JP2016143867A - Dye-sensitized solar cell - Google Patents

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正充 佐竹
Masamitsu Satake
正充 佐竹
尚志 星
Hisashi Hoshi
尚志 星
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dye-sensitized solar cell having excellent short-circuit current density and photoelectric conversion efficiency.SOLUTION: The dye-sensitized solar cell includes: a dye which is a non-metal complex organic dye; and a charge transfer layer containing iodine, iodine ions, and a compound represented by the formula below. (Rto Rare O, N, S, halogen, or H that may have a covalent bond with a substituent group selected from an aliphatic hydrocarbon residue, an aromatic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue of C1 to 10 that may have a substituent group such as alkoxy, amide, alkyl, nitro, and a H atom.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、優れた短絡電流密度及び光電変換効率を実現可能な、色素増感太陽電池に関するものである。   The present invention relates to a dye-sensitized solar cell capable of realizing an excellent short-circuit current density and photoelectric conversion efficiency.

クリーンなエネルギー源として注目されている太陽電池は、近年、一般の住宅にも利用されるようになってきた。しかし、未だに充分に普及するには至っていない。その理由の一つとして、太陽電池そのものの性能が充分優れているとは言い難いためモジュールを大きくせざるを得ないことがある。また、他の理由としては、モジュール製造における生産性が低いため、太陽電池そのものが高価であることが挙げられる。   In recent years, solar cells, which are attracting attention as a clean energy source, have come to be used in ordinary houses. However, it has not yet reached widespread use. One of the reasons is that it is difficult to say that the performance of the solar cell itself is sufficiently excellent, and the module must be enlarged. Another reason is that the solar cell itself is expensive because the productivity in module manufacturing is low.

太陽電池にはいくつかの種類があるが、実用化されている太陽電池の大部分はシリコン太陽電池である。しかし、最近になって注目されるようになり、その実用化を目指して研究されているものに色素増感太陽電池がある。現在の色素増感太陽電池の原型は、1991年にグレッツェル(スイス)らによって開発され、グレッツェルセルとも呼ばれる。その構造は、一方の極となる色素によって増感された酸化物半導体微粒子層を有する導電性支持体(酸化物半導体電極)と、それと対峙するように白金等を配した対極を有する導電性支持体(対向電極)と、両極間に狭持された電荷移動層(レドックス物質を含む電解液等)と、電荷移動層の周囲に配された樹脂等のシール剤からなるのが一般的である。また、色素増感太陽電池の性能は、例えばルテニウム錯体色素を多孔質酸化チタン電極に吸着させることにより、アモルファスシリコン太陽電池並みの光電変換効率を有するまでに至っている(非特許文献1)。しかし、その実用化に向けては未だ多くの課題が残されている。コストが高い前記シリコン太陽電池の代替として色素増感太陽電池の実用化を可能にするためにも、色素増感太陽電池の更なる光電変換効率の向上が望まれている。   There are several types of solar cells, but most of the solar cells in practical use are silicon solar cells. However, recently, a dye-sensitized solar cell has been attracting attention and has been studied for its practical use. The prototype of the present dye-sensitized solar cell was developed by Gretzell (Switzerland) et al. In 1991 and is also called Gretzell cell. Its structure consists of a conductive support (oxide semiconductor electrode) having an oxide semiconductor fine particle layer sensitized by a dye serving as one pole, and a conductive support having a counter electrode arranged with platinum or the like so as to face it. It is generally composed of a body (counter electrode), a charge transfer layer (electrolyte containing a redox substance, etc.) sandwiched between both electrodes, and a sealing agent such as a resin disposed around the charge transfer layer. . Moreover, the performance of a dye-sensitized solar cell has reached the photoelectric conversion efficiency equivalent to an amorphous silicon solar cell by adsorb | sucking a ruthenium complex pigment | dye to a porous titanium oxide electrode, for example (nonpatent literature 1). However, many problems still remain for its practical application. In order to enable the practical use of a dye-sensitized solar cell as an alternative to the high cost silicon solar cell, further improvement in photoelectric conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell is desired.

色素増感太陽電池の、光電変換効率を左右する増感色素は、金属錯体系色素と非金属錯体系色素の2系統に大別される。近年は、資源的な制約が少なく、分子設計の幅が広い非金属錯体系色素が、盛んに開発されている(非特許文献2)。また、色素増感太陽電池の光電変換効率及び耐久性の双方に関わる電荷移動層には、バランスの良い性能を持つヨウ素系のレドックス対を含んだ電解液が一般的に用いられており、これまでにも色素増感太陽電池の性能向上のために、この電解液に添加剤を加える検討がなされている。例えば、光電変換効率を決定する因子の一つである開放電圧を向上させるために、4−tert―ブチルピリジンを代表とする含窒素化合物を電解液に添加する手法が、広く知られている(非特許文献2)。しかし、これらの含窒素化合物は塩基性が高いため、非金属錯体系色素を増感色素に用いた色素増感太陽電池の電解液中に添加すると、耐久性が大きく低下してしまう。また、金属錯体系色素を増感色素に用いた色素増感太陽電池で、電解液中に該金属錯体が有する配位子と同種の化合物を添加した色素増感太陽電池等も報告されているが、これらの効果は非金属錯体系色素を増感色素に用いた色素増感太陽電池では得る事ができない(特許文献1)。さらに、ヨウ素、ピリジン及びアセチルアセトンからなる新規のレドックス系等も提案されているが、ピリジンが塩基性を有するため、前述の通り非金属錯体系色素を増感色素に用いた色素増感太陽電池では適用が難しい(非特許文献3)。
以上のように、非金属錯体系色素及びヨウ素系レドックスを含む電解液を構成部材に持つ色素増感太陽電池は、その実用化に向けて多く期待がされているものの、その性能向上の為に有効な電解質の添加剤は、未だ限られているのが現状である。
Sensitizing dyes that influence the photoelectric conversion efficiency of dye-sensitized solar cells are roughly classified into two systems, metal complex dyes and nonmetal complex dyes. In recent years, non-metallic complex dyes with few resource constraints and a wide range of molecular designs have been actively developed (Non-patent Document 2). In addition, an electrolyte solution containing an iodine-based redox pair having a well-balanced performance is generally used for a charge transfer layer related to both photoelectric conversion efficiency and durability of a dye-sensitized solar cell. In order to improve the performance of dye-sensitized solar cells, studies have been made to add additives to this electrolyte solution. For example, a technique of adding a nitrogen-containing compound typified by 4-tert-butylpyridine to an electrolyte in order to improve the open-circuit voltage, which is one of the factors that determine photoelectric conversion efficiency, is widely known ( Non-patent document 2). However, since these nitrogen-containing compounds are highly basic, if a nonmetal complex dye is added to the electrolyte of a dye-sensitized solar cell using the sensitizing dye, the durability is greatly reduced. In addition, a dye-sensitized solar cell using a metal complex dye as a sensitizing dye, and a dye-sensitized solar cell in which a compound of the same type as the ligand of the metal complex is added to the electrolyte have been reported. However, these effects cannot be obtained in a dye-sensitized solar cell using a non-metal complex dye as a sensitizing dye (Patent Document 1). In addition, a new redox system composed of iodine, pyridine and acetylacetone has been proposed. However, since pyridine has basicity, in a dye-sensitized solar cell using a nonmetal complex dye as a sensitizing dye as described above, It is difficult to apply (Non Patent Literature 3).
As described above, although dye-sensitized solar cells having electrolytes containing non-metal complex dyes and iodine-based redox as constituent members are highly expected for their practical use, in order to improve their performance At present, effective electrolyte additives are still limited.

日本国特許第4210054号公報Japanese Patent No. 4210054

Nature,第353巻,第737〜740頁,1991年Nature, 353, 737-740, 1991. Chemical Reviews,第110巻,第11号,第6595〜6663頁,2010年Chemical Reviews, Vol. 110, No. 11, pp. 6595-6663, 2010 Electrochemistry Communications,第9巻,第1735〜1738頁,2007年Electrochemistry Communications, Vol. 9, 1735-1738, 2007

本発明の目的は、優れた短絡電流密度及び光電変換効率を実現可能な、非金属錯体系色素を用いた色素増感太陽電池を提供することである。   An object of the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell using a non-metal complex dye that can realize an excellent short-circuit current density and photoelectric conversion efficiency.

本発明者らは、前記した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、増感色素に非金属錯体色素を用い、かつ電荷移動層にヨウ素、ヨウ素イオン及び式(1)で表される化合物を含む電解液を用いた色素増感太陽電池が、短絡電流密度及び光電変換効率に優れることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have used a nonmetallic complex dye as a sensitizing dye, and iodine, iodine ion and a compound represented by formula (1) in a charge transfer layer. It has been found that a dye-sensitized solar cell using an electrolyte solution containing is excellent in short-circuit current density and photoelectric conversion efficiency.

即ち本発明は、
(1)色素によって増感された半導体含有層を有する第一の導電性支持体、該半導体含有層と対向電極とが所定の間隔で対向する位置に設けられた対向電極を有する第二の導電性支持体、第一及び第二の導電性支持体の間隙に挟持された電荷移動層、並びに電荷移動層をシールするために第一及び第二の導電性支持体の周辺部に設けられたシール剤を含む色素増感太陽電池であって、該色素が非金属錯体系の有機色素であり、かつ該電荷移動層が、ヨウ素、ヨウ素イオン及び下記式(1)で表される化合物を含有する電解液である色素増感太陽電池、
That is, the present invention
(1) a first conductive support having a semiconductor-containing layer sensitized by a dye, and a second conductive having a counter electrode provided at a position where the semiconductor-containing layer and the counter electrode face each other at a predetermined interval A conductive support, a charge transfer layer sandwiched between the first and second conductive supports, and a peripheral portion of the first and second conductive supports for sealing the charge transfer layer. A dye-sensitized solar cell including a sealant, wherein the dye is a non-metallic complex organic dye, and the charge transfer layer contains iodine, iodine ions, and a compound represented by the following formula (1) A dye-sensitized solar cell that is an electrolyte solution,

Figure 2016143867
(式中、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基及びスルホニル基からなる群より選ばれる一種以上の置換基を有していてもよい炭素数1〜10の脂肪族炭化水素残基、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基及びスルホニル基からなる群より選ばれる一種以上の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素残基、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基及びスルホニル基からなる群より選ばれる一種以上の置換基を有していてもよい複素環残基、前記脂肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基、複素環残基及び水素原子からなる群より選ばれる一種以上の置換基と共有結合を有していてもよい酸素原子、前記脂肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基、複素環残基及び水素原子からなる群より選ばれる一種以上の置換基と共有結合を有していてもよい窒素原子、前記脂肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基、複素環残基及び水素原子からなる群より選ばれる一種以上の置換基と共有結合を有していてもよい硫黄原子、ハロゲン原子若しくは水素原子を表す。また、R、R、R及びRから選択される任意の2者で結合して環を形成してもよい。)
(2)式(1)で表される化合物がβジケトン、βケトエステル及びβケトアミドからなる群から選ばれる一種又は二種以上である前項(1)に記載の色素増感太陽電池、
(3)式(1)で表される化合物の電荷移動層中の含有量が0.01〜5Mである前項(1)又は(2)に記載の色素増感太陽電池、
(4)含硫化合物を電荷移動層中に含有する前項(1)乃至(3)の何れか一項に記載の色素増感太陽電池、
(5)電荷移動層中に含有する含硫化合物が、チオシアネート、チオエステル結合を有する化合物のいずれかである前項(4)に記載の色素増感太陽電池、
(6)シール剤が、エポキシ樹脂系シール剤である前項(1)乃至(5)のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池、
(7)半導体含有層の半導体が、微粒子状の酸化チタン又は微粒子状の複合酸化チタンである前項(1)乃至(6)のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池、
(8)非金属錯体系の有機色素が、下記式(2)
Figure 2016143867
Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group or aryl group , A cyano group, an isocyano group, a nitro group, a nitroso group, a hydroxyl group, a phosphate ester group, a sulfinyl group, and a sulfonyl group, which may have one or more substituents selected from the group consisting of 1 to 10 carbon atoms Aliphatic hydrocarbon residue, halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, cyano group, isocyano group, nitro group, nitroso group, hydroxyl It may have one or more substituents selected from the group consisting of a group, a phosphate ester group, a sulfinyl group and a sulfonyl group. Aromatic hydrocarbon residue, halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, cyano group, isocyano group, nitro group, nitroso group, hydroxyl A heterocyclic residue which may have one or more substituents selected from the group consisting of a group, a phosphate ester group, a sulfinyl group and a sulfonyl group, the aliphatic hydrocarbon residue, the aromatic hydrocarbon residue, An oxygen atom which may have a covalent bond with one or more substituents selected from the group consisting of a heterocyclic residue and a hydrogen atom, the aliphatic hydrocarbon residue, an aromatic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue And a nitrogen atom which may have a covalent bond with one or more substituents selected from the group consisting of hydrogen atoms, the aliphatic hydrocarbon residues, aromatic hydrocarbon residues, heterocyclic residues and water One or more substituents covalently bonded may have a sulfur atom selected from the group consisting of atoms, a halogen atom or a hydrogen atom. In addition, selected from R 1, R 2, R 3 and R 4 Any two of them may combine to form a ring.)
(2) The dye-sensitized solar cell according to item (1), wherein the compound represented by the formula (1) is one or more selected from the group consisting of β-diketone, β-ketoester, and β-ketoamide,
(3) The dye-sensitized solar cell according to (1) or (2), wherein the content of the compound represented by formula (1) in the charge transfer layer is 0.01 to 5M,
(4) The dye-sensitized solar cell according to any one of (1) to (3), wherein the sulfur-containing compound is contained in the charge transfer layer,
(5) The dye-sensitized solar cell according to (4), wherein the sulfur-containing compound contained in the charge transfer layer is any one of thiocyanate and a compound having a thioester bond,
(6) The dye-sensitized solar cell according to any one of (1) to (5), wherein the sealant is an epoxy resin sealant;
(7) The dye-sensitized solar cell according to any one of (1) to (6), wherein the semiconductor of the semiconductor-containing layer is particulate titanium oxide or particulate composite titanium oxide.
(8) A non-metallic complex organic dye is represented by the following formula (2)

Figure 2016143867
(式中、A及びAはそれぞれ独立にカルボキシル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ニトロ基、環式炭化水素残基、複素環残基、アミノ基、ヒドロキシル基、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。Xは芳香族炭化水素残基、複素環残基又はアミノ基を表す。nは1〜6の整数を表す。また、nが2以上で、A及びAが複数存在する場合、それぞれのA及びそれぞれのAは互いに独立に同じ又は異なってもよい前記の基を表す。また、A若しくはAが複数存在する場合にはそれぞれのA、A若しくはAが複数存在する場合にはそれぞれのA及びXの中の2者は結合して環を形成してもよい。)
で表される構造を有する(1)乃至(7)のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池、
(9)式(2)におけるAが、シアノ基又はカルボキシル基である前項(8)に記載の色素増感太陽電池、
(10)式(2)におけるXが、トリフェニルアミン誘導体を有する(ポリ)エテニル基又は(ポリ)チオフェニル基である前項(8)又は(9)に記載の色素増感太陽電池、
に関する。
Figure 2016143867
(In the formula, A 1 and A 2 are each independently a carboxyl group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a nitro group, a cyclic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue, an amino group, a hydroxyl group, a hydrogen atom, Represents a halogen atom or an alkyl group, X represents an aromatic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue or an amino group, n represents an integer of 1 to 6, and n is 2 or more, and A 1 and A 2 When a plurality of A 1 s are present, each A 1 and each A 2 each independently represent the same or different group, and when a plurality of A 1 or A 1 are present, each A 1 , When two or more of A 2 or A 2 are present, two of each A 2 and X may combine to form a ring.)
The dye-sensitized solar cell according to any one of (1) to (7), which has a structure represented by:
(9) The dye-sensitized solar cell according to (8), wherein A 1 in formula (2) is a cyano group or a carboxyl group,
(10) The dye-sensitized solar cell according to item (8) or (9), wherein X in formula (2) is a (poly) ethenyl group or (poly) thiophenyl group having a triphenylamine derivative;
About.

本発明の色素増感太陽電池は、資源的な制約が少なく分子設計の幅が広い非金属錯体系の有機色素を用いた色素増感太陽電池であり、高い短絡電流密度を得ることができるため、優れた光電変換効率を有する。   The dye-sensitized solar cell of the present invention is a dye-sensitized solar cell using a non-metallic complex-based organic dye with less resource constraints and a wide molecular design range, and can obtain a high short-circuit current density. Have excellent photoelectric conversion efficiency.

本発明の色素増感太陽電池の構造を説明する要部断面模式図Cross-sectional schematic diagram of relevant parts for explaining the structure of the dye-sensitized solar cell of the present invention

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の色素増感太陽電池は、色素によって増感された半導体含有層を有する第一の導電性支持体、該半導体含有層と対向電極とが所定の間隔で対向する位置に設けられた対向電極を有する第二の導電性支持体、第一及び第二の導電性支持体の間隙に挟持された電荷移動層、並びに電荷移動層をシールするために第一及び第二の導電性支持体の周辺部に設けられたシール剤を含む色素増感太陽電池であって、該色素が非金属錯体系の有機色素であり、更に該電荷移動層が、ヨウ素、ヨウ素イオン及び式(1)で表される化合物を含有する化合物を含む電解液であることを特徴とする。
The present invention is described in detail below.
The dye-sensitized solar cell of the present invention includes a first conductive support having a semiconductor-containing layer sensitized with a dye, and a counter provided at a position where the semiconductor-containing layer and the counter electrode face each other at a predetermined interval. Second conductive support having electrodes, charge transfer layer sandwiched between gaps of first and second conductive support, and first and second conductive supports for sealing charge transfer layer A dye-sensitized solar cell including a sealing agent provided in the periphery of the organic dye, wherein the dye is a non-metallic complex organic dye, and the charge transfer layer further comprises iodine, iodine ion, and formula (1) It is electrolyte solution containing the compound containing the compound represented.

本発明の色素増感太陽電池は、色素によって増感された半導体含有層を有する第一の導電性支持体を有する。
導電性支持体としては、例えばFTO(フッ素ドープ酸化スズ)、ATO(アンチモンドープ酸化スズ)、ITO(インジウムドープ酸化スズ)に代表される導電性物質を、ガラス、プラスチック、ポリマーフィルム、石英、シリコン等の基板の表面に薄膜化させたものが用いられる。基板の厚みは、通常0.01〜10mmであり、その形状はフィルム状から板状まで様々な態様を取り得るが、第一及び第二の導電性支持体のうち少なくとも一方には、光透過性のある基板が用いられる。導電性支持体の抵抗値は通常1000Ω/cm2以下、好ましくは100Ω/cm2以下である。
The dye-sensitized solar cell of the present invention has a first conductive support having a semiconductor-containing layer sensitized with a dye.
Examples of the conductive support include conductive materials typified by FTO (fluorine-doped tin oxide), ATO (antimony-doped tin oxide), and ITO (indium-doped tin oxide), glass, plastic, polymer film, quartz, silicon, and the like. A thin film on the surface of the substrate is used. The thickness of the substrate is usually 0.01 to 10 mm, and the shape can take various forms from a film shape to a plate shape, but at least one of the first and second conductive supports has a light transmission property. A compatible substrate is used. The resistance value of the conductive support is usually 1000Ω / cm 2 or less, preferably 100Ω / cm 2 or less.

半導体含有層の調製に用いられる酸化物半導体としては、金属カルコゲニドの微粒子が好ましく、その具体例としてはTi、Zn、Sn、Nb、W、In、Zr、Y、La、Ta等の遷移金属の酸化物、Alの酸化物、Siの酸化物、StTiO、CaTiO、BaTiO等のペロブスカイト型酸化物が挙げられる。これらの中でTiO、ZnO、SnOが特に好ましい。また、これらは混合して用いてもよく、SnO−ZnO混合系が好ましい例として挙げられる。混合系の場合は微粒子の状態で混合したり、以下に述べるスラリーもしくはペースト状態で混合したり、各成分を層状に重ねて用いてもよい。ここで用いる酸化物半導体の一次粒径は通常1〜200nm、好ましくは1〜50nmである。また、色素増感太陽電池の開放電圧や変換効率を向上させる目的で、酸化物半導体として、例えば国際公開特許WO2006/080384号公報に記載されている、チタンとマグネシウム、カルシウム、ジルコニウム、ストロンチウム等の非チタン金属等とを混合して作製した複合酸化物半導体を用いることも可能である。 The oxide semiconductor used for the preparation of the semiconductor-containing layer is preferably metal chalcogenide fine particles, and specific examples thereof include transition metals such as Ti, Zn, Sn, Nb, W, In, Zr, Y, La, and Ta. Examples thereof include oxides, Al oxides, Si oxides, and perovskite oxides such as StTiO 3 , CaTiO 3 , and BaTiO 3 . Of these, TiO 2 , ZnO, and SnO 2 are particularly preferable. These may be used as a mixture, and a preferred example is a SnO 2 —ZnO mixed system. In the case of a mixed system, they may be mixed in the form of fine particles, mixed in a slurry or paste state described below, or the components may be used in layers. The primary particle size of the oxide semiconductor used here is usually 1 to 200 nm, preferably 1 to 50 nm. Further, for the purpose of improving the open circuit voltage and conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell, as an oxide semiconductor, for example, titanium and magnesium, calcium, zirconium, strontium, etc. described in International Publication No. WO2006 / 080384 are disclosed. A composite oxide semiconductor manufactured by mixing non-titanium metal or the like can also be used.

本発明の色素増感太陽電池に用いる増感色素としては、半導体含有層を構成する半導体微粒子と相まって光吸収を増感させる作用を有する非金属錯体系の有機色素であれば特に限定されず、単独の色素を用いてもよく、また数種類の色素を任意の割合で混合して用いてもよい。混合して用いる場合は、吸収波長領域の異なる色素同士を混合することにより、幅広い吸収波長を用いることが出来るため、変換効率の高い太陽電池が得られる。   The sensitizing dye used in the dye-sensitized solar cell of the present invention is not particularly limited as long as it is a non-metallic complex organic dye having an action of sensitizing light absorption in combination with semiconductor fine particles constituting the semiconductor-containing layer, A single dye may be used, or several kinds of dyes may be mixed and used in an arbitrary ratio. When mixed and used, a wide absorption wavelength can be used by mixing dyes having different absorption wavelength regions, so that a solar cell with high conversion efficiency can be obtained.

非金属錯体系の有機色素の具体例としては、シアニン系、メロシアニン系、オキソノール系、トリフェニルメタン系、国際公開特許WO2002/011213号公報に記載のアクリル酸系色素、国際公開特許WO2006/126538号公報に記載のピラゾロン系メチン色素等のメチン系色素や、キサンテン系、アゾ系、アンスラキノン系、ペリレン系、インジゴ系、アクリジン系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、フェニルキサンテン系、中心金属を有しないフタロシアニン系、中心金属を有しないポルフィリン系等の色素が挙げられる。これらの中でも、日本国特許第3731752号公報、特開2002−334729号公報、特開2002−512729号公報、特開2003−007358号公報、特開2003−017146号公報、特開2003−059547号公報、特開2003−086257号公報、特開2003−115333号公報、特開2003−132965号公報、特開2003−142172号公報、特開2003−151649号公報、特開2003−157915号公報、特開2003−282165号公報、特開2004−014175号公報、特開2004−022222号公報、特開2004−022387号公報、特開2004−227825号公報、特開2005−005026号公報、特開2005−019130公報、特開2005−135656号公報、特開2006−079898号公報、特開2006−134649号公報、特開2007−149570号公報、特開2008−021496号公報、特開2010−146864号公報、国際公開特許WO2002/001667号公報、国際公開特許WO2002/011213号公報、国際公開特許WO2002/071530号公報、国際公開特許WO2004/082061号公報、国際公開特許WO2006/082061号公報、国際公開特許WO2006/126538号公報、国際公開特許WO2007/100033号公報、国際公開特許WO2009/020098号公報、国際公開特許WO2010/021378号公報等に記載の色素であることが好ましく、中でもメロシアニンやアクリル酸系等のメチン系色素等であることがより好ましい。   Specific examples of non-metallic complex organic dyes include cyanine-based, merocyanine-based, oxonol-based, triphenylmethane-based, acrylic acid-based dyes described in International Publication No. WO2002 / 011213, and International Publication No. WO2006 / 126538. Methine dyes such as pyrazolone methine dyes described in the publication, xanthene, azo, anthraquinone, perylene, indigo, acridine, indigo, quinone, coumarin, phenylxanthene, and central metals Examples thereof include phthalocyanine-based pigments that do not have, and porphyrin-based pigments that do not have a central metal. Among these, Japanese Patent No. 3731852, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-334729, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-512729, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-007358, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-171146, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-059547. JP, 2003-086257, JP 2003-115333, JP 2003-132965, JP 2003-142172, JP 2003-151649, JP 2003-157915, JP 2003-282165 A, JP 2004-014175 A, JP 2004-022222 A, JP 2004-022387 A, JP 2004-227825 A, JP 2005-005026 A, JP 2005-019130, JP 2 No. 05-135656, JP-A-2006-079898, JP-A-2006-134649, JP-A-2007-149570, JP-A-2008-021496, JP-A-2010-146864, International Patent Publication WO2002 No./001667, International Publication No. WO2002 / 011213, International Publication No. WO2002 / 071530, International Publication No. WO2004 / 082061, International Publication No. WO2006 / 082061, International Publication No. WO2006 / 126538, The dyes described in International Patent Publication WO2007 / 100033, International Publication Patent WO2009 / 020098, International Publication WO2010 / 021378, etc. are preferred. And more preferably a methine dye or the like of acrylic acid or the like.

これらの増感色素の中でも、本発明の色素増感太陽電池には、下記式(2)で表される色素が、特に好ましく用いられる。   Among these sensitizing dyes, the dye represented by the following formula (2) is particularly preferably used in the dye-sensitized solar cell of the present invention.

Figure 2016143867
Figure 2016143867

本発明において、式(2)で表される色素は、特に断りのない限り、上記式(2)で表されるフリーの酸及びその塩のいずれをも含む意味で用いられるものとする。式(2)で表される色素の塩としては、例えば式(2)中のカルボン酸の部分が、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム又はカルシウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属等との金属塩、若しくはテトラメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム等との4級アンモニウム塩である化合物を挙げることができる。   In the present invention, the dye represented by the formula (2) is used in a meaning including both the free acid represented by the formula (2) and a salt thereof unless otherwise specified. Examples of the salt of the dye represented by the formula (2) include a metal salt in which the carboxylic acid moiety in the formula (2) is an alkali metal or alkaline earth metal such as lithium, sodium, potassium, magnesium or calcium. Or a compound that is a quaternary ammonium salt with tetramethylammonium, tetrabutylammonium, pyridinium, imidazolium, or the like.

式(2)中、A及びAはそれぞれ独立にカルボキシル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ニトロ基、環式炭化水素残基、複素環残基、アミノ基、ヒドロキシル基、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。また、A及びAが複数存在する場合、それぞれのA及びそれぞれのAは互いに独立に同じ又は異なってもよい前記の基を表す。
式(2)におけるA及びAが表すアルコキシカルボニル基が有するアルキル基としては、置換基を有してもよい飽和又は不飽和の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が挙げられ、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基としては、C1〜C36のアルキル基が好ましく、より好ましくは飽和のC1〜C20の直鎖状アルキル基である。環状のものとしては、例えばC3〜C8のシクロアルキル等が挙げられる。
式(2)におけるA及びAが表すアシル基としては、C1〜C10のアルキルカルボニル基、アリールカルボニル基等が挙げられ、好ましくはC1〜C4のアルキルカルボニル基、具体的にはアセチル基、プロピオニル基等が挙げられる。
In formula (2), A 1 and A 2 are each independently a carboxyl group, cyano group, alkoxycarbonyl group, acyl group, nitro group, cyclic hydrocarbon residue, heterocyclic residue, amino group, hydroxyl group, hydrogen An atom, a halogen atom or an alkyl group is represented. When a plurality of A 1 and A 2 are present, each A 1 and each A 2 each independently represent the same group as described above, which may be the same or different.
Examples of the alkyl group included in the alkoxycarbonyl group represented by A 1 and A 2 in Formula (2) include a saturated or unsaturated linear, branched or cyclic alkyl group which may have a substituent. The linear or branched alkyl group is preferably a C1-C36 alkyl group, more preferably a saturated C1-C20 linear alkyl group. As a cyclic thing, C3-C8 cycloalkyl etc. are mentioned, for example.
Examples of the acyl group represented by A 1 and A 2 in Formula (2) include C1-C10 alkylcarbonyl groups, arylcarbonyl groups, etc., preferably C1-C4 alkylcarbonyl groups, specifically acetyl groups, A propionyl group etc. are mentioned.

式(2)におけるA及びAが表す環式炭化水素残基とは、環式炭化水素から1つの水素原子を除いた基を意味し、該環式炭化水素としては、例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスレン環、ピレン環、インデン環、アズレン環、フルオレン環、シクロヘキサン環、シクロペンタン環、シクロヘキセン環、シクロペンテン環、シクロヘキサジエン環、シクロペンタジエン環等が挙げられる。
及びAが表す環式炭化水素残基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、例えばアルキル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、チオシアネート基、イソチオシアナト基、ニトロ基、ニトロシル基、アシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、置換若しくは非置換メルカプト基、置換若しくは非置換アミノ基、置換若しくは非置換アミド基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、スルホ基等が挙げられ、ここでいうアルキル基としては上記したアルコキシカルボニル基が有するアルキル基と同じものが、アシル基としては上記したのと同じものが、またアリール(aryl)基としては、上記した環式炭化水素残基の項で挙げた芳香環から水素原子を除いた基等が挙げられる。アリール基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては上記した環式炭化水素残基が有していてもよい置換基と同じものが挙げられる。ハロゲン原子としては塩素、臭素、ヨウ素等の原子が挙げられる。リン酸エステル基としてはリン酸(C1〜C4)アルキルエステル基等が挙げられる。置換若しくは非置換メルカプト基としてはメルカプト基、アルキルメルカプト基等が挙げられる。置換若しくは非置換アミノ基としてはアミノ基、モノ又はジアルキルアミノ基モノ又はジ芳香族アミノ基等が挙げられ、モノ又はジメチルアミノ基、モノ又はジエチルアミノ基、モノ又はジプロピルアミノ基、モノ又はジフェニルアミノ基並びにモノ又はジベンジルアミノ基等が挙げられる。置換若しくは非置換アミド基としてはアミド基、アルキルアミド基、芳香族アミド基等が挙げられる。アルコキシ基としては、例えばC1〜C10のアルコキシ基等が挙げられる。アルコキシアルキル基としては、例えば(C1〜C10)アルコキシ(C1〜C4)アルキル基等を挙げることができる。アルコキシカルボニル基としては、例えばC1〜C10のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。また、カルボキシル基、スルホ基及びリン酸基等の酸性基はリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等の金属塩やテトラメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム等の4級アンモニウム塩のような塩を形成していても良い。
The cyclic hydrocarbon residue represented by A 1 and A 2 in the formula (2) means a group obtained by removing one hydrogen atom from a cyclic hydrocarbon, and examples of the cyclic hydrocarbon include a benzene ring, Naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, indene ring, azulene ring, fluorene ring, cyclohexane ring, cyclopentane ring, cyclohexene ring, cyclopentene ring, cyclohexadiene ring, cyclopentadiene ring and the like can be mentioned.
The cyclic hydrocarbon residue represented by A 1 and A 2 may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an aryl group, a cyano group, an isocyano group, a thiocyanate group, an isothiocyanato group, a nitro group. Group, nitrosyl group, acyl group, halogen atom, hydroxyl group, phosphate group, phosphate ester group, substituted or unsubstituted mercapto group, substituted or unsubstituted amino group, substituted or unsubstituted amide group, alkoxy group, alkoxyalkyl group Carboxyl group, alkoxycarbonyl group, sulfo group and the like. The alkyl group here is the same as the alkyl group of the alkoxycarbonyl group described above, and the acyl group is the same as described above, and the aryl group is aryl. (Aryl) group includes an aromatic ring to water listed in the above-mentioned cyclic hydrocarbon residue. Group excluding the atom. The aryl group may further have a substituent, and examples of the substituent include the same substituents that the above-described cyclic hydrocarbon residue may have. Examples of the halogen atom include atoms such as chlorine, bromine and iodine. Examples of phosphoric acid ester groups include phosphoric acid (C1-C4) alkyl ester groups. Examples of the substituted or unsubstituted mercapto group include a mercapto group and an alkyl mercapto group. Examples of the substituted or unsubstituted amino group include an amino group, a mono- or dialkylamino group, a mono- or diaromatic amino group, and the like, such as a mono- or dimethylamino group, a mono- or diethylamino group, a mono- or dipropylamino group, a mono- or diphenylamino group Groups and mono- or dibenzylamino groups and the like. Examples of the substituted or unsubstituted amide group include an amide group, an alkylamide group, and an aromatic amide group. Examples of the alkoxy group include C1-C10 alkoxy groups. Examples of the alkoxyalkyl group include (C1-C10) alkoxy (C1-C4) alkyl groups. Examples of the alkoxycarbonyl group include C1-C10 alkoxycarbonyl groups. Acidic groups such as carboxyl group, sulfo group and phosphoric acid group are metal salts such as lithium, sodium, potassium, magnesium and calcium, and quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium, tetrabutylammonium, pyridinium and imidazolium. The salt may be formed.

式(2)におけるA及びAが表す複素環残基とは、複素環式化合物から1つの水素原子を除いた基を意味し、該複素環式化合物としては、例えばピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピラゾール環、ピラゾリジン環、チアゾリジン環、オキサゾリジン環、ピラン環、クロメン環、ピロール環、ベンゾイミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、トリアジン環、ジアゾール環、モルホリン環、インドリン環、チオフェン環、ビチオフェン環、ターチオフェン環、フラン環、オキサゾール環、チアジン環、チアゾール環、インドール環、ベンゾチアゾール環、ナフトチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ナフトオキサゾール環、インドレニン環、ベンゾインドレニン環、ピラジン環、キノリン環、キナゾリン環、カルバゾール環等が挙げられ、それぞれ増環や水素化されていてもよい。複素環残基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、上記した環式炭化水素残基が有していてもよい置換基と同じものが挙げられる。
及びAが表す複素環残基の好ましいものとしては、例えばピリジン環、ピラジン環、ピペリジン環、モルホリン環、インドリン環、チオフェン環、フラン環、オキサゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ピラジン環、キノリン環等の複素環式化合物から1つの水素原子を除いた基が挙げられる。
The heterocyclic residue represented by A 1 and A 2 in Formula (2) means a group obtained by removing one hydrogen atom from a heterocyclic compound, and examples of the heterocyclic compound include a pyridine ring and a pyrazine ring. , Pyrimidine ring, pyrazole ring, pyrazolidine ring, thiazolidine ring, oxazolidine ring, pyran ring, chromene ring, pyrrole ring, benzimidazole ring, imidazoline ring, imidazolidine ring, imidazole ring, pyrazole ring, triazole ring, triazine ring, diazole ring , Morpholine ring, indoline ring, thiophene ring, bithiophene ring, terthiophene ring, furan ring, oxazole ring, thiazine ring, thiazole ring, indole ring, benzothiazole ring, naphthothiazole ring, benzoxazole ring, naphthoxazole ring, indolenine Ring, benzoindolenin ring, Rajin ring, a quinoline ring, a quinazoline ring, a carbazole ring, and the like may be respectively increased ring or hydrogenation. The heterocyclic residue may have a substituent, and examples of the substituent include the same substituents that the above-described cyclic hydrocarbon residue may have.
Preferred examples of the heterocyclic residue represented by A 1 and A 2 include a pyridine ring, a pyrazine ring, a piperidine ring, a morpholine ring, an indoline ring, a thiophene ring, a furan ring, an oxazole ring, a thiazole ring, an indole ring, and a benzothiazole. And a group obtained by removing one hydrogen atom from a heterocyclic compound such as a ring, a benzoxazole ring, a pyrazine ring, and a quinoline ring.

式(2)におけるAとAが表すアミノ基は、置換基を有していてもよい。置換基を有するアミノ基としては、モノ又はジアルキルアミノ基、モノ又はジ芳香族アミノ基、モノアルキルモノ芳香族アミノ基等が挙げられ、アルキルアミノ基が有するアルキル基としては、上記したアルコキシカルボニル基が有するアルキル基と同じものが、また、芳香族アミノ基が有する芳香族としては、上記した環式炭化水素残基と同じものが挙げられる。置換基を有するアミノ基の具体例としては、モノ又はジメチルアミノ基、モノ又はジエチルアミノ基、モノ又はジプロピルアミノ基、モノ又はジフェニルアミノ基並びにモノ又はジベンジルアミノ基等が挙げられる。
式(2)におけるAとAが表すアルキル基としては、上記したアルコキシカルボニル基が有するアルキル基と同じものが挙げられ、該アルキル基は置換基を有していてもよい。アルキル基が有していてもよい置換基としては、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基等が挙げられる。これらのアリール基及びハロゲン原子としては、上記と同じものが、またアルコキシ基が有するアルキル基としては、上記のアルコキシカルボニル基が有するアルキル基と同じものが挙げられる。
The amino group represented by A 1 and A 2 in Formula (2) may have a substituent. Examples of the amino group having a substituent include a mono- or dialkylamino group, a mono- or diaromatic amino group, and a monoalkyl monoaromatic amino group. The alkyl group possessed by the alkylamino group includes the alkoxycarbonyl group described above. The same thing as the alkyl group which this has, and the same thing as the above-mentioned cyclic hydrocarbon residue are mentioned as an aromatic which an aromatic amino group has. Specific examples of the amino group having a substituent include a mono- or dimethylamino group, a mono- or diethylamino group, a mono- or dipropylamino group, a mono- or diphenylamino group, and a mono- or dibenzylamino group.
Examples of the alkyl group represented by A 1 and A 2 in Formula (2) include the same alkyl groups as the above-described alkoxycarbonyl group, and the alkyl group may have a substituent. Examples of the substituent that the alkyl group may have include an aryl group, a halogen atom, and an alkoxy group. Examples of these aryl groups and halogen atoms are the same as those described above, and examples of the alkyl group that the alkoxy group has are the same as the alkyl groups that the alkoxycarbonyl group has.

また、AとAは両者が結合して、環を形成してもよい。
式(2)におけるnは1〜6の整数を表し、nが2以上で、AとAがそれぞれ複数存在する場合には、任意の2者が結合して、環を形成してもよい。環を形成する場合、いずれのAといずれのAとが結合するかは特に限定されないが、通常は隣接するAとA若しくは隣接する2つのA同士若しくは隣接する2つのA同士で環を形成する。該環は置換基を有していてもよい。置換基を有する場合の置換基としては、上記した環式炭化水素残基が有していてもよい置換基と同じものが挙げられる。AとA若しくは複数存在するAと複数存在するAの任意の2者が結合して形成する環としては不飽和炭化水素環又は複素環が挙げられる。不飽和炭化水素環としてはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスレン環、ピレン環、インデン環、アズレン環、フルオレン環、シクロブテン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、シクロペンタジエン環等が挙げられ、複素環としてはピリジン環、ピラジン環、インドリン環、チオフェン環、フラン環、ピラン環、オキサゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ピラジン環、キノリン環、カルバゾール環、ベンゾピラン環等が挙げられる。またこれらのうちの好ましい例としては、シクロブテン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、ピラン環等が挙げられる。また、A又はAがカルボニル基又はチオニル基等を有する場合には、環状ケトン又は環状チオケトン等を形成してもよい。
A 1 and A 2 may be combined to form a ring.
N in Formula (2) represents an integer of 1 to 6, and when n is 2 or more and there are a plurality of A 1 and A 2 , any two of them may combine to form a ring. Good. When it forms a ring, but any of A 1 and the one of A 2 is not limited particularly either binding, usually adjacent A 1 and A 2 or two adjacent of A 1 between or two adjacent A 2 A ring is formed with each other. The ring may have a substituent. Examples of the substituent in the case of having a substituent include the same substituents that the above-described cyclic hydrocarbon residue may have. Examples of the ring formed by combining any two of A 1 and A 2 or a plurality of A 1 and a plurality of A 2 include an unsaturated hydrocarbon ring or a heterocyclic ring. Examples of unsaturated hydrocarbon rings include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, indene, azulene, fluorene, cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cyclohexadiene, and cyclopentadiene. As the heterocyclic ring, pyridine ring, pyrazine ring, indoline ring, thiophene ring, furan ring, pyran ring, oxazole ring, thiazole ring, indole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, pyrazine ring, quinoline ring, carbazole ring, A benzopyran ring etc. are mentioned. Of these, preferred examples include a cyclobutene ring, a cyclopentene ring, a cyclohexene ring, and a pyran ring. In addition, when A 1 or A 2 has a carbonyl group or a thionyl group, a cyclic ketone or a cyclic thioketone may be formed.

とAの好ましいものとしては、それぞれ独立にカルボキシル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ヒドロキシル基、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基が挙げられる。さらに好ましくはカルボキシル基、シアノ基、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基が挙げられる。ハロゲン原子の中でも塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が好ましい。また、式(2)中に明記されているカルボキシル基と同じ炭素原子に結合するA(明記されているカルボキシル基に最も近いA)は、カルボキシル基又はシアノ基であることが特に好ましい。 Preferable examples of A 1 and A 2 include independently a carboxyl group, cyano group, alkoxycarbonyl group, acyl group, hydroxyl group, hydrogen atom, halogen atom, and alkyl group. More preferably, a carboxyl group, a cyano group, a hydrogen atom, a halogen atom, and an alkyl group are mentioned. Of the halogen atoms, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom are preferable. Further, Equation (2) A 1 that bind to the same carbon atom to the carboxyl group are specified in the (specified has been closest A 1 to the carboxyl groups) is particularly preferably a carboxyl group or a cyano group.

Xは芳香族炭化水素残基、複素環残基又はアミノ基を表す。芳香族炭化水素残基は芳香族炭化水素から1つの水素原子を除いた基を意味し、例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスレン環、ピレン環、インデン環、アズレン環、フルオレン環等の芳香族炭化水素から1つの水素原子を除いた基が挙げられ、通常C6〜C16の芳香環(芳香環及び芳香環を含む縮合環等)を有する芳香族炭化水素残基である。これらはいずれも置換基を有していてもよい。   X represents an aromatic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue or an amino group. An aromatic hydrocarbon residue means a group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon, such as a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, indene ring, azulene ring, fluorene ring, etc. A group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon can be mentioned, and is usually an aromatic hydrocarbon residue having a C6-C16 aromatic ring (such as an aromatic ring and a condensed ring containing an aromatic ring). Any of these may have a substituent.

式(2)におけるXが表す複素環残基としては、複素環式化合物から1つの水素原子を除いた基が挙げられる。該複素環式化合物としては、例えばピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピラゾール環、ピラゾリジン環、チアゾリジン環、オキサゾリジン環、ピラン環、クロメン環、ピロール環、ベンゾイミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、トリアジン環、ジアゾール環、モルホリン環、インドリン環、チオフェン環、ビチオフェン環、ターチオフェン環、フラン環、オキサゾール環、チアジン環、チアゾール環、インドール環、ベンゾチアゾール環、ナフトチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ナフトオキサゾール環、インドレニン環、ベンゾインドレニン環、ピラジン環、キノリン環、キナゾリン環、カルバゾール環等が挙げられ、それぞれ増環や水素化されていても良く、また置換基を有していてもよい。また、Xが複素環残基のときにその複素環は四級化されていても良く、その際に対イオンを有していても良い。対イオンは、特に限定されず、一般的なアニオンで良い。具体例としては、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、水酸化物イオン、メチル硫酸イオン、トルエンスルホナートアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフォネートアニオン、チオシアネートアニオン、テトラシアノボレートアニオン、ジシアノイミドアニオン、トリフルオロメタンスルホナートアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオン、N−トリフルオロメタンスルホニル−N−ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオン等が挙げられ、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフォネートアニオン、トルエンスルホナートアニオン、トリフルオロメタンスルホナートアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンが好ましい。また、対イオンではなく分子内又は分子間のカルボキシル基等の酸性基により中和されていても良い。
式(2)におけるXが表すアミノ基は置換基を有していてもよい。置換基を有していてもよいアミノ基の具体例としては、アミノ基、ジフェニルアミノ基、モノフェニルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアルキルアミノ基、アルキルフェニルアミノ基、アルコキシアミノ基、アシルアミノ基(例えばベンゾイルアミノ基、アセチルアミノ基等)等が挙げられる。これらアミノ基が有するアルキル基、アルコキシ基、アシル基等は、上記したのと同じものが挙げられる。
Examples of the heterocyclic residue represented by X in Formula (2) include a group in which one hydrogen atom has been removed from a heterocyclic compound. Examples of the heterocyclic compound include pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyrazole ring, pyrazolidine ring, thiazolidine ring, oxazolidine ring, pyran ring, chromene ring, pyrrole ring, benzimidazole ring, imidazoline ring, imidazolidine ring, Imidazole ring, pyrazole ring, triazole ring, triazine ring, diazole ring, morpholine ring, indoline ring, thiophene ring, bithiophene ring, terthiophene ring, furan ring, oxazole ring, thiazine ring, thiazole ring, indole ring, benzothiazole ring, A naphthothiazole ring, a benzoxazole ring, a naphthoxazole ring, an indolenine ring, a benzoindolenin ring, a pyrazine ring, a quinoline ring, a quinazoline ring, a carbazole ring, and the like, each of which may be increased or hydrogenated, It may have a substituent. Further, when X is a heterocyclic residue, the heterocyclic ring may be quaternized and may have a counter ion. The counter ion is not particularly limited and may be a general anion. Specific examples include fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, perchlorate ion, hydroxide ion, methyl sulfate ion, toluenesulfonate anion, tetrafluoroborate anion, hexafluorophosphonate anion. , Thiocyanate anion, tetracyanoborate anion, dicyanoimide anion, trifluoromethanesulfonate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, N-trifluoromethanesulfonyl-N-pentafluoroethanesulfonyl ) Anion anion, bromide ion, iodide ion, perchlorate ion, tetrafluoroborate anion, hexafluorophosphonate anion, Ene sulfonate anion, trifluoromethanesulfonate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion is preferable. Moreover, you may neutralize by acidic groups, such as a carboxyl group in the molecule | numerator or between molecule | numerators instead of a counter ion.
The amino group represented by X in Formula (2) may have a substituent. Specific examples of the amino group which may have a substituent include an amino group, a diphenylamino group, a monophenylamino group, a dialkylamino group, a monoalkylamino group, an alkylphenylamino group, an alkoxyamino group, an acylamino group ( Examples thereof include a benzoylamino group and an acetylamino group. Examples of the alkyl group, alkoxy group, acyl group and the like of these amino groups are the same as those described above.

XはA又はAと結合して環を形成してもよく、該形成した環が置換基を有していてもよい。XがA又はAと結合して形成する環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、インデン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、キノリン環、チオフェン環、インドレニン環、ベンゾインドレニン環、ピラゾール環、ピラゾリジン環、チアゾール環、チアゾリジン環、ベンゾチアゾール環、オキサゾール環、オキサゾリジン環、ベンゾオキサゾール環、ピラン環、クロメン環、ピロール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、インドール環、フラン環、カルバゾール環、ピラン環、ベンゾピラン環、フタロシアニン環、ポルフィリン環、フェロセン等が挙げられ、それぞれ水素化されていても良い。 X may combine with A 1 or A 2 to form a ring, and the formed ring may have a substituent. Examples of the ring formed by combining X with A 1 or A 2 include, for example, a benzene ring, naphthalene ring, indene ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, quinoline ring, thiophene ring, indolenine ring, and benzoindolenine. Ring, pyrazole ring, pyrazolidine ring, thiazole ring, thiazolidine ring, benzothiazole ring, oxazole ring, oxazolidine ring, benzoxazole ring, pyran ring, chromene ring, pyrrole ring, imidazole ring, benzimidazole ring, imidazoline ring, imidazolidine ring , An indole ring, a furan ring, a carbazole ring, a pyran ring, a benzopyran ring, a phthalocyanine ring, a porphyrin ring, a ferrocene, and the like, each of which may be hydrogenated.

Xにおける芳香族炭化水素残基又は複素環残基が置換基を有する場合の置換基、並びに上記のX、A又はAの2者から形成された環上に置換基を有する場合の置換基としては、先のA又はAの項で述べた環式炭化水素上の置換基と同じもの、及びカルボニル基、チオカルボニル基等が挙げられる。また、環を形成するX、A又はAがカルボニル基やチオカルボニル基を有する時には、X、A及びAの中の2者から形成される環は、置換基としてO=、S=で置換された環、即ち環式ケトン、環式チオケトンであっても良い。Xにおける上記の芳香族炭化水素残基、又は複素環残基等における置換基、並びにX、A及びAの中の2者から形成される環上の置換基として好ましいものは、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアセチル基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、O=、S=が挙げられる。さらに好ましくは置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、O=、S=が挙げられる。ここで、置換基を有していてもよいアミノ基としては、モノ又はジアルキル置換アミノ基、モノアルキルモノアリール置換アミノ基、ジアリール置換アミノ基、モノ又はジアルキレン置換アミノ基等が挙げられ、ジアルキル置換アミノ基、ジアリール置換アミノ基が好ましい。置換基を有していてもよいアルキル基としてはアリール置換アルキル基、ハロゲン原子置換アルキル基、アルコキシ置換アルキル基等が挙げられる。置換基を有していてもよいアルコキシ基としては、アルコキシ置換アルコキシ基、ハロゲン置換アルコキシ基、アリール置換アルコキシ基等が挙げられる。 Substituent in the case where the aromatic hydrocarbon residue or heterocyclