必要な場合の対イオンを表す。)
Figure 2013030320
(式中、R、R、R10、R11は、酸性基を有することがある脂肪族基、又は酸性基を有することがある芳香環基を表す。R、R12は硫黄原子または下記式Rを表す。R、R、Rは水素原子又は置換基を表す。Rは酸素原子又は置換基を表す。n21は0以上の整数を表す。n22、n31は0又は1を示す。)
Figure 2013030320
(式RにおけるR13、R14はシアノ基又は酸性基を表す。)
A photoelectric conversion element having a laminated structure comprising a semiconductor fine particle layer adsorbed with a dye on a conductive support, a charge transfer body, and a counter electrode, wherein at least one of the dyes is represented by the following formula: A photoelectric conversion element having a structure represented by (1).
Figure 2013030320
(In the formula, Q represents an aromatic ring. X 1 and X 2 represent a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2. R 1 and R 2 represent an alkyl group. R and R ′ represent An alkyl group or an aromatic group, P 1 represents an atomic group represented by the following formula P11 or P12, and P 2 represents an atomic group necessary for forming a polymethine dye, provided that P 1 and (It is different from P 2. W 1 represents a counter ion as necessary to neutralize the charge.)
Figure 2013030320
(Wherein, R 5, R 6, R 10, R 11 are, .R 7, R 12 is sulfur atom represents an aromatic ring group which may have an aliphatic group, or an acidic group which may have an acidic group or .R 3 representing the formula R a, R 4, R 8 is .R 9 represents a hydrogen atom or a substituent represents .n21 is an integer of 0 or more representing an oxygen atom or a substituent .N22, is n31 0 Or 1)
Figure 2013030320
(R 13 and R 14 in the formula R A represent a cyano group or an acidic group.)
前記Pが下記式P11−1またはP12−1である請求項1記載の光電変換素子。
Figure 2013030320
(式中、R、R、R、R、R、R11、n21は、式P11,P12と同義である。)
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the P 1 is the following formula P11-1 or P12-1.
Figure 2013030320
(In the formula, R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 9 , R 11 , and n 21 are synonymous with formulas P11 and P12.)
前記n22、n31が0である請求項1又は2に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the n22 and n31 are 0. 前記Pが下式P11−2またはP12−2で表される請求項1又は3に記載の光電変換素子。
Figure 2013030320
(式中、R、R、R、R、R、R10、n21は、P11、P12と同義である。)
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the P 1 is represented by the following formula P11-2 or P12-2.
Figure 2013030320
(In the formula, R 3 , R 4 , R 5 , R 8 , R 9 , R 10 , and n 21 have the same meanings as P11 and P12.)
前記n21が0または1である請求項1〜4のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 4, wherein the n21 is 0 or 1. 前記Rが下記式R91又はR92で表される請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Figure 2013030320
(式R92中、R15は水素原子もしくはアルキル基を表す。)
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein R 9 is represented by the following formula R91 or R92.
Figure 2013030320
(In the formula R92, R 15 represents a hydrogen atom or an alkyl group.)
前記Rが酸素原子ある請求項1〜5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 R 9 is an oxygen atom. 前記Pを形成する原子群が下記式P21または下記式P22で表される請求項1〜7のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Figure 2013030320
(式中、R21、R22、R23は水素原子又は置換基を表す。Arは、Hammett則におけるσp値が0以下の置換基又はπ過剰系複素環基を有する芳香環基を表す。n41は0以上の整数を表す。)
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 7 atoms forming the P 2 are represented by the following formula P21 or the following formula P22.
Figure 2013030320
(In the formula, R 21 , R 22 and R 23 represent a hydrogen atom or a substituent. Ar 1 represents a substituent having a σp value of 0 or less in Hammett's rule or an aromatic ring group having a π-excess heterocyclic group. N41 represents an integer of 0 or more.)
前記Arが下記式RC1、RC2、又はRC3で表される請求項1〜8のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Figure 2013030320
(式RC1〜RC4中、YはS、NR24、またはC(R25を表す。R24はアルキル基を表す。R25は置換基を表す。Aは芳香環を表す。R26〜R29は水素原子もしくは置換基を表す。EはS、NR30、Oを表す。R30はアルキル基を表す。DはHammett則におけるσp値が0以下の置換基を表す。Bは芳香環を表す。XはSR、OR、NR を表し、Rはアルキル基、芳香族基、ヘテロ環基を表す。Rは置換基を表す。ndは0〜4の整数を表す。*は結合手を表し、式P21及び式P22でみて、メチン鎖を介して連結しても、二重結合になって直接連結されてもよい。kは正の整数である。)
The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein Ar 1 is represented by the following formula R C1 , R C2 , or R C3 .
