JP2013058424A - Photosensitizing dye, dye sensitized photoelectric conversion element, electronic apparatus and building - Google Patents

Photosensitizing dye, dye sensitized photoelectric conversion element, electronic apparatus and building Download PDF

Info

Publication number
JP2013058424A
JP2013058424A JP2011196743A JP2011196743A JP2013058424A JP 2013058424 A JP2013058424 A JP 2013058424A JP 2011196743 A JP2011196743 A JP 2011196743A JP 2011196743 A JP2011196743 A JP 2011196743A JP 2013058424 A JP2013058424 A JP 2013058424A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dye
photoelectric conversion
photosensitizing dye
conversion element
ligand
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2011196743A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takehiro Hasegawa
雄大 長谷川
Shuichi Takizawa
修一 瀧澤
Kiyoshi Kumagai
潔 熊谷
Sachiko Sakaigawa
佐知子 境川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2011196743A priority Critical patent/JP2013058424A/en
Publication of JP2013058424A publication Critical patent/JP2013058424A/en
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitizing dye capable of preventing deterioration in photoelectric conversion efficiency when used for a thermo dye sensitized photoelectric conversion element, and a dye sensitized photoelectric conversion element including the photosensitizing dye.SOLUTION: In a dye sensitized photoelectric conversion element, an electrolyte layer is provided between a porous photo electrode and a counter electrode, and a photosensitizing dye is bonded to the porous photo electrode. For the photosensitizing dye, a dye having a carboxyl group as a functional group represented by the following formula or the like, and a ruthenium polypyridine complex having two thiocyanate ligands, at least one of which is substituted by an N-butyl benzimidazole group, as a ligand, is used.

Description

この開示は、光増感色素、色素増感光電変換素子、電子機器および建築物に関し、特に、色素増感太陽電池に用いて好適な光増感色素、この光増感色素を用いる色素増感光電変換素子、この色素増感光電変換素子を用いる電子機器およびこの色素増感光電変換素子を用いる建築物に関するものである。   The present disclosure relates to a photosensitizing dye, a dye-sensitized photoelectric conversion element, an electronic device, and a building, and particularly, a photosensitizing dye suitable for use in a dye-sensitized solar cell, and a dye-sensitized dye using the photosensitizing dye. The present invention relates to a photoelectric conversion element, an electronic apparatus using the dye-sensitized photoelectric conversion element, and a building using the dye-sensitized photoelectric conversion element.

太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換素子である太陽電池は太陽光をエネルギー源としているため、地球環境に対する影響が極めて少なく、より一層の普及が期待されている。   Solar cells, which are photoelectric conversion elements that convert sunlight into electrical energy, use sunlight as an energy source, and therefore have very little influence on the global environment, and are expected to become more widespread.

従来より、太陽電池としては、単結晶または多結晶のシリコンを用いた結晶シリコン系太陽電池および非晶質(アモルファス)シリコン系太陽電池が主に用いられている。   Conventionally, crystalline silicon solar cells using single crystal or polycrystalline silicon and amorphous silicon solar cells are mainly used as solar cells.

一方、1991年にグレッツェルらが提案した色素増感太陽電池は、高い光電変換効率を得ることができ、しかも従来のシリコン系太陽電池とは異なり製造の際に大掛かりな装置を必要とせず、低コストで製造することができることなどにより注目されている(例えば、非特許文献1参照。)。   On the other hand, the dye-sensitized solar cell proposed by Gretzell et al. In 1991 can obtain high photoelectric conversion efficiency, and unlike a conventional silicon-based solar cell, it does not require a large-scale device for production, and has a low It is attracting attention because it can be manufactured at low cost (for example, see Non-Patent Document 1).

この色素増感太陽電池は、一般的に、光増感色素を結合させた酸化チタンなどからなる多孔質電極と白金などからなる対極とを対向させ、それらの間に電解液からなる電解質層が充填された構造を有する。電解液としては、ヨウ素やヨウ化物イオンなどの酸化・還元種を含む電解質を溶媒に溶解したものが多く用いられる。   This dye-sensitized solar cell generally has a porous electrode made of titanium oxide or the like to which a photosensitizing dye is bound and a counter electrode made of platinum or the like facing each other, and an electrolyte layer made of an electrolytic solution is interposed between them. Has a filled structure. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving an electrolyte containing oxidation / reduction species such as iodine or iodide ions in a solvent is often used.

従来の色素増感太陽電池においては、多孔質電極に結合させる光増感色素は、ポリピリジンルテニウム(Ru)錯体系の光増感色素が主流である。このポリピリジンルテニウム錯体系の光増感色素には、配位子としてチオシアネート配位子(−NCS基)を複数有するものが一般的である。その代表例として下記式で表されるZ907と呼ばれる光増感色素

Figure 2013058424
や、N719と呼ばれる光増感色素
Figure 2013058424
や、C106と呼ばれる光増感色素
Figure 2013058424
や、Z991と呼ばれる光増感色素
Figure 2013058424
などがある。 In conventional dye-sensitized solar cells, a polypyridine ruthenium (Ru) complex-based photosensitizing dye is mainly used as the photosensitizing dye to be bonded to the porous electrode. This polypyridine ruthenium complex-based photosensitizing dye generally has a plurality of thiocyanate ligands (—NCS groups) as ligands. As a representative example, a photosensitizing dye called Z907 represented by the following formula:
Figure 2013058424
And a photosensitizing dye called N719
Figure 2013058424
And a photosensitizing dye called C106
Figure 2013058424
And a photosensitizing dye called Z991
Figure 2013058424
and so on.

これらの色素の他にも、色素増感太陽電池の光電変換性能を向上させるために、多種多様な光増感色素が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In addition to these dyes, various photosensitizing dyes have been proposed in order to improve the photoelectric conversion performance of dye-sensitized solar cells (see, for example, Patent Document 1).

特開2009−200028号公報JP 2009-200028 A

Nature,353,p.737-740,1991Nature, 353, p.737-740,1991

また、色素増感太陽電池の光電変換性能の向上には、電解液に添加剤を加えることが有効であるということも知られている。電解液の添加剤としては、例えば、ルベンズイミダゾール(NBB)などが挙げられる。特に、光増感色素をポリピリジンルテニウム錯体系の色素とした色素増感太陽電池の電解液にN−ブチルベンズイミダゾールを添加すると、従来の色素増感太陽電池と比較して光電変換効率の経時劣化が抑制されることが知られている。   Further, it is also known that an additive is effectively added to the electrolytic solution for improving the photoelectric conversion performance of the dye-sensitized solar cell. Examples of the additive for the electrolytic solution include rubenzimidazole (NBB). In particular, when N-butylbenzimidazole is added to the electrolyte solution of a dye-sensitized solar cell in which a photosensitizing dye is a polypyridine ruthenium complex-based dye, the photoelectric conversion efficiency is increased over time as compared with a conventional dye-sensitized solar cell. It is known that deterioration is suppressed.

しかしながら、上記の構成の色素増感太陽電池は経時耐久性は向上しているものの、未だに実用上十分な経時耐久性を有しているとは言えない。   However, although the dye-sensitized solar cell having the above structure has improved durability over time, it cannot be said that the dye-sensitized solar cell has sufficient durability over time for practical use.

そこで、この発明が解決しようとする課題は、熱や電解液などに対して安定で、色素増感太陽電池などの色素増感光電変換素子に用いた場合に経時劣化による光電変換効率の低下を防止することができる新規な光増感色素を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that it is stable against heat, electrolyte, etc., and when used in a dye-sensitized photoelectric conversion element such as a dye-sensitized solar cell, the photoelectric conversion efficiency decreases due to deterioration with time. It is to provide a novel photosensitizing dye that can be prevented.

この発明が解決しようとする他の課題は、上記のような優れた光増感色素を用いた色素増感光電変換素子を提供することである。   Another problem to be solved by the present invention is to provide a dye-sensitized photoelectric conversion element using the excellent photosensitizing dye as described above.

この発明が解決しようとするさらに他の課題は、上記のような優れた光電変換素子を用いた高性能の電子機器を提供することである。   Still another problem to be solved by the present invention is to provide a high-performance electronic device using the excellent photoelectric conversion element as described above.

この発明が解決しようとするさらに他の課題は、上記のような優れた光電変換素子を用いた建築物を提供することである。   Still another problem to be solved by the present invention is to provide a building using the excellent photoelectric conversion element as described above.

上記課題を解決するために、この開示は、
少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素である。
In order to solve the above problems, this disclosure
It is a photosensitizing dye formed by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having at least one thiocyanate ligand with a neutral ligand.

この開示におけるポリピリジンルテニウム錯体は、官能基としてカルボキシ基を有し、配位子としてチオシアネート配位子を少なくとも1つ有するものが好ましく、また、官能基としてカルボキシ基を有し、配位子としてチオシアネート配位子を少なくとも2つ有するものがより好ましく、具体的には、例えば、ビピリジンルテニウム錯体やターピリジンルテニウム錯体などが挙げられる。ビピリジンルテニウム錯体であれば、4,4’−ジカルボキシ−2,2’−ビピリジンまたは4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’,2”テルピリジンを表面固定用の配位子として少なくとも1つ有することが好ましい。特に、ビピリジンルテニウム錯体が、4,4’−ジカルボキシ−2,2’−ビピリジンを配位子として1つ有し、チオシアネート配位子を2つ有する場合にあっては、残りの2つの配位部位には4、4’位に官能基R1、R2を有する2,2’−ビピリジン誘導体を配位させることが好ましく、具体的には、例えば、下記式(1)などで表される。

Figure 2013058424
The polypyridine ruthenium complex in this disclosure preferably has a carboxy group as a functional group and has at least one thiocyanate ligand as a ligand, and has a carboxy group as a functional group, Those having at least two thiocyanate ligands are more preferred, and specific examples include bipyridine ruthenium complexes and terpyridine ruthenium complexes. In the case of a bipyridine ruthenium complex, 4,4′-dicarboxy-2,2′-bipyridine or 4,4 ′, 4 ″ -tricarboxy-2,2 ′, 2 ″ terpyridine is used as a ligand for surface fixation. It is preferable to have at least one. In particular, when the bipyridine ruthenium complex has one 4,4′-dicarboxy-2,2′-bipyridine as a ligand and two thiocyanate ligands, the remaining two coordinations. It is preferable to coordinate a 2,2′-bipyridine derivative having functional groups R1 and R2 at positions 4, 4 ′ at the position, and specifically, for example, represented by the following formula (1) or the like.
Figure 2013058424

式(1)中の官能基R1、R2は基本的にはどのようなものであってもよいが、具体的には、例えば、下記式(2)〜(7)で表されるような官能基が挙げられる。式(1)の色素が、官能基R1、R2に依らない理由は、官能基R1、R2とチオシアネート配位子との反応性の相関が低いため、チオシアネート配位子の脱離や中性配位子による置換に官能基R1、R2が関与しないと考えられるからである。

Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
The functional groups R1 and R2 in the formula (1) may be basically any one, but specifically, for example, functional groups represented by the following formulas (2) to (7) Groups. The reason why the dye of formula (1) does not depend on the functional groups R1 and R2 is that the reactivity between the functional groups R1 and R2 and the thiocyanate ligand is low. This is because it is considered that the functional groups R1 and R2 are not involved in the substitution with the ligand.
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424

また、ポリピリジンルテニウム錯体は、例えば、下記式(8)に表されるような、配位子としてチオシアネート配位子を3つ有するビピリジンルテニウム錯体(商品名:Black Dye)などであってもよいが、ポリピリジンルテニウム錯体は上記に挙げたものに限定されるものではない。

Figure 2013058424
The polypyridine ruthenium complex may be, for example, a bipyridine ruthenium complex (trade name: Black Dye) having three thiocyanate ligands as a ligand, as represented by the following formula (8). However, the polypyridine ruthenium complex is not limited to those listed above.
Figure 2013058424

この開示における中性配位子は、窒素原子を少なくとも1つ含む複素環式化合物であって、以下に挙げる条件のいずれか1つを満たす。
(1)五員複素環または六員複素環を少なくとも1つ含む。
(2)複素環骨格に不飽和結合を少なくとも1つ含む。
(3)複素環骨格を形成する環状部分の分子量が68以上136以下の範囲である。
The neutral ligand in this disclosure is a heterocyclic compound containing at least one nitrogen atom, and satisfies any one of the following conditions.
(1) It contains at least one 5-membered heterocyclic ring or 6-membered heterocyclic ring.
(2) The heterocyclic skeleton contains at least one unsaturated bond.
(3) The molecular weight of the cyclic portion forming the heterocyclic skeleton is in the range of 68 to 136.

上記に挙げた条件のいずれか1つを満たす中性配位子としては、典型的には、N−ブチルベンズイミダゾールと、その誘導体が挙げられるが、中性配位子は、これに限定されるものではなく、具体的には、例えば、下記式(9)〜(33)で表される複素環式化合物が挙げられる。

Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Typical examples of the neutral ligand that satisfies any one of the above-mentioned conditions include N-butylbenzimidazole and derivatives thereof, but the neutral ligand is limited to this. Specifically, for example, heterocyclic compounds represented by the following formulas (9) to (33) may be mentioned.
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424

また、この開示の光増感色素は、具体的には、例えば、下記式(34)で表される。

Figure 2013058424
Further, the photosensitizing dye of this disclosure is specifically represented by, for example, the following formula (34).
Figure 2013058424

式(34)中の官能基R1、R2は基本的にはどのようなものであってもよいが、具体的には、例えば、式(2)〜(7)で表される官能基などから適宜選択される。   The functional groups R1 and R2 in the formula (34) may be basically any one, specifically, for example, from the functional groups represented by the formulas (2) to (7). It is selected appropriately.

式(34)中の配位子R3、R4は、一方が中性配位子であり、もう一方はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである。中性配位子は、具体的には、例えば、式(9)〜(33)で表される中性配位子などから適宜選択される。中性配位子が複数配位する場合には、複数の中性配位子は同一のものであっても、違うものであってもよく、上記に挙げたものなどから適宜選択され組み合わされる。式(34)で表される光増感色素としては、具体的には、例えば、下記式(35)で表される光増感色素などが挙げられる。

Figure 2013058424
One of the ligands R3 and R4 in the formula (34) is a neutral ligand, and the other is either a thiocyanate ligand or a neutral ligand. Specifically, the neutral ligand is appropriately selected from, for example, neutral ligands represented by formulas (9) to (33). When a plurality of neutral ligands are coordinated, the plurality of neutral ligands may be the same or different, and are appropriately selected and combined from those listed above . Specific examples of the photosensitizing dye represented by the formula (34) include a photosensitizing dye represented by the following formula (35).
Figure 2013058424

式(35)で表される光増感色素は、官能基としてカルボキシ基を有し、配位子としてチオシアネート配位子を2つ有するビピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、1つを中性配位子であるN−ブチルベンズイミダゾール基で置換してなる光増感色素である。   The photosensitizing dye represented by the formula (35) has one of the thiocyanate ligands of a bipyridine ruthenium complex having a carboxy group as a functional group and two thiocyanate ligands as a ligand. It is a photosensitizing dye formed by substituting with an N-butylbenzimidazole group which is a functional ligand.

また、配位子R3、R4の配座によっては、分子式が同一の化合物であっても幾何異性体、光学異性体などの立体異性体が発生する場合が想定される。この場合にあっては、同一の構造を持つ化合物のみを光増感色素として用いてもよいし、異なる構造の化合物を混合したものを光増感色素として用いてもよい。幾何異性体が発生する場合としては、具体的には、例えば、式(34)中の配位子R3、R4にチオシアネート配位子と中性配位子とがそれぞれ1つずつ配位している場合が挙げられる。   Depending on the conformation of the ligands R3 and R4, stereoisomers such as geometric isomers and optical isomers may be generated even if the compounds have the same molecular formula. In this case, only a compound having the same structure may be used as the photosensitizing dye, or a mixture of compounds having different structures may be used as the photosensitizing dye. As a case where a geometric isomer is generated, specifically, for example, a thiocyanate ligand and a neutral ligand are coordinated one by one to the ligands R3 and R4 in the formula (34). There are cases.

また、この開示の光増感色素は、具体的には、例えば、下記式(36)で表される。

Figure 2013058424
Further, the photosensitizing dye of this disclosure is specifically represented by, for example, the following formula (36).
Figure 2013058424

式(36)中の配位子R5、R6、R7のうち、少なくとも1つは中性配位子であり、残りはチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである。中性配位子は、具体的には、例えば、式(9)〜(33)で表される中性配位子などから選ばれる。ここで、中性配位子が複数配位する場合には、複数の中性配位子は同一のものであっても、違うものであってもよく、中性配位子は、上記に挙げたものなどから適宜選択され組み合わされる。式(36)で表される光増感色素は、具体的には、例えば、下記式(37)、(38)および(39)で表される光増感色素などが挙げられる。

Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Of the ligands R5, R6, and R7 in the formula (36), at least one is a neutral ligand, and the remainder is either a thiocyanate ligand or a neutral ligand. The neutral ligand is specifically selected from, for example, neutral ligands represented by formulas (9) to (33). Here, when a plurality of neutral ligands are coordinated, the plurality of neutral ligands may be the same or different. These are selected and combined as appropriate from those listed. Specific examples of the photosensitizing dye represented by the formula (36) include photosensitizing dyes represented by the following formulas (37), (38), and (39).
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424

式(37)で表される光増感色素は、官能基としてカルボキシ基を有し、配位子としてチオシアネート配位子を3つ有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、1つを中性配位子であるN−ブチルベンズイミダゾール基で置換してなる光増感色素である。   The photosensitizing dye represented by the formula (37) has one of the thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having a carboxy group as a functional group and three thiocyanate ligands as a ligand. It is a photosensitizing dye formed by substitution with an N-butylbenzimidazole group which is a neutral ligand.

式(38)で表される光増感色素は、官能基としてカルボキシ基を有し、配位子としてチオシアネート配位子を3つ有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、2つを中性配位子であるN−ブチルベンズイミダゾール基で置換してなる光増感色素である。   The photosensitizing dye represented by the formula (38) includes two of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having a carboxy group as a functional group and three thiocyanate ligands as a ligand. It is a photosensitizing dye formed by substitution with an N-butylbenzimidazole group which is a neutral ligand.

式(39)で表される光増感色素は、式(38)で表される光増感色素の中性配位子のうち、1つをN−ブチルベンズイミダゾール基とは異なる中性配位子としたものである。   In the photosensitizing dye represented by the formula (39), one of the neutral ligands of the photosensitizing dye represented by the formula (38) is different from the N-butylbenzimidazole group. It is a rank.

また、配位子R5、R6、R7の配座によっては、分子式が同一の化合物であっても幾何異性体、光学異性体などの立体異性体が発生する場合が想定される。この場合にあっては、同一の構造を持つ化合物のみを光増感色素として用いてもよいし、異なる構造の化合物を混合したものを光増感色素として用いてもよい。   Depending on the conformation of the ligands R5, R6, and R7, stereoisomers such as geometric isomers and optical isomers may be generated even if the compounds have the same molecular formula. In this case, only a compound having the same structure may be used as the photosensitizing dye, or a mixture of compounds having different structures may be used as the photosensitizing dye.

また、この開示は、
多孔質電極と対極との間に電解質層が設けられた構造を有し、
上記多孔質電極に、少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素が結合した色素増感光電変換素子である。
This disclosure also
It has a structure in which an electrolyte layer is provided between the porous electrode and the counter electrode,
Dye sensitization in which a photosensitizing dye formed by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having at least one thiocyanate ligand with a neutral ligand is bonded to the porous electrode. It is a photoelectric conversion element.

また、この開示は、
少なくとも1つの光電変換素子を有し、
上記光電変換素子が、
多孔質電極と対極との間に電解質層が設けられた構造を有し、
上記多孔質電極に、少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素が結合した色素増感光電変換素子である電子機器である。
This disclosure also
Having at least one photoelectric conversion element;
The photoelectric conversion element is
It has a structure in which an electrolyte layer is provided between the porous electrode and the counter electrode,
Dye sensitization in which a photosensitizing dye formed by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having at least one thiocyanate ligand with a neutral ligand is bonded to the porous electrode. This is an electronic device that is a photoelectric conversion element.

また、この開示は、
少なくとも1つの光電変換素子を有し、
上記光電変換素子が、
多孔質電極と対極との間に電解質層が設けられた構造を有し、
上記多孔質電極に、少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素が結合した色素増感光電変換素子である建築物である。
This disclosure also
Having at least one photoelectric conversion element;
The photoelectric conversion element is
It has a structure in which an electrolyte layer is provided between the porous electrode and the counter electrode,
Dye sensitization in which a photosensitizing dye formed by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having at least one thiocyanate ligand with a neutral ligand is bonded to the porous electrode. It is a building that is a photoelectric conversion element.

この開示において、電解質層としては典型的には電解液が用いられる。電解液としては従来公知のものを用いることができ、必要に応じて選択される。電解液の揮発を防止する観点からは、電解液としては、好適には、低揮発性の電解液、例えばイオン液体を溶媒に用いたイオン液体系電解液が用いられる。イオン液体としては、従来公知のものを用いることができ、必要に応じて選ばれる。   In this disclosure, an electrolytic solution is typically used as the electrolyte layer. A conventionally well-known thing can be used as electrolyte solution, It selects as needed. From the viewpoint of preventing the volatilization of the electrolytic solution, the electrolytic solution is preferably a low-volatile electrolytic solution, for example, an ionic liquid electrolytic solution using an ionic liquid as a solvent. A conventionally well-known thing can be used as an ionic liquid, and it selects as needed.

多孔質電極は、半導体からなる微粒子により構成される。半導体は、好適には、酸化チタン(TiO2)、取り分けアナターゼ型のTiO2を含む。 The porous electrode is composed of fine particles made of a semiconductor. The semiconductor preferably comprises titanium oxide (TiO 2 ), especially anatase TiO 2 .

色素増感光電変換素子は、最も典型的には、太陽電池として構成される。ただし、色素増感光電変換素子は、太陽電池以外のもの、例えば光センサーなどであってもよい。   The dye-sensitized photoelectric conversion element is most typically configured as a solar cell. However, the dye-sensitized photoelectric conversion element may be other than a solar cell, for example, an optical sensor.

電子機器は、基本的にはどのようなものであってもよく、携帯型のものと据え置き型のものとの双方を含むが、具体例を挙げると、携帯電話、モバイル機器、ロボット、パーソナルコンピュータ、車載機器、各種家庭電気製品などである。この場合、光電変換素子は、例えばこれらの電子機器の電源として用いられる太陽電池である。   Electronic devices may be basically any type, including both portable and stationary types, but specific examples include mobile phones, mobile devices, robots, personal computers. , In-vehicle equipment, various home appliances. In this case, the photoelectric conversion element is a solar cell used as a power source for these electronic devices, for example.

建築物は、典型的にはビルディング、マンションなどの大型建築物であるが、これに限定されず、外壁面を有する建築された構造物であれば、基本的にはどのようなものであってもよい。建築物は、具体的には、例えば、戸建住宅、アパート、駅舎、校舎、庁舎、競技場、球場、病院、教会、工場、倉庫、小屋、車庫、橋などが挙げられ、特に、少なくとも1つの窓部(例えばガラス窓)あるいは採光部を有する建築された構造物であることが好ましいが、建築物は上記に挙げたものに限定されるものではない。   Buildings are typically large buildings such as buildings and condominiums, but are not limited to this. Basically, any building having an outer wall surface may be used. Also good. Specific examples of the building include a detached house, an apartment, a station building, a school building, a government building, a stadium, a stadium, a hospital, a church, a factory, a warehouse, a shed, a garage, and a bridge. The structure is preferably a built structure having two window parts (for example, glass windows) or a daylighting part, but the building is not limited to those mentioned above.

建築物に設けられる光電変換素子および/または複数の光電変換素子が電気的に接続されている光電変換素子モジュールのうち、窓部あるいは採光部などに設けられるものは、2枚の透明板の間に挟持し、必要に応じて固定して構成することが好適であって、典型的には、光電変換素子および/または光電変換素子モジュールを2枚のガラス板の間に組み込み必要に応じて固定することによって構成される。   Among photoelectric conversion elements provided in buildings and / or photoelectric conversion element modules in which a plurality of photoelectric conversion elements are electrically connected, those provided in a window or daylighting section are sandwiched between two transparent plates However, it is preferable to fix and configure as necessary. Typically, the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module is assembled between two glass plates and fixed as necessary. Is done.

透明板を構成する透明材料としては、透明であって光が透過しやすい材料であれば基本的にはどのようなものであってもよく、具体的には、透明無機材料、透明樹脂などが挙げられ、透明無機材料であれば、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、リン酸ガラス、ソーダガラスなどが挙げられ、透明樹脂であれば、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタラート、ポリブチレンテレフタラート、アセチルセルロース、テトラアセチルセルロース、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ブロム化フェノキシ、アラミド類、ポリイミド類、ポリスチレン類、ポリアリレート類、ポリスルホン類、ポリオレフィン類などが挙げられるが、透明材料はこれに限定されるものではない。   The transparent material constituting the transparent plate may be basically any material as long as it is transparent and easily transmits light. Specifically, transparent materials such as transparent inorganic materials and transparent resins may be used. Examples of the transparent inorganic material include quartz glass, borosilicate glass, phosphate glass, and soda glass. Examples of the transparent resin include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate. , Acetyl cellulose, tetraacetyl cellulose, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, brominated phenoxy, aramids, polyimides, polystyrenes, polyarylates, polysulfones, polyolefins, etc. This is the only material Not intended to be.

また、光電変換素子および/または光電変換素子モジュールを挟持するものは透明板に限定されず、透明材料で構成された球体、楕円体、多面体、錐体、錐台、柱体、レンズ体などであってもよい。   In addition, what sandwiches the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module is not limited to the transparent plate, and may be a sphere, an ellipsoid, a polyhedron, a cone, a frustum, a column, a lens body, or the like made of a transparent material There may be.

上述のように構成されたこの開示による光増感色素においては、チオシアネート配位子の代替配位子としてのN−ブチルベンズイミダゾール基はチオシアネート配位子に比べて安定であるため、熱や電解液に対する経時劣化による光電変換効率の低下を防止することができる。   In the photosensitizing dye according to the present disclosure configured as described above, the N-butylbenzimidazole group as an alternative ligand for the thiocyanate ligand is more stable than the thiocyanate ligand, and therefore, heat and electrolysis A decrease in photoelectric conversion efficiency due to deterioration with time of the liquid can be prevented.

この開示によれば、熱や電解液に対して安定な光増感色素を得ることができる。この光増感色素を色素増感光電変換素子に用いることにより、光電変換効率の低下を防止することができる。そして、この優れた色素増感光電変換素子を用いることにより、高性能の電子機器などを実現することができる。   According to this disclosure, it is possible to obtain a photosensitizing dye that is stable against heat and an electrolytic solution. By using this photosensitizing dye for a dye-sensitized photoelectric conversion element, it is possible to prevent a decrease in photoelectric conversion efficiency. By using this excellent dye-sensitized photoelectric conversion element, a high-performance electronic device or the like can be realized.

この開示の第2の実施の形態による色素増感光電変換素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the dye-sensitized photoelectric conversion element by 2nd Embodiment of this indication.

本開示者らは、上述の課題を解決するために鋭意研究を行った。その中でも、特に、光増感色素としてポリピリジンルテニウム錯体系の色素と、N−ブチルベンズイミダゾールを添加した電解液とを有する色素増感太陽電池に注目した。   The present inventors have intensively studied to solve the above-described problems. Of these, attention was paid to a dye-sensitized solar cell having a polypyridine ruthenium complex-based dye as a photosensitizing dye and an electrolytic solution added with N-butylbenzimidazole.

その研究の過程において、本開示者らは、上記の色素増感太陽電池の光電変換効率の低下と共に、光増感色素が変性していくことを見出した。さらに、この変性が電解液中のN−ブチルベンズイミダゾールがポリピリジンルテニウム錯体の補助配位子であるチオシアネート配位子の少なくとも1つと交換することによって引き起こされるものであるということも見出した。   In the course of the research, the present inventors have found that the photosensitizing dye is modified with a decrease in the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell. Furthermore, it has also been found that this modification is caused by exchanging N-butylbenzimidazole in the electrolytic solution with at least one thiocyanate ligand which is an auxiliary ligand of the polypyridine ruthenium complex.

しかしながら、この変性した光増感色素自体が色素増感太陽電池の光電変換効率の低下に直接的に寄与しているとは言い難かった。その理由は、変性前の光増感色素と変性後の光増感色素との間での光吸収能力にはさほど変化が生じなかったからである。   However, it cannot be said that the modified photosensitizing dye itself directly contributes to the decrease in photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell. The reason is that there was not much change in the light absorption ability between the photosensitizing dye before modification and the photosensitizing dye after modification.

そこで、本開示者らはさらに研究を進め、上記の色素増感太陽電池の光電変換効率の低下の要因は、光増感色素の変性によるものではなく、光増感色素の変性に伴う電解液の変性であることを見出した。電解液の変性は、電解液中に光増感色素のチオシアネート配位子が溶出し、電解液中のN−ブチルベンズイミダゾールが減少することによって起こる。これを防止するためには、光増感色素においてチオシアネート配位子の脱離を防止する必要がある。   Therefore, the present inventors have further studied, and the cause of the decrease in the photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell is not due to the modification of the photosensitizing dye, but the electrolytic solution accompanying the modification of the photosensitizing dye. It was found to be a modification of The modification of the electrolytic solution occurs when the thiocyanate ligand of the photosensitizing dye elutes in the electrolytic solution and N-butylbenzimidazole in the electrolytic solution decreases. In order to prevent this, it is necessary to prevent elimination of the thiocyanate ligand in the photosensitizing dye.

そこで、本開示者らは、光増感色素に配位されている複数のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを他の配位子、特にN−ブチルベンズイミダゾール基で置換すると、光増感色素自体が持つ電子の光吸収の能力を維持しつつも、光増感色素における配位子の結合を安定化させることができることを見出した。さらに、上記の光増感色素を色素増感太陽電池に用いると、上述した電解液の変性を有効に抑えることができることも見出し、この知見により本開示に至った。   Therefore, the present inventors have proposed photosensitization by substituting at least one of a plurality of thiocyanate ligands coordinated to a photosensitizing dye with another ligand, particularly an N-butylbenzimidazole group. It has been found that the ligand binding in the photosensitizing dye can be stabilized while maintaining the light absorption capability of the dye itself. Furthermore, when the above-described photosensitizing dye is used in a dye-sensitized solar cell, it has been found that the above-described modification of the electrolytic solution can be effectively suppressed, and this finding has led to the present disclosure.

以下、発明を実施するための形態(以下「実施の形態」とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(光増感色素)
2.第2の実施の形態(色素増感光電変換素子およびその製造方法)
Hereinafter, modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described. The description will be given in the following order.
1. First embodiment (photosensitizing dye)
2. Second Embodiment (Dye-sensitized photoelectric conversion element and manufacturing method thereof)

<1.第1の実施の形態>
[光増感色素]
第1の実施の形態による光増感色素は式(35)で表されるものである。
<1. First Embodiment>
[Photosensitizing dye]
The photosensitizing dye according to the first embodiment is represented by the formula (35).

<実施例1>
式(35)で表される光増感色素を以下のようにして合成した。
まず、3重量%のテトラブチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中に、Z907を0.9gとN−ブチルベンズイミダゾールを3.8gとを混合し、油浴温度115℃で24時間加熱還流し反応溶液を調製した。その後、この反応溶液を室温まで放冷し、0.1M硝酸150mlで中和後に色素を抽出し再沈殿させることによって目的となる色素の粗生成物0.8gを得た。これを、カラムクロマトグラフィー法または再沈殿法によって精製し、式(35)で表される光増感色素0.3gを得た。
<Example 1>
A photosensitizing dye represented by the formula (35) was synthesized as follows.
First, 0.9 g of Z907 and 3.8 g of N-butylbenzimidazole are mixed in a 3% by weight tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution, and heated to reflux at an oil bath temperature of 115 ° C. for 24 hours to prepare a reaction solution. did. Thereafter, the reaction solution was allowed to cool to room temperature, neutralized with 150 ml of 0.1 M nitric acid, extracted with a pigment, and reprecipitated to obtain 0.8 g of a target crude product of the pigment. This was purified by a column chromatography method or a reprecipitation method to obtain 0.3 g of a photosensitizing dye represented by the formula (35).

この第1の実施の形態によれば、式(35)で表される光増感色素は、チオシアネート配位子と、−N−ブチルベンズイミダゾール基とを配位子として有するので、N−ブチルベンズイミダゾール基が光増感色素に安定に結合するとともに、他方の配位子であるチオシアネート配位子の結合も安定化することができる。これにより、電解液などに対して安定であり、色素増感光電変換素子に用いた場合に長期間にわたって光電変換効率の低下を防止することができる。   According to the first embodiment, the photosensitizing dye represented by the formula (35) has a thiocyanate ligand and an —N-butylbenzimidazole group as a ligand. While the benzimidazole group is stably bonded to the photosensitizing dye, the bond of the thiocyanate ligand which is the other ligand can also be stabilized. Thereby, it is stable with respect to electrolyte solution etc., and when it uses for a dye-sensitized photoelectric conversion element, the fall of a photoelectric conversion efficiency can be prevented over a long period of time.

<2.第2の実施の形態>
[色素増感光電変換素子]
図1は第1の実施の形態による色素増感光電変換素子を示す要部断面図である。
図1に示すように、この色素増感光電変換素子においては、透明基板1の一主面に透明電極2が設けられ、この透明電極2上にこの透明電極2より小さい所定の平面形状を有する多孔質電極3が設けられている。この多孔質電極3には、少なくとも、式(35)で表される光増感色素を含む一種または二種以上の光増感色素が結合している。一方、対向基板4の一主面に導電層5が設けられ、この導電層5上に対極6が設けられている。この対極6は多孔質電極3と同一の平面形状を有する。透明基板1上の多孔質電極3と対向基板4上の対極6との間に電解質層7が設けられている。そして、これらの透明基板1および対向基板4の外周部が封止材8で封止されている。この封止材8は透明電極2および導電層5に接しているが、透明電極2を多孔質電極3と同一の平面形状に形成することにより透明基板1に接するようにしてもよいし、対極6を導電層5の全面に形成することによりこの導電層5に接するようにしてもよい。
<2. Second Embodiment>
[Dye-sensitized photoelectric conversion element]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing a dye-sensitized photoelectric conversion element according to a first embodiment.
As shown in FIG. 1, in this dye-sensitized photoelectric conversion element, a transparent electrode 2 is provided on one main surface of a transparent substrate 1 and has a predetermined planar shape smaller than the transparent electrode 2 on the transparent electrode 2. A porous electrode 3 is provided. At least one or two or more photosensitizing dyes containing the photosensitizing dye represented by the formula (35) are bonded to the porous electrode 3. On the other hand, a conductive layer 5 is provided on one main surface of the counter substrate 4, and a counter electrode 6 is provided on the conductive layer 5. The counter electrode 6 has the same planar shape as the porous electrode 3. An electrolyte layer 7 is provided between the porous electrode 3 on the transparent substrate 1 and the counter electrode 6 on the counter substrate 4. The outer peripheral portions of the transparent substrate 1 and the counter substrate 4 are sealed with a sealing material 8. The sealing material 8 is in contact with the transparent electrode 2 and the conductive layer 5, but the transparent electrode 2 may be in contact with the transparent substrate 1 by forming the transparent electrode 2 in the same planar shape as the porous electrode 3. 6 may be formed on the entire surface of the conductive layer 5 so as to be in contact with the conductive layer 5.

多孔質電極3としては、典型的には、半導体微粒子を焼結させた多孔質半導体層が用いられる。光増感色素はこの半導体微粒子の表面に吸着している。半導体微粒子の材料としては、シリコンに代表される元素半導体、化合物半導体、ペロブスカイト構造を有する半導体などを用いることができる。これらの半導体は、光励起下で伝導帯電子がキャリアとなり、アノード電流を生じるn型半導体であることが好ましい。具体的には、例えば、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO3)、酸化ニオブ(Nb25)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化スズ(SnO2)などの半導体が用いられる。これらの半導体の中でも、TiO2、取り分けアナターゼ型のTiO2を用いることが好ましい。ただし、半導体の種類はこれらに限定されるものではなく、必要に応じて、二種類以上の半導体を混合または複合化して用いることができる。また、半導体微粒子の形態は粒状、チューブ状、棒状などのいずれであってもよい。 As the porous electrode 3, a porous semiconductor layer in which semiconductor fine particles are sintered is typically used. The photosensitizing dye is adsorbed on the surface of the semiconductor fine particles. As a material for the semiconductor fine particles, an elemental semiconductor typified by silicon, a compound semiconductor, a semiconductor having a perovskite structure, or the like can be used. These semiconductors are preferably n-type semiconductors in which conduction band electrons become carriers under photoexcitation and generate an anode current. Specifically, for example, titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tin oxide (SnO 2 ). Such semiconductors are used. Among these semiconductors, it is preferable to use TiO 2 , especially anatase TiO 2 . However, the types of semiconductors are not limited to these, and two or more types of semiconductors can be mixed or combined as needed. Further, the shape of the semiconductor fine particles may be any of granular, tube-like, rod-like and the like.

上記の半導体微粒子の粒径に特に制限はないが、一次粒子の平均粒径で1nm以上200nm以下が好ましく、特に好ましくは5nm以上100nm以下である。また、半導体微粒子よりも大きいサイズの粒子を混合し、この粒子で入射光を散乱させ、量子収率を向上させることも可能である。この場合、別途混合する粒子の平均サイズは20nm以上500nm以下であることが好ましいが、これに限定されるものではない。   The particle size of the semiconductor fine particles is not particularly limited, but the average particle size of primary particles is preferably 1 nm or more and 200 nm or less, particularly preferably 5 nm or more and 100 nm or less. It is also possible to improve the quantum yield by mixing particles having a size larger than that of the semiconductor fine particles and scattering incident light with these particles. In this case, the average size of the separately mixed particles is preferably 20 nm or more and 500 nm or less, but is not limited thereto.

多孔質電極3は、できるだけ多くの光増感色素を結合させることができるように、半導体微粒子からなる多孔質半導体層の内部の空孔に面する微粒子表面も含めた実表面積の大きいものが好ましい。このため、多孔質電極3を透明電極2の上に形成した状態での実表面積は、多孔質電極3の外側表面の面積(投影面積)に対して10倍以上であることが好ましく、100倍以上であることがさらに好ましい。この比に特に上限はないが、通常1000倍程度である。   The porous electrode 3 preferably has a large actual surface area including the surface of fine particles facing pores inside the porous semiconductor layer made of semiconductor fine particles so that as many photosensitizing dyes as possible can be bonded. . For this reason, it is preferable that the actual surface area in the state which formed the porous electrode 3 on the transparent electrode 2 is 10 times or more with respect to the area (projection area) of the outer surface of the porous electrode 3, 100 times More preferably, it is the above. There is no particular upper limit to this ratio, but it is usually about 1000 times.

一般に、多孔質電極3の厚さが増し、単位投影面積当たりに含まれる半導体微粒子の数が増加するほど、実表面積が増加し、単位投影面積に保持することができる光増感色素の量が増加するため、光吸収率が高くなる。一方、多孔質電極3の厚さが増加すると、光増感色素から多孔質電極3に移行した電子が透明電極2に達するまでに拡散する距離が増加するため、多孔質電極3内での電荷再結合による電子の損失も大きくなる。従って、多孔質電極3には好ましい厚さが存在するが、この厚さは一般的には0.1μm以上100μm以下であり、1μm以上50μm以下であることがより好ましく、3μm以上30μm以下であることが特に好ましい。   Generally, as the thickness of the porous electrode 3 increases and the number of semiconductor fine particles contained per unit projected area increases, the actual surface area increases, and the amount of photosensitizing dye that can be held in the unit projected area increases. Since it increases, the light absorption rate becomes high. On the other hand, when the thickness of the porous electrode 3 is increased, the distance that electrons transferred from the photosensitizing dye to the porous electrode 3 are diffused before reaching the transparent electrode 2, so that the charge in the porous electrode 3 is increased. Electron loss due to recombination also increases. Therefore, there is a preferable thickness in the porous electrode 3, but this thickness is generally 0.1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 1 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 3 μm or more and 30 μm or less. It is particularly preferred.

電解質層7を構成する電解液としては、酸化還元系(レドックス対)を含む溶液が挙げられる。酸化還元系としては、適切な酸化還元電位を有する物質であれば、特に制限はない。具体的には、酸化還元系としては、例えば、ヨウ素(I2)と金属または有機物のヨウ化物塩との組み合わせや、臭素(Br2)と金属または有機物の臭化物塩との組み合わせなどが用いられる。金属塩を構成するカチオンは、例えば、リチウム(Li+)、ナトリウム(Na+)、カリウム(K+)、セシウム(Cs+)、マグネシウム(Mg2+)、カルシウム(Ca2+)などである。また、有機物塩を構成するカチオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオン類、ピリジニウムイオン類、イミダゾリウムイオン類などの第四級アンモニウムイオンが好適なものであり、これらを単独に、あるいは二種類以上を混合して用いることができる。 Examples of the electrolytic solution constituting the electrolyte layer 7 include a solution containing a redox system (redox couple). The redox system is not particularly limited as long as it is a substance having an appropriate redox potential. Specifically, as the redox system, for example, a combination of iodine (I 2 ) and a metal or organic iodide salt, a combination of bromine (Br 2 ) and a metal or organic bromide salt, or the like is used. . Examples of the cation constituting the metal salt include lithium (Li + ), sodium (Na + ), potassium (K + ), cesium (Cs + ), magnesium (Mg 2+), and calcium (Ca 2+). Further, as the cation constituting the organic salt, quaternary ammonium ions such as tetraalkylammonium ions, pyridinium ions and imidazolium ions are suitable. These may be used alone or in combination of two or more. Can be used.

電解質層7を構成する電解液としては、上記のほかに、コバルト、鉄、銅、ニッケル、白金などの遷移金属からなる有機金属錯体の酸化体・還元体の組み合わせ、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオールとアルキルジスルフィドとの組み合わせなどのイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノンとキノンとの組み合わせなどを用いることもできる。   In addition to the above, the electrolyte solution constituting the electrolyte layer 7 includes a combination of an oxidant / reducer of an organometallic complex composed of a transition metal such as cobalt, iron, copper, nickel, platinum, sodium polysulfide, alkylthiol, Sulfur compounds such as combinations with alkyl disulfides, viologen dyes, combinations of hydroquinone and quinone, and the like can also be used.

電解質層7を構成する電解液の電解質としては、上記の中でも特に、ヨウ素(I2)と、ヨウ化リチウム(LiI)、ヨウ化ナトリウム(NaI)、イミダゾリウムヨーダイドなどの第四級アンモニウム化合物とを組み合わせた電解質が好ましい。電解質塩の濃度は溶媒に対して0.05M以上10M以下が好ましく、さらに好ましくは0.2M以上3M以下である。ヨウ素(I2)または臭素(Br2)の濃度は0.0005M以上1M以下が好ましく、さらに好ましくは0.001以上0.5M以下である。 Among the above, the electrolyte of the electrolyte solution constituting the electrolyte layer 7 includes iodine (I 2 ), quaternary ammonium compounds such as lithium iodide (LiI), sodium iodide (NaI), imidazolium iodide, among others. An electrolyte in combination with is preferable. The concentration of the electrolyte salt is preferably 0.05 M or more and 10 M or less, more preferably 0.2 M or more and 3 M or less with respect to the solvent. The concentration of iodine (I 2 ) or bromine (Br 2 ) is preferably 0.0005M or more and 1M or less, more preferably 0.001 or more and 0.5M or less.

電解液の電解質としては、上記の中でも特に、ヨウ素(I2)と、ヨウ化リチウム(LiI)、ヨウ化ナトリウム(NaI)、イミダゾリウムヨーダイドなどの第4級アンモニウム化合物とを組み合わせた電解質が好適なものである。電解質塩の濃度は溶媒に対して0.05M以上10M以下が好ましく、さらに好ましくは0.2M以上3M以下である。ヨウ素I2または臭素Br2の濃度は0.0005M以上1M以下が好ましく、さらに好ましくは0.001以上0.5M以下である。また、開放電圧や短絡電流を向上させる目的で4−tert−ブチルピリジンやベンズイミダゾリウム類などの各種添加剤を加えることもできる。 As the electrolyte of the electrolytic solution, in particular, an electrolyte combining iodine (I 2 ) and a quaternary ammonium compound such as lithium iodide (LiI), sodium iodide (NaI), imidazolium iodide, among the above is used. Is preferred. The concentration of the electrolyte salt is preferably 0.05 M or more and 10 M or less, more preferably 0.2 M or more and 3 M or less with respect to the solvent. The concentration of iodine I 2 or bromine Br 2 is preferably 0.0005 M or more and 1 M or less, and more preferably 0.001 or more and 0.5 M or less. Various additives such as 4-tert-butylpyridine and benzimidazoliums may be added for the purpose of improving the open circuit voltage and the short circuit current.

電解液に添加剤を加える場合にあっては、その添加剤の成分に合わせて、光増感色素にあらかじめ導入する中性配位子を選択することが好ましく、具体的には、例えば、電解液に添加剤としてアルキルベンズイミダゾール、アルキルピリジン誘導体などを用いる場合には、多孔質電極3に吸着させる光増感色素を、式(35)で表される色素とすることが好ましい。しかしながら、光増感色素にあらかじめ導入する中性配位子は、電解液に加える添加剤の成分によって限定されるというものではなく、電解液の成分に依らず中性配位子は上記に挙げたものから適宜選択することができる。   When an additive is added to the electrolytic solution, it is preferable to select a neutral ligand to be introduced into the photosensitizing dye in advance according to the component of the additive. When an alkylbenzimidazole, an alkylpyridine derivative or the like is used as an additive in the liquid, the photosensitizing dye to be adsorbed on the porous electrode 3 is preferably a dye represented by the formula (35). However, the neutral ligand previously introduced into the photosensitizing dye is not limited by the additive component added to the electrolytic solution, and the neutral ligand is listed above regardless of the electrolytic solution component. Can be appropriately selected from the above.

電解液を構成する溶媒としては、一般的には、水、アルコール類、エーテル類、エステル類、炭酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸エステル類、リン酸トリエステル類、複素環化合物類、ニトリル類、ケトン類、アミド類、ニトロメタン、ハロゲン化炭化水素、ジメチルスルホキシド、スルフォラン、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、3−メチルオキサゾリジノン、炭化水素などが用いられる。   As the solvent constituting the electrolytic solution, generally, water, alcohols, ethers, esters, carbonate esters, lactones, carboxylic acid esters, phosphate triesters, heterocyclic compounds, nitriles , Ketones, amides, nitromethane, halogenated hydrocarbons, dimethyl sulfoxide, sulfolane, N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone, 3-methyloxazolidinone, hydrocarbons and the like are used.

電解液を構成する溶媒としてはイオン液体を用いてもよく、こうすることで電解液の揮発の問題を改善することができる。イオン液体としては従来公知のものを用いることができ、必要に応じて選ばれるが、具体例を挙げると次の通りである。   As a solvent constituting the electrolytic solution, an ionic liquid may be used, and by doing so, the problem of volatilization of the electrolytic solution can be improved. A conventionally well-known thing can be used as an ionic liquid, Although it chooses as needed, a specific example is as follows.

・EMImTCB:1−エチル−3−メチルイミダゾリウム テトラシアノボレート(1-ethyl-3-methylimidazolium tetracyanoborate)
・EMImTFSI:1−エチル−3−メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメタンスルホン)アミド(1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfone)imide)
・EMImFAP:1−エチル−3−メチルイミダゾリウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスヘート(1-ethyl-3-methylimidazolium tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphate)
・EMImBF4:1−エチル−3−メチルイミダゾリウム テトラフルオロボレート(1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate)
・EMImOTf(1−エチル−3−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホネート(1-ethyl-3-methylimidazolium trifluorometanesulfonate) )
・P222MOMTFSI(トリエチル(メトキシメチル)ホスホニウム ビス(トリフルオロメチルスホニル)アミド(triethyl(methoxymethyl)phosphonium bis(trifluoromethylsufonyl)imide )
EMImTCB: 1-ethyl-3-methylimidazolium tetracyanoborate
EMImTFSI: 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfone) imide
EMImFAP: 1-ethyl-3-methylimidazolium tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate
EMImBF 4 : 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate
EMImOTf (1-ethyl-3-methylimidazolium trifluorometanesulfonate)
・ P22 2 MOMTFSI (triethyl (methoxymethyl) phosphonium bis (trifluoromethylsufonyl) imide)

透明基板1は、光が透過しやすい材質と形状のものであれば特に限定されるものではなく、種々の基板材料を用いることができるが、特に可視光の透過率が高い基板材料を用いることが好ましい。また、色素増感光電変換素子に外部から侵入しようとする水分やガスを阻止する遮断性能が高く、また、耐溶剤性や耐候性に優れている材料が好ましい。具体的には、透明基板1の材料としては、石英やガラスなどの透明無機材料や、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタラート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフッ化ビニリデン、アセチルセルロース、ブロム化フェノキシ、アラミド類、ポリイミド類、ポリスチレン類、ポリアリレート類、ポリスルホン類、ポリオレフィン類などの透明プラスチックが挙げられる。透明基板1の厚さは特に制限されず、光の透過率や、光電変換素子内外を遮断する性能を勘案して、適宜選択することができる。   The transparent substrate 1 is not particularly limited as long as it has a material and a shape that easily transmit light, and various substrate materials can be used, but a substrate material that has a particularly high visible light transmittance is used. Is preferred. In addition, a material having a high blocking performance for blocking moisture and gas from entering the dye-sensitized photoelectric conversion element from the outside, and excellent in solvent resistance and weather resistance is preferable. Specifically, as the material of the transparent substrate 1, transparent inorganic materials such as quartz and glass, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyphenylene sulfide, polyvinylidene fluoride, acetylcellulose, bromo Examples thereof include transparent plastics such as modified phenoxy, aramids, polyimides, polystyrenes, polyarylates, polysulfones, and polyolefins. The thickness in particular of the transparent substrate 1 is not restrict | limited, It can select suitably considering the light transmittance and the performance which interrupts | blocks the inside and outside of a photoelectric conversion element.

透明基板1上に設けられる透明電極2は、シート抵抗が小さいほど好ましく、具体的には500Ω/□以下であることが好ましく、100Ω/□以下であることがさらに好ましい。透明電極2を形成する材料としては公知の材料を用いることができ、必要に応じて選択される。この透明電極2を形成する材料は、具体的には、インジウム−スズ複合酸化物(ITO)、フッ素がドープされた酸化スズ(IV)SnO2(FTO)、酸化スズ(IV)SnO2、酸化亜鉛(II)ZnO、インジウム−亜鉛複合酸化物(IZO)などが挙げられる。ただし、透明電極2を形成する材料は、これらに限定されるものではなく、二種類以上を組み合わせて用いることもできる。 The transparent electrode 2 provided on the transparent substrate 1 is more preferable as the sheet resistance is smaller, specifically 500Ω / □ or less, more preferably 100Ω / □ or less. A known material can be used as the material for forming the transparent electrode 2 and is selected as necessary. Specifically, the material for forming the transparent electrode 2 is indium-tin composite oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (IV) SnO 2 (FTO), tin oxide (IV) SnO 2 , oxidation Zinc (II) ZnO, indium-zinc composite oxide (IZO), etc. are mentioned. However, the material which forms the transparent electrode 2 is not limited to these, It can also use combining 2 or more types.

多孔質電極3に、式(35)で表される光増感色素に加えて一種または二種以上の他の光増感色素を結合させる場合、その光増感色素は、増感作用を示すものであれば特に制限はなく、有機金属錯体、有機色素、金属・半導体ナノ粒子などを用いることができるが、この多孔質電極3の表面に吸着する酸官能基を有するものが好ましい。この光増感色素は、一般的には、カルボキシ基、リン酸基などを有するものが好ましく、この中でも特にカルボキシ基を有するものが好ましい。光増感色素の具体例を挙げると、例えば、ローダミンB、ローズベンガル、エオシン、エリスロシンなどのキサンテン系色素、メロシアニン、キノシアニン、クリプトシアニンなどのシアニン系色素、フェノサフラニン、カブリブルー、チオシン、メチレンブルーなどの塩基性染料、クロロフィル、亜鉛ポルフィリン、マグネシウムポルフィリンなどのポルフィリン系化合物が挙げられ、その他のものとしてはアゾ色素、フタロシアニン化合物、クマリン系化合物、ピリジン錯化合物、アントラキノン系色素、多環キノン系色素、トリフェニルメタン系色素、インドリン系色素、ペリレン系色素、ポリチオフェンなどのπ共役系高分子やそのモノマーの2量体以上20量体以下、CdS、CdSeなどの量子ドットなどが挙げられる。これらの中でも、リガンド(配位子)がピリジン環またはイミダゾリウム環を含み、Ru、Os、Ir、Pt、Co、FeおよびCuからなる群より選ばれた少なくとも一種類の金属の錯体の色素は量子収率が高く好ましい。特に、シス−ビス(イソチオシアナート)−N,N−ビス(2,2’−ジピリジル−4,4’−ジカルボン酸)−ルテニウム(II)またはトリス(イソチオシアナート)−ルテニウム(II)−2,2' :6' ,2" −ターピリジン−4,4' ,4" −トリカルボン酸を基本骨格とする色素分子は吸収波長域が広く好ましい。ただし、光増感色素は、これらに限定されるものではない。   When the porous electrode 3 is combined with one or two or more other photosensitizing dyes in addition to the photosensitizing dye represented by the formula (35), the photosensitizing dye exhibits a sensitizing action. There is no particular limitation as long as it is an organic metal complex, an organic dye, metal / semiconductor nanoparticles, and the like, and those having an acid functional group adsorbed on the surface of the porous electrode 3 are preferable. In general, the photosensitizing dye preferably has a carboxy group, a phosphoric acid group, and the like, and among them, a dye having a carboxy group is particularly preferable. Specific examples of the photosensitizing dye include, for example, xanthene dyes such as rhodamine B, rose bengal, eosin, erythrosine, cyanine dyes such as merocyanine, quinocyanine, and cryptocyanine, phenosafranine, fog blue, thiocin, and methylene blue. Basic dyes, porphyrin compounds such as chlorophyll, zinc porphyrin, magnesium porphyrin, and others include azo dyes, phthalocyanine compounds, coumarin compounds, pyridine complex compounds, anthraquinone dyes, polycyclic quinone dyes, Examples thereof include π-conjugated polymers such as triphenylmethane dyes, indoline dyes, perylene dyes, polythiophenes, and dimers to 20-mers of monomers, and quantum dots such as CdS and CdSe. Among these, the ligand (ligand) includes a pyridine ring or an imidazolium ring, and a dye of at least one metal complex selected from the group consisting of Ru, Os, Ir, Pt, Co, Fe, and Cu is High quantum yield is preferable. In particular, cis-bis (isothiocyanato) -N, N-bis (2,2′-dipyridyl-4,4′-dicarboxylic acid) -ruthenium (II) or tris (isothiocyanato) -ruthenium (II) — A dye molecule having 2,2 ': 6', 2 "-terpyridine-4,4 ', 4" -tricarboxylic acid as a basic skeleton has a wide absorption wavelength range and is preferable. However, the photosensitizing dye is not limited to these.

光増感色素の多孔質電極3への吸着方法に特に制限はないが、上記の光増感色素を例えばアルコール類、ニトリル類、ニトロメタン、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ジメチルスルホキシド、アミド類、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、3−メチルオキサゾリジノン、エステル類、炭酸エステル類、ケトン類、炭化水素、水などの溶媒に溶解させ、これに多孔質電極3を浸漬したり、光増感色素を含む溶液を多孔質電極3上に塗布したりすることができる。また、光増感色素の分子同士の会合を低減する目的でデオキシコール酸などを添加してもよい。必要に応じて紫外線吸収剤を併用することもできる。   The method for adsorbing the photosensitizing dye to the porous electrode 3 is not particularly limited. For example, the photosensitizing dye may be an alcohol, nitrile, nitromethane, halogenated hydrocarbon, ether, dimethyl sulfoxide, amide, It is dissolved in a solvent such as N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone, 3-methyloxazolidinone, esters, carbonates, ketones, hydrocarbons, water, and the porous electrode 3 is immersed in the solution. A solution containing a photosensitizing dye can be applied onto the porous electrode 3. Further, deoxycholic acid or the like may be added for the purpose of reducing association between molecules of the photosensitizing dye. If necessary, an ultraviolet absorber can be used in combination.

多孔質電極3に光増感色素を吸着させた後に、過剰に吸着した光増感色素の除去を促進する目的で、アミン類を用いて多孔質電極3の表面を処理してもよい。アミン類の例としてはピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ポリビニルピリジンなどが挙げられ、これらが液体の場合はそのまま用いてもよいし、有機溶媒に溶解して用いてもよい。   After the photosensitizing dye is adsorbed on the porous electrode 3, the surface of the porous electrode 3 may be treated with amines for the purpose of promoting the removal of the excessively adsorbed photosensitizing dye. Examples of amines include pyridine, 4-tert-butylpyridine, polyvinylpyridine, and the like. When these are liquid, they may be used as they are, or may be used after being dissolved in an organic solvent.

対極6の材料としては、導電性物質であれば任意のものを用いることができるが、絶縁性材料の電解質層7に面している側に導電層が形成されていれば、これも用いることが可能である。対極6の材料としては、電気化学的に安定な材料を用いることが好ましく、具体的には、白金、金、カーボン、導電性ポリマーなどを用いることが望ましい。   Any material can be used as the material for the counter electrode 6 as long as it is a conductive substance. However, if a conductive layer is formed on the side facing the electrolyte layer 7 of the insulating material, this can also be used. Is possible. As the material of the counter electrode 6, it is preferable to use an electrochemically stable material. Specifically, it is desirable to use platinum, gold, carbon, a conductive polymer, or the like.

また、対極6での還元反応に対する触媒作用を向上させるために、電解質層7に接している対極6の表面は、微細構造が形成され、実表面積が増大するように形成されていることが好ましい。例えば、対極6の表面は、白金であれば白金黒の状態に、カーボンであれば多孔質カーボンの状態に形成されていることが好ましい。白金黒は、白金の陽極酸化法や塩化白金酸処理などによって、また多孔質カーボンは、カーボン微粒子の焼結や有機ポリマーの焼成などの方法によって形成することができる。   Further, in order to improve the catalytic action for the reduction reaction at the counter electrode 6, it is preferable that the surface of the counter electrode 6 in contact with the electrolyte layer 7 is formed so that a fine structure is formed and the actual surface area is increased. . For example, the surface of the counter electrode 6 is preferably formed in a platinum black state if it is platinum, or in a porous carbon state if it is carbon. Platinum black can be formed by anodization of platinum or chloroplatinic acid treatment, and porous carbon can be formed by a method such as sintering of carbon fine particles or firing of an organic polymer.

対極6は対向基板4の一主面に形成された導電層5上に形成されているが、これに限定されるものではない。対向基板4の材料としては、不透明なガラス、プラスチック、セラミック、金属などを用いてもよいし、透明材料、例えば透明なガラスやプラスチックなどを用いてもよい。導電層5としては、透明電極2と同様なものを用いることができるほか、不透明な導電材料により形成されたものを用いることもできる。   The counter electrode 6 is formed on the conductive layer 5 formed on one main surface of the counter substrate 4, but is not limited thereto. As the material of the counter substrate 4, opaque glass, plastic, ceramic, metal, or the like may be used, or a transparent material such as transparent glass or plastic may be used. As the conductive layer 5, the same material as that of the transparent electrode 2 can be used, and one formed of an opaque conductive material can also be used.

封止材8の材料としては、耐光性、絶縁性、防湿性などを備えた材料を用いることが好ましい。封止材の材料の具体例を挙げると、エポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂、アクリル樹脂、ポリイソブチレン樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート) 、アイオノマー樹脂、セラミック、各種熱融着フィルムなどである。   As a material of the sealing material 8, it is preferable to use a material having light resistance, insulation, moisture resistance, and the like. Specific examples of the material for the sealing material include epoxy resin, ultraviolet curable resin, acrylic resin, polyisobutylene resin, EVA (ethylene vinyl acetate), ionomer resin, ceramic, and various heat-sealing films.

[色素増感光電変換素子の製造方法]
次に、この色素増感光電変換素子の製造方法について説明する。
まず、透明基板1の一主面にスパッタリング法などにより透明導電層を形成して透明電極2を形成する。
[Method for producing dye-sensitized photoelectric conversion element]
Next, the manufacturing method of this dye-sensitized photoelectric conversion element is demonstrated.
First, the transparent electrode 2 is formed by forming a transparent conductive layer on one main surface of the transparent substrate 1 by sputtering or the like.

次に、透明基板1の透明電極2上に多孔質電極3を形成する。この多孔質電極3の形成方法に特に制限はないが、物性、利便性、製造コストなどを考慮した場合、湿式製膜法を用いるのが好ましい。湿式製膜法では、半導体微粒子の粉末あるいはゾルを水などの溶媒に均一に分散させたペースト状の分散液を調製し、この分散液を透明基板1の透明電極2上に塗布または印刷する方法が好ましい。分散液の塗布方法または印刷方法に特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法などを用いることができる。また、印刷方法としては、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凹版印刷法、ゴム版印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。   Next, the porous electrode 3 is formed on the transparent electrode 2 of the transparent substrate 1. The method for forming the porous electrode 3 is not particularly limited, but in consideration of physical properties, convenience, production cost, etc., it is preferable to use a wet film forming method. In the wet film forming method, a paste-form dispersion liquid in which semiconductor fine particle powder or sol is uniformly dispersed in a solvent such as water is prepared, and this dispersion liquid is applied or printed on the transparent electrode 2 of the transparent substrate 1. Is preferred. There is no restriction | limiting in particular in the application method or printing method of a dispersion liquid, A well-known method can be used. Specifically, as a coating method, for example, a dipping method, a spray method, a wire bar method, a spin coating method, a roller coating method, a blade coating method, a gravure coating method, or the like can be used. Moreover, as a printing method, a relief printing method, an offset printing method, a gravure printing method, an intaglio printing method, a rubber plate printing method, a screen printing method, etc. can be used.

半導体微粒子の材料としてアナターゼ型TiO2を用いる場合、このアナターゼ型TiO2は、粉末状、ゾル状、またはスラリー状の市販品を用いてもよいし、酸化チタンアルコキシドを加水分解するなどの公知の方法によって所定の粒径のものを形成してもよい。市販の粉末を使用する際には粒子の二次凝集を解消することが好ましく、ペースト状分散液の調製時に、乳鉢やボールミルなどを使用して粒子の粉砕を行うことが好ましい。このとき、二次凝集が解消された粒子が再度凝集するのを防ぐために、アセチルアセトン、塩酸、硝酸、界面活性剤、キレート剤などをペースト状分散液に添加することができる。また、ペースト状分散液の粘性を増すために、ポリエチレンオキシドやポリビニルアルコールなどの高分子、あるいはセルロース系の増粘剤などの各種増粘剤をペースト状分散液に添加することもできる。 When anatase-type TiO 2 is used as the material for the semiconductor fine particles, this anatase-type TiO 2 may be a commercially available product in the form of powder, sol, or slurry, or is known such as hydrolyzing titanium oxide alkoxide. A material having a predetermined particle diameter may be formed by a method. When using a commercially available powder, it is preferable to eliminate secondary agglomeration of the particles, and it is preferable to pulverize the particles using a mortar, ball mill or the like when preparing the paste-like dispersion. At this time, acetylacetone, hydrochloric acid, nitric acid, a surfactant, a chelating agent, and the like can be added to the paste-like dispersion in order to prevent the particles from which secondary aggregation has been eliminated from aggregating again. In addition, in order to increase the viscosity of the paste-like dispersion, polymers such as polyethylene oxide and polyvinyl alcohol, or various thickeners such as a cellulose-based thickener can be added to the paste-like dispersion.

多孔質電極3は、半導体微粒子を透明電極2上に塗布または印刷した後に、半導体微粒子同士を電気的に接続し、多孔質電極3の機械的強度を向上させ、透明電極2との密着性を向上させるために、焼成することが好ましい。焼成温度の範囲に特に制限はないが、温度を上げ過ぎると、透明電極2の電気抵抗が高くなり、さらには透明電極2が溶融することもあるため、通常は40℃以上700℃以下が好ましく、40℃以上650℃以下がより好ましい。また、焼成時間にも特に制限はないが、通常は10分以上10時間以下程度である。   The porous electrode 3 is formed by applying or printing the semiconductor fine particles on the transparent electrode 2 and then electrically connecting the semiconductor fine particles to improve the mechanical strength of the porous electrode 3, thereby improving the adhesion with the transparent electrode 2. In order to improve, baking is preferable. There is no particular limitation on the range of the firing temperature, but if the temperature is raised too much, the electrical resistance of the transparent electrode 2 increases, and further the transparent electrode 2 may melt. 40 ° C. or higher and 650 ° C. or lower is more preferable. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular in baking time, Usually, it is about 10 minutes or more and 10 hours or less.

焼成後、半導体微粒子の表面積を増加させたり、半導体微粒子間のネッキングを高めたりする目的で、例えば、四塩化チタン水溶液や直径10nm以下の酸化チタン超微粒子ゾルによるディップ処理を行ってもよい。透明電極2を支持する透明基板1としてプラスチック基板を用いる場合には、結着剤を含むペースト状分散液を用いて透明電極2上に多孔質電極3を製膜し、加熱プレスによって透明電極2に圧着することも可能である。   For example, a dip treatment with a titanium tetrachloride aqueous solution or a titanium oxide ultrafine particle sol having a diameter of 10 nm or less may be performed for the purpose of increasing the surface area of the semiconductor fine particles or increasing the necking between the semiconductor fine particles. When a plastic substrate is used as the transparent substrate 1 that supports the transparent electrode 2, the porous electrode 3 is formed on the transparent electrode 2 using a paste-like dispersion containing a binder, and the transparent electrode 2 is heated by pressing. It is also possible to pressure-bond to.

次に、多孔質電極3が形成された透明基板1を、式(35)で表される光増感色素を所定の有機溶媒に溶解した光増感色素溶液中に浸漬することにより、多孔質電極3に光増感色素を結合させる。   Next, the transparent substrate 1 on which the porous electrode 3 is formed is immersed in a photosensitizing dye solution in which the photosensitizing dye represented by the formula (35) is dissolved in a predetermined organic solvent, thereby making the porous substrate 1 porous. A photosensitizing dye is bonded to the electrode 3.

一方、対向基板4の全面に例えばスパッタリング法などにより導電層5を形成した後、この導電層5上に所定の平面形状を有する対極6を形成する。この対極6は、例えば、導電層5の全面に例えばスパッタリング法などにより対極6の材料となる膜を形成した後、この膜をエッチングによりパターニングすることにより形成することができる。   On the other hand, after the conductive layer 5 is formed on the entire surface of the counter substrate 4 by sputtering, for example, a counter electrode 6 having a predetermined planar shape is formed on the conductive layer 5. The counter electrode 6 can be formed, for example, by forming a film to be the material of the counter electrode 6 on the entire surface of the conductive layer 5 by sputtering, for example, and then patterning the film by etching.

次に、透明基板1と対向基板4とを多孔質電極3と対極6とが所定の間隔、例えば1μm以上100μm以下、好ましくは1μm以上50μm以下の間隔をおいて互いに対向するように配置する。そして、透明基板1および対向基板4に封止材8を形成して電解質層7が封入される空間を作り、この空間に例えば透明基板1に予め形成された注液口(図示せず)から電解液を注入し、電解質層7を形成する。その後、この注液口を塞ぐ。
以上により、目的とする色素増感光電変換素子が製造される。
Next, the transparent substrate 1 and the counter substrate 4 are arranged so that the porous electrode 3 and the counter electrode 6 face each other at a predetermined interval, for example, 1 μm to 100 μm, preferably 1 μm to 50 μm. Then, a sealing material 8 is formed on the transparent substrate 1 and the counter substrate 4 to create a space in which the electrolyte layer 7 is enclosed, and a liquid injection port (not shown) previously formed on the transparent substrate 1 is formed in this space, for example. An electrolyte solution is injected to form the electrolyte layer 7. Thereafter, the liquid injection port is closed.
Thus, the target dye-sensitized photoelectric conversion element is manufactured.

[色素増感光電変換素子の動作]
次に、この色素増感光電変換素子の動作について説明する。
この色素増感光電変換素子は、光が入射すると、対極6を正極、透明電極2を負極とする電池として動作する。その原理は次の通りである。なお、ここでは、透明電極2の材料としてFTOを用い、多孔質電極3の材料としてTiO2を用い、レドックス対としてI-/I3 -の酸化還元種を用いることを想定しているが、これに限定されるものではない。また、多孔質電極3に式(35)で表される一種類の光増感色素が結合していることを想定する。
[Operation of dye-sensitized photoelectric conversion element]
Next, the operation of this dye-sensitized photoelectric conversion element will be described.
When light is incident, the dye-sensitized photoelectric conversion element operates as a battery having the counter electrode 6 as a positive electrode and the transparent electrode 2 as a negative electrode. The principle is as follows. Here, it is assumed that FTO is used as the material of the transparent electrode 2, TiO 2 is used as the material of the porous electrode 3, and the redox species of I / I 3 is used as the redox pair. It is not limited to this. Further, it is assumed that one type of photosensitizing dye represented by the formula (35) is bonded to the porous electrode 3.

透明基板1および透明電極2を透過し、多孔質電極3に入射した光子を多孔質電極3に結合した光増感色素が吸収すると、この光増感色素中の電子が基底状態(HOMO)から励起状態(LUMO)へ励起される。こうして励起された電子は、光増感色素と多孔質電極3との間の電気的結合を介して、多孔質電極3を構成するTiO2の伝導帯に引き出され、多孔質電極3を通って透明電極2に到達する。 When a photosensitizing dye that has passed through the transparent substrate 1 and the transparent electrode 2 and has entered the porous electrode 3 and has been bonded to the porous electrode 3 absorbs the photons, the electrons in the photosensitizing dye are released from the ground state (HOMO). Excited to an excited state (LUMO). The electrons thus excited are drawn out to the conduction band of TiO 2 constituting the porous electrode 3 through the electrical coupling between the photosensitizing dye and the porous electrode 3, and pass through the porous electrode 3. It reaches the transparent electrode 2.

一方、電子を失った光増感色素は、電解質層7中の還元剤、例えばI-から下記の反応によって電子を受け取り、電解質層7中に酸化剤、例えばI3 -(I2とI-との結合体)を生成する。
2I-→ I2+ 2e-
2+ I-→ I3 -
On the other hand, the photosensitizing dye that has lost electrons receives electrons from the reducing agent in the electrolyte layer 7, for example, I −, by the following reaction, and the oxidant, for example, I 3 (I 2 and I To form a conjugate).
2I → I 2 + 2e
I 2 + I - → I 3 -

こうして生成された酸化剤は拡散によって対極6に到達し、上記の反応の逆反応によって対極6から電子を受け取り、もとの還元剤に還元される。
3 -→ I2 + I-
2+ 2e-→ 2I-
The oxidant thus generated reaches the counter electrode 6 by diffusion, receives electrons from the counter electrode 6 by the reverse reaction of the above reaction, and is reduced to the original reducing agent.
I 3 - → I 2 + I -
I 2 + 2e - → 2I -

透明電極2から外部回路へ送り出された電子は、外部回路で電気的仕事をした後、対極6に戻る。このようにして、光増感色素にも電解質層7にも何の変化も残さず、光エネルギーが電気エネルギーに変換される。   The electrons sent from the transparent electrode 2 to the external circuit return to the counter electrode 6 after performing electrical work in the external circuit. In this way, light energy is converted into electrical energy without leaving any change in the photosensitizing dye or the electrolyte layer 7.

<実施例2>
色素増感光電変換素子を以下のようにして製造した。
多孔質電極3を形成する際の原料であるTiO2のペースト状分散液は、「色素増感太陽電池の最新技術」(荒川裕則監修、2001年、(株)シーエムシー)を参考にして作製した。すなわち、まず、室温で撹拌しながらチタンイソプロポキシド125mlを0.1Mの硝酸水溶液750mlに徐々に滴下した。滴下後、80℃の恒温槽に移し、8時間撹拌を続けたところ、白濁した半透明のゾル溶液が得られた。このゾル溶液を室温になるまで放冷し、ガラスフィルタでろ過した後、溶媒を加えて溶液の体積を700mlにした。得られたゾル溶液をオートクレーブへ移し、220℃で12時間水熱反応を行わせた後、1時間超音波処理して分散化処理を行った。次に、この溶液をエバポレータを用いて40℃で濃縮し、TiO2の含有量が20wt%になるように調製した。この濃縮ゾル溶液に、TiO2の質量の20%分のポリエチレングリコール(分子量50万)と、TiO2の質量の30%分の粒子直径200nmのアナターゼ型TiO2とを添加し、撹拌脱泡機で均一に混合し、粘性を増加させたTiO2のペースト状分散液を得た。
<Example 2>
A dye-sensitized photoelectric conversion element was produced as follows.
The paste-like dispersion of TiO 2 that is a raw material for forming the porous electrode 3 is referred to “the latest technology of dye-sensitized solar cells” (supervised by Hironori Arakawa, 2001, CMC Co., Ltd.). Produced. That is, first, 125 ml of titanium isopropoxide was gradually added dropwise to 750 ml of 0.1 M nitric acid aqueous solution while stirring at room temperature. After dropping, the mixture was transferred to a constant temperature bath at 80 ° C. and stirring was continued for 8 hours. As a result, a cloudy translucent sol solution was obtained. The sol solution was allowed to cool to room temperature, filtered through a glass filter, and a solvent was added to make the solution volume 700 ml. The obtained sol solution was transferred to an autoclave, subjected to a hydrothermal reaction at 220 ° C. for 12 hours, and then subjected to dispersion treatment by ultrasonic treatment for 1 hour. Next, this solution was concentrated at 40 ° C. using an evaporator to prepare a TiO 2 content of 20 wt%. To the concentrate sol solution was added to 20% content of polyethylene glycol of TiO 2 weight (molecular weight 500,000), 30% of the grain diameter 200nm of TiO 2 by weight and anatase TiO 2, stirring deaerator Were mixed uniformly to obtain a paste-like dispersion of TiO 2 with increased viscosity.

上記のTiO2のペースト状分散液を、透明電極2であるFTO層の上にブレードコーティング法によって塗布し、大きさ5mm×5mm、厚さ200μmの微粒子層を形成した。その後、500℃に30分間保持して、TiO2微粒子をFTO層上に焼結した。焼結されたTiO2膜へ0.1Mの塩化チタン(IV)TiCl4水溶液を滴下し、室温下で15時間保持した後、洗浄し、再び500℃で30分間焼成を行った。この後、紫外光照射装置を用いてTiO2焼結体に紫外光を30分間照射し、このTiO2焼結体に含まれる有機物などの不純物をTiO2の光触媒作用によって酸化分解して除去し、TiO2焼結体の活性を高める処理を行い、多孔質電極3を得た。 The paste dispersion of TiO 2 was applied onto the FTO layer as the transparent electrode 2 by a blade coating method to form a fine particle layer having a size of 5 mm × 5 mm and a thickness of 200 μm. Thereafter, the TiO 2 fine particles were sintered on the FTO layer by holding at 500 ° C. for 30 minutes. A 0.1 M titanium chloride (IV) TiCl 4 aqueous solution was added dropwise to the sintered TiO 2 film, kept at room temperature for 15 hours, washed, and fired again at 500 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the ultraviolet light irradiation apparatus is used to irradiate the TiO 2 sintered body with ultraviolet light for 30 minutes, and impurities such as organic substances contained in the TiO 2 sintered body are oxidatively decomposed and removed by the photocatalytic action of TiO 2. The porous electrode 3 was obtained by performing a treatment for increasing the activity of the TiO 2 sintered body.

光増感色素として、十分に精製した式(35)で表される光増感色素23.8mgを、アセトニトリルとtert−ブタノールとを1:1の体積比で混合した混合溶媒50mlに溶解させ、光増感色素溶液を調製した。   As a photosensitizing dye, 23.8 mg of a sufficiently purified photosensitizing dye represented by formula (35) was dissolved in 50 ml of a mixed solvent in which acetonitrile and tert-butanol were mixed at a volume ratio of 1: 1, A photosensitizing dye solution was prepared.

次に、多孔質電極3をこの光増感色素溶液に室温下で24時間浸漬し、TiO2微粒子表面に光増感色素を保持させた。次に、4−tert−ブチルピリジンのアセトニトリル溶液およびアセトニトリルを順に用いて多孔質電極3を洗浄した後、暗所で溶媒を蒸発させ、乾燥させた。 Next, the porous electrode 3 was immersed in this photosensitizing dye solution at room temperature for 24 hours to hold the photosensitizing dye on the surface of the TiO 2 fine particles. Next, the porous electrode 3 was washed sequentially with an acetonitrile solution of 4-tert-butylpyridine and acetonitrile, and then the solvent was evaporated in the dark and dried.

一方、溶媒としての3−メトキシプロピオニトリル(MPN)に、1.0Mの1−プロピル−3−メチルイミダゾリウムヨーダイド(MPImI)、0.1Mのヨウ素I2、そして添加剤として0.3MのN−ブチルベンズイミダゾールを溶解させ、電解液を調製した。 On the other hand, to 3-methoxypropionitrile (MPN) as a solvent, 1.0 M 1-propyl-3-methylimidazolium iodide (MPImI), 0.1 M iodine I 2 , and 0.3 M as an additive Of N-butylbenzimidazole was dissolved to prepare an electrolytic solution.

対極6は、予め直径0.5mmの注液口が形成されたFTO層の上に厚さ50nmのクロム層および厚さ100nmの白金層を順次スパッタリング法によって積層し、その上に塩化白金酸のイソプロピルアルコール(2−プロパノール)溶液をスプレーコートし、385℃、15分間加熱することにより形成した。   The counter electrode 6 is formed by sequentially depositing a 50 nm-thick chromium layer and a 100 nm-thick platinum layer on a FTO layer, in which a liquid injection port having a diameter of 0.5 mm is formed in advance, by sputtering. An isopropyl alcohol (2-propanol) solution was spray coated and formed by heating at 385 ° C. for 15 minutes.

次に、透明基板1と対向基板4とをそれらの多孔質電極3と対極6とが対向するように配置し、外周を厚さ30μmのアイオノマー樹脂フィルムとアクリル系紫外線硬化樹脂とによって封止した。   Next, the transparent substrate 1 and the counter substrate 4 are arranged so that the porous electrode 3 and the counter electrode 6 face each other, and the outer periphery is sealed with an ionomer resin film having a thickness of 30 μm and an acrylic ultraviolet curable resin. .

次に、上記の電解液を予め準備した色素増感光電変換素子の注液口から送液ポンプを用いて注入し、減圧することで素子内部の気泡を追い出した。こうして電解質層7が形成される。この後、注液口をアイオノマー樹脂フィルム、アクリル樹脂およびガラス基板で封止し、色素増感光電変換素子を完成した。   Next, the electrolyte solution was injected from a liquid injection port of a dye-sensitized photoelectric conversion element prepared in advance using a liquid feed pump, and the pressure was reduced to expel bubbles inside the element. Thus, the electrolyte layer 7 is formed. Thereafter, the liquid inlet was sealed with an ionomer resin film, an acrylic resin, and a glass substrate to complete a dye-sensitized photoelectric conversion element.

以上のように、この第2の実施の形態によれば、多孔質電極3に式(35)で表される電解液などに対して安定な新規な光増感色素を用いていることにより、光増感色素由来のチオシアネートが電解液に混入することがなく、また、電解液中のN−ブチルベンズイミダゾールが減少することも無いので、電解液の経時劣化を防止することができ、Z907などを用いた従来の色素増感光電変換素子に比べて長期間にわたって光電変換効率の低下を防止することができる。また、この優れた色素増感光電変換素子を用いることにより、高性能の電子機器などを実現することができる。   As described above, according to the second embodiment, by using a novel photosensitizing dye that is stable with respect to the electrolytic solution represented by the formula (35) in the porous electrode 3, Since the thiocyanate derived from the photosensitizing dye is not mixed into the electrolytic solution, and the N-butylbenzimidazole in the electrolytic solution is not reduced, deterioration of the electrolytic solution with time can be prevented, such as Z907. As compared with a conventional dye-sensitized photoelectric conversion element using the above, a decrease in photoelectric conversion efficiency can be prevented over a long period of time. Further, by using this excellent dye-sensitized photoelectric conversion element, a high-performance electronic device or the like can be realized.

以上、実施の形態および実施例について具体的に説明したが、本開示は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本開示の技術思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いても良い。
Although the embodiments and examples have been specifically described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications based on the technical idea of the present disclosure are possible. .
For example, the numerical values, structures, configurations, shapes, materials, and the like given in the above-described embodiments and examples are merely examples, and different numerical values, structures, configurations, shapes, materials, etc. are used as necessary. Also good.

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)多孔質電極と対極との間に電解質層が設けられた構造を有し、上記多孔質電極に、少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素が結合した色素増感光電変換素子。
(2)官能基としてカルボキシ基を有する(1)記載の色素増感光電変換素子。
(3)上記光増感色素が、下記式(34)で表され、配位子R3、R4のうち一方は中性配位子であり、もう一方はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである(1)または(2)記載の色素増感光電変換素子。

Figure 2013058424
(4)上記光増感色素の官能基R1、R2が、下記式(2)〜(7)で表される官能基のうちのいずれかである(3)記載の色素増感光電変換素子。
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
(5)上記光増感色素が、下記式(35)で表される光増感色素である(1)〜(4)のいずれか記載の色素増感光電変換素子。
Figure 2013058424
(6)上記光増感色素が、下記式(36)で表され、3つの配位子R5、R6、R7のうち、少なくとも1つは中性配位子であり、残りの配位子はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである(1)または(2)記載の色素増感光電変換素子。
Figure 2013058424
(7)上記光増感色素が、下記式(37)で表される光増感色素である(5)記載の色素増感光電変換素子。
Figure 2013058424
(8)少なくとも1つの光電変換素子を有し、上記光電変換素子が、多孔質電極と対極との間に電解質層が設けられた構造を有し、上記多孔質電極に、少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素が結合した色素増感光電変換素子である電子機器。
(9)官能基としてカルボキシ基を有する(8)記載の電子機器。
(10)上記光増感色素が、下記式(34)で表され、配位子R3、R4のうち、一方は中性配位子であり、もう一方はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである(8)または(9)記載の電子機器。
Figure 2013058424
(11)上記光増感色素の官能基R1、R2が、下記式(2)〜(7)で表される官能基のうちのいずれかである(10)記載の電子機器。
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
(12)上記光増感色素が下記式(35)で表される光増感色素である(11)記載の電子機器。
Figure 2013058424
(13)上記光増感色素が、下記式(36)で表され、
3つの配位子R5、R6、R7のうち、少なくとも1つは中性配位子であり、残りの配位子はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである(8)または(9)記載の電子機器。
Figure 2013058424
(14)上記光増感色素が、下記式(37)で表される光増感色素である(13)記載の電子機器。
Figure 2013058424
(15)少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素。
(16)下記式(34)で表され、
配位子R3、R4のうち、一方は中性配位子であり、もう一方はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである(15)記載の光増感色素。
Figure 2013058424
(17)上記光増感色素の官能基R1、R2が、下記式(2)〜(7)で表される官能基のうちのいずれかである(16)記載の光増感色素。
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
(18)上記光増感色素が、下記式(35)で表される光増感色素である(15)記載の光増感色素。
Figure 2013058424
(19)少なくとも1つの光電変換素子を有し、上記光電変換素子が、多孔質電極と対極との間に電解質層が設けられた構造を有し、上記多孔質電極に、少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素が結合した色素増感光電変換素子である建築物。
(20)上記光電変換素子および/または上記光電変換素子モジュールのうち、少なくとも1つは2枚の透明板の間に挟持されている(19)に記載の建築物。 In addition, this technique can also take the following structures.
(1) A thiocyanate ligand of a polypyridine ruthenium complex having a structure in which an electrolyte layer is provided between a porous electrode and a counter electrode, and having at least one thiocyanate ligand on the porous electrode, A dye-sensitized photoelectric conversion element having a photosensitizing dye formed by substituting at least one with a neutral ligand.
(2) The dye-sensitized photoelectric conversion device according to (1), which has a carboxy group as a functional group.
(3) The photosensitizing dye is represented by the following formula (34), and one of the ligands R3 and R4 is a neutral ligand, and the other is a thiocyanate ligand and a neutral ligand. The dye-sensitized photoelectric conversion element according to (1) or (2), wherein
Figure 2013058424
(4) The dye-sensitized photoelectric conversion element according to (3), wherein the functional groups R1 and R2 of the photosensitizing dye are any one of functional groups represented by the following formulas (2) to (7).
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
(5) The dye-sensitized photoelectric conversion element according to any one of (1) to (4), wherein the photosensitizing dye is a photosensitizing dye represented by the following formula (35).
Figure 2013058424
(6) The photosensitizing dye is represented by the following formula (36), and at least one of the three ligands R5, R6, and R7 is a neutral ligand, and the remaining ligands are The dye-sensitized photoelectric conversion device according to (1) or (2), which is any of a thiocyanate ligand and a neutral ligand.
Figure 2013058424
(7) The dye-sensitized photoelectric conversion element according to (5), wherein the photosensitizing dye is a photosensitizing dye represented by the following formula (37).
Figure 2013058424
(8) having at least one photoelectric conversion element, wherein the photoelectric conversion element has a structure in which an electrolyte layer is provided between a porous electrode and a counter electrode, and at least one thiocyanate is disposed on the porous electrode. An electronic device which is a dye-sensitized photoelectric conversion element to which a photosensitizing dye formed by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having a ligand with a neutral ligand is bound.
(9) The electronic device according to (8), which has a carboxy group as a functional group.
(10) The photosensitizing dye is represented by the following formula (34), and one of the ligands R3 and R4 is a neutral ligand, and the other is a thiocyanate ligand and a neutral coordination. The electronic device according to (8) or (9), which is one of children.
Figure 2013058424
(11) The electronic device according to (10), wherein the functional groups R1 and R2 of the photosensitizing dye are any one of functional groups represented by the following formulas (2) to (7).
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
(12) The electronic device according to (11), wherein the photosensitizing dye is a photosensitizing dye represented by the following formula (35).
Figure 2013058424
(13) The photosensitizing dye is represented by the following formula (36):
Of the three ligands R5, R6, R7, at least one is a neutral ligand and the remaining ligand is either a thiocyanate ligand or a neutral ligand (8) or (9) The electronic device according to (9).
Figure 2013058424
(14) The electronic device according to (13), wherein the photosensitizing dye is a photosensitizing dye represented by the following formula (37).
Figure 2013058424
(15) A photosensitizing dye obtained by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having at least one thiocyanate ligand with a neutral ligand.
(16) It is represented by the following formula (34),
The photosensitizing dye according to (15), wherein one of the ligands R3 and R4 is a neutral ligand, and the other is either a thiocyanate ligand or a neutral ligand.
Figure 2013058424
(17) The photosensitizing dye according to (16), wherein the functional groups R1 and R2 of the photosensitizing dye are any one of functional groups represented by the following formulas (2) to (7).
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
(18) The photosensitizing dye according to (15), wherein the photosensitizing dye is a photosensitizing dye represented by the following formula (35).
Figure 2013058424
(19) having at least one photoelectric conversion element, wherein the photoelectric conversion element has a structure in which an electrolyte layer is provided between a porous electrode and a counter electrode, and at least one thiocyanate is disposed on the porous electrode. A building which is a dye-sensitized photoelectric conversion element to which a photosensitizing dye formed by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having a ligand with a neutral ligand.
(20) The building according to (19), wherein at least one of the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module is sandwiched between two transparent plates.

1…透明基板、2…透明電極、3…多孔質電極、4…対向基板、5…導電層、6…対極、7…電解質層、8…封止材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent substrate, 2 ... Transparent electrode, 3 ... Porous electrode, 4 ... Opposite substrate, 5 ... Conductive layer, 6 ... Counter electrode, 7 ... Electrolyte layer, 8 ... Sealing material.

Claims (20)

多孔質電極と対極との間に電解質層が設けられた構造を有し、
上記多孔質電極に、少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素が結合した色素増感光電変換素子。
It has a structure in which an electrolyte layer is provided between the porous electrode and the counter electrode,
Dye sensitization in which a photosensitizing dye formed by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having at least one thiocyanate ligand with a neutral ligand is bonded to the porous electrode. Photoelectric conversion element.
官能基としてカルボキシ基を有する請求項1記載の色素増感光電変換素子。   The dye-sensitized photoelectric conversion element according to claim 1, which has a carboxy group as a functional group. 上記光増感色素が、下記式(34)で表され、
配位子R3、R4のうち、一方は中性配位子であり、もう一方はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである請求項2記載の色素増感光電変換素子。
Figure 2013058424
The photosensitizing dye is represented by the following formula (34):
3. The dye-sensitized photoelectric conversion element according to claim 2, wherein one of the ligands R3 and R4 is a neutral ligand and the other is either a thiocyanate ligand or a neutral ligand.
Figure 2013058424
上記光増感色素の官能基R1、R2が、下記式(2)〜(7)で表される官能基のうちのいずれかである請求項3記載の色素増感光電変換素子。
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
The dye-sensitized photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the functional groups R1 and R2 of the photosensitizing dye are any one of functional groups represented by the following formulas (2) to (7).
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
上記光増感色素が、下記式(35)で表される光増感色素である請求項4記載の色素増感光電変換素子。
Figure 2013058424
The dye-sensitized photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the photosensitizing dye is a photosensitizing dye represented by the following formula (35).
Figure 2013058424
上記光増感色素が、下記式(36)で表され、
3つの配位子R5、R6、R7のうち、少なくとも1つは中性配位子であり、残りの配位子はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである請求項1記載の色素増感光電変換素子。
Figure 2013058424
The photosensitizing dye is represented by the following formula (36),
2. At least one of the three ligands R5, R6, and R7 is a neutral ligand, and the remaining ligand is either a thiocyanate ligand or a neutral ligand. Dye-sensitized photoelectric conversion element.
Figure 2013058424
上記光増感色素が、下記式(37)で表される光増感色素である請求項6記載の色素増感光電変換素子。
Figure 2013058424
The dye-sensitized photoelectric conversion element according to claim 6, wherein the photosensitizing dye is a photosensitizing dye represented by the following formula (37).
Figure 2013058424
少なくとも1つの光電変換素子を有し、
上記光電変換素子が、
多孔質電極と対極との間に電解質層が設けられた構造を有し、
上記多孔質電極に、少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素が結合した色素増感光電変換素子である電子機器。
Having at least one photoelectric conversion element;
The photoelectric conversion element is
It has a structure in which an electrolyte layer is provided between the porous electrode and the counter electrode,
Dye sensitization in which a photosensitizing dye formed by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having at least one thiocyanate ligand with a neutral ligand is bonded to the porous electrode. An electronic device that is a photoelectric conversion element.
官能基としてカルボキシ基を有する請求項8記載の電子機器。   The electronic device of Claim 8 which has a carboxy group as a functional group. 上記光増感色素が、下記式(34)で表され、
配位子R3、R4のうち、一方は中性配位子であり、もう一方はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである請求項9記載の電子機器。
Figure 2013058424
The photosensitizing dye is represented by the following formula (34):
The electronic device according to claim 9, wherein one of the ligands R3 and R4 is a neutral ligand, and the other is either a thiocyanate ligand or a neutral ligand.
Figure 2013058424
上記光増感色素の官能基R1、R2が、下記式(2)〜(7)で表される官能基のうちのいずれかである請求項10記載の電子機器。
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
The electronic device according to claim 10, wherein the functional groups R1 and R2 of the photosensitizing dye are any one of functional groups represented by the following formulas (2) to (7).
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
上記光増感色素が、下記式(35)で表される光増感色素である請求項11記載の電子機器。
Figure 2013058424
The electronic device according to claim 11, wherein the photosensitizing dye is a photosensitizing dye represented by the following formula (35).
Figure 2013058424
上記光増感色素が、下記式(36)で表され、
3つの配位子R5、R6、R7のうち、少なくとも1つは中性配位子であり、残りの配位子はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである請求項8記載の電子機器。
Figure 2013058424
The photosensitizing dye is represented by the following formula (36),
9. At least one of the three ligands R5, R6, and R7 is a neutral ligand, and the remaining ligand is either a thiocyanate ligand or a neutral ligand. Electronic equipment.
Figure 2013058424
上記光増感色素が、下記式(37)で表される光増感色素である請求項13記載の電子機器。
Figure 2013058424
The electronic device according to claim 13, wherein the photosensitizing dye is a photosensitizing dye represented by the following formula (37).
Figure 2013058424
少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素。   A photosensitizing dye obtained by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having at least one thiocyanate ligand with a neutral ligand. 下記式(34)で表され、
配位子R3、R4のうち、一方は中性配位子であり、もう一方はチオシアネート配位子および中性配位子のいずれかである請求項15記載の光増感色素。
Figure 2013058424
It is represented by the following formula (34),
The photosensitizing dye according to claim 15, wherein one of the ligands R3 and R4 is a neutral ligand, and the other is either a thiocyanate ligand or a neutral ligand.
Figure 2013058424
上記光増感色素の官能基R1、R2が、下記式(2)〜(7)で表される官能基のうちのいずれかである請求項16記載の光増感色素。
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
The photosensitizing dye according to claim 16, wherein the functional groups R1 and R2 of the photosensitizing dye are any one of functional groups represented by the following formulas (2) to (7).
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
Figure 2013058424
上記光増感色素が、下記式(35)で表される光増感色素である請求項17記載の光増感色素。
Figure 2013058424
The photosensitizing dye according to claim 17, wherein the photosensitizing dye is a photosensitizing dye represented by the following formula (35).
Figure 2013058424
少なくとも1つの光電変換素子を有し、
上記光電変換素子が、
多孔質電極と対極との間に電解質層が設けられた構造を有し、
上記多孔質電極に、少なくとも1つのチオシアネート配位子を有するポリピリジンルテニウム錯体のチオシアネート配位子のうち、少なくとも1つを中性配位子で置換してなる光増感色素が結合した色素増感光電変換素子である建築物。
Having at least one photoelectric conversion element;
The photoelectric conversion element is
It has a structure in which an electrolyte layer is provided between the porous electrode and the counter electrode,
Dye sensitization in which a photosensitizing dye formed by substituting at least one of thiocyanate ligands of a polypyridine ruthenium complex having at least one thiocyanate ligand with a neutral ligand is bonded to the porous electrode. A building that is a photoelectric conversion element.
上記光電変換素子および/または上記光電変換素子モジュールのうち、少なくとも1つは2枚の透明板の間に挟持されている請求項19に記載の建築物。   The building according to claim 19, wherein at least one of the photoelectric conversion element and / or the photoelectric conversion element module is sandwiched between two transparent plates.
JP2011196743A 2011-09-09 2011-09-09 Photosensitizing dye, dye sensitized photoelectric conversion element, electronic apparatus and building Abandoned JP2013058424A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011196743A JP2013058424A (en) 2011-09-09 2011-09-09 Photosensitizing dye, dye sensitized photoelectric conversion element, electronic apparatus and building

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011196743A JP2013058424A (en) 2011-09-09 2011-09-09 Photosensitizing dye, dye sensitized photoelectric conversion element, electronic apparatus and building

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013058424A true JP2013058424A (en) 2013-03-28

Family

ID=48134116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011196743A Abandoned JP2013058424A (en) 2011-09-09 2011-09-09 Photosensitizing dye, dye sensitized photoelectric conversion element, electronic apparatus and building

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013058424A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103351332A (en) * 2013-07-22 2013-10-16 聊城大学 Conjugate extension carboxyl dipyridyl ligand and synthetic method and application for ruthenium dye thereof
WO2017169271A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 富士フイルム株式会社 Dye solution for photoelectric conversion element, preparation kit for dye solution, and manufacturing method for photoelectric conversion element

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103351332A (en) * 2013-07-22 2013-10-16 聊城大学 Conjugate extension carboxyl dipyridyl ligand and synthetic method and application for ruthenium dye thereof
CN103351332B (en) * 2013-07-22 2016-01-27 聊城大学 The synthetic method of Conjugate extended carboxyl bipyridine ligand and ruthenium based dye thereof and application
WO2017169271A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 富士フイルム株式会社 Dye solution for photoelectric conversion element, preparation kit for dye solution, and manufacturing method for photoelectric conversion element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5023866B2 (en) Dye-sensitized photoelectric conversion element, method for producing the same, and electronic device
JP5066792B2 (en) Dye-sensitized photoelectric conversion element, method for producing dye-sensitized photoelectric conversion element, photoelectric conversion element module, electronic device, moving object, and power generation system
JP4591131B2 (en) Dye-sensitized photoelectric conversion element, manufacturing method thereof, electronic device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
JP5428555B2 (en) Method for producing dye-sensitized photoelectric conversion element
JP2007234580A (en) Dye sensitized photoelectric conversion device
JP2012195280A (en) Photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion element, electronic device, and building
US20120097251A1 (en) Photoelectric conversion device method for making same and electronic device
JP2011204662A (en) Photoelectric conversion element and method of manufacturing the same, and electronic apparatus
JP4380779B2 (en) Dye-sensitized photoelectric conversion device
JP2012004010A (en) Photoelectric conversion element and its manufacturing method and electronic apparatus
JP2005327515A (en) Photoelectric conversion element and semiconductor electrode
JP6011443B2 (en) Semiconductor layer for dye-sensitized solar cell and electrode member for dye-sensitized solar cell
WO2012086663A1 (en) Dye, dye-sensitized photoelectric conversion element, electronic device, and building
JP2015115110A (en) Method of manufacturing dye-sensitized solar cell, and dye-sensitized solar cell
JP2013058424A (en) Photosensitizing dye, dye sensitized photoelectric conversion element, electronic apparatus and building
JP4929660B2 (en) Dye-sensitized photoelectric conversion element, photoelectric conversion element module, electronic device, moving object, and power generation system
JP2013161660A (en) Photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion element, electronic device, and building
JP2009081074A (en) Dye-sensitized photoelectric transfer element, electrolyte composition, additive for electrolyte, and electronic equipment
JP2012146640A (en) Dye, dye-sensitized photoelectric conversion element, electronic device, and building
JP4877426B2 (en) Dye-sensitized photoelectric conversion element, method for producing dye-sensitized photoelectric conversion element, photoelectric conversion element module, electronic device, moving object, and power generation system
JP2011187425A (en) Dye-sensitized photoelectric conversion device and method for manufacturing the same
JP2012015124A (en) Dye-sensitized photoelectric conversion device, manufacturing method of dye-sensitized photoelectric conversion device, photoelectric conversion device module, electronic apparatus, movable body, and power generation system

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20130308

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140801

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20150401