Figure 2013030320
(In the formulas R C1 to R C4 , Y represents S, NR 24 , or C (R 25 ) 2. R 24 represents an alkyl group, R 25 represents a substituent, and A represents an aromatic ring. 26 to R 29 each represents a hydrogen atom or a substituent, E represents S, NR 30 , or O. R 30 represents an alkyl group, D represents a substituent having a σp value of 0 or less in Hammett's rule, and B represents Represents an aromatic ring, X represents SR e , OR e , NR e 2 , R e represents an alkyl group, an aromatic group, or a heterocyclic group, R d represents a substituent, nd is an integer of 0 to 4 * Represents a bond, and may be linked through a methine chain or directly in a double bond as seen in Formulas P21 and P22. K is a positive integer.)
前記式(1)で表される色素において、前記Pが電子のアクセプターをなし、Pがドナーをなし、該色素がドナー・アクセプター型の分子を構成している請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換素子。 The dye represented by the formula (1), wherein P 1 is an electron acceptor, P 2 is a donor, and the dye constitutes a donor-acceptor type molecule. The photoelectric conversion element of Claim 1. 前記感光体が下記式(I)で表される色素をさらに有する請求項1〜10のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Mz(LLm1(LLm2(X)m3・CI : 式(I)
[式(I)において、Mzは金属原子を表す。LLは下記式LL1で表される2座の配位子を表す。LLは下記式LL2で表される2座又は3座の配位子を表す。Xは1座又は2座の配位子を表す。m1は0〜3の整数を表す。m2は1〜3の整数を表す。m3は0〜2の整数を表す。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。]
Figure 2013030320
(式LL1において、R51及びR52は酸性基を表す。R53及びR54は置換基を表す。R55及びR56はアルキル基又は芳香環基を表す。d1及びd2は0〜5の整数を表す。L及びLは共役鎖を表す。a1及びa2は0〜3の整数を表す。d3は0又は1を表す。b1およびb2は0〜3の整数を表す。)
Figure 2013030320
(式LL2において、Za、Zb及びZcは5又は6員環を形成しうる原子群を表す。cは0又は1を表す。ただし、Za、Zb及びZcが形成する環のうち少なくとも1つは酸性基を有する。)
The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-10 in which the said photoreceptor further has the pigment | dye represented by following formula (I).
Mz (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI: Formula (I)
[In Formula (I), Mz represents a metal atom. LL 1 represents a bidentate ligand represented by the following formula LL1. LL 2 represents a bidentate or tridentate ligand represented by the following formula LL2. X represents a monodentate or bidentate ligand. m1 represents an integer of 0 to 3. m2 represents an integer of 1 to 3. m3 represents an integer of 0-2. CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. ]
Figure 2013030320
(In Formula LL1, R 51 and R 52 represent an acidic group. R 53 and R 54 represent a substituent. R 55 and R 56 represent an alkyl group or an aromatic ring group. D1 and d2 are 0-5. L 1 and L 2 represent a conjugated chain, a 1 and a 2 represent an integer of 0 to 3, d 3 represents 0 or 1, b 1 and b 2 represent an integer of 0 to 3)
Figure 2013030320
(In formula LL2, Za, Zb and Zc represent an atomic group capable of forming a 5- or 6-membered ring. C represents 0 or 1. However, at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc is Has an acidic group.)
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光電気化学電池。   A photoelectrochemical cell provided with the photoelectric conversion element of any one of Claims 1-11. 下記式(1)で表される構造を有する色素化合物。
Figure 2013030320
(式中、Qは芳香環を表す。X、Xは硫黄原子、セレン原子、酸素原子、またはCRを表す。R、Rはアルキル基を表す。R、R’はアルキル基または芳香族基である。Pは下記式P11または下記式P12で表される原子群を表す。Pはポリメチン色素を形成するのに必要な原子群を表す。ただし、PとPは異なるものとする。Wは電荷を中和させるのに必要な場合の対イオンを表す。)
Figure 2013030320
(式中、R、R、R10、R11は脂肪族基又は芳香環基を表す。R、R12は硫黄原子または下記式Rを表す。R、R、Rは水素原子又は置換基を表す。Rは酸素原子又は置換基を表す。n21は0以上の整数を表す。n22、n31は0又は1を示す。)
Figure 2013030320
(式RにおけるR13、R14はシアノ基又は酸性基を表す。)
A dye compound having a structure represented by the following formula (1).
Figure 2013030320
(In the formula, Q represents an aromatic ring. X 1 and X 2 represent a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2. R 1 and R 2 represent an alkyl group. R and R ′ represent An alkyl group or an aromatic group, P 1 represents an atomic group represented by the following formula P11 or P12, and P 2 represents an atomic group necessary for forming a polymethine dye, provided that P 1 and P 2 is different, W 1 represents the counter ion as needed to neutralize the charge.)
Figure 2013030320
(Wherein, R 5, R 6, R 10, R 11 is .R 7 which represents an aliphatic group or an aromatic ring group, R 12 is .R 3 representing a sulfur atom or the following formula R A, R 4, R 8 Represents a hydrogen atom or a substituent, R 9 represents an oxygen atom or a substituent, n21 represents an integer of 0 or more, and n22 and n31 represent 0 or 1.)
Figure 2013030320
(R 13 and R 14 in the formula R A represent a cyano group or an acidic group.)
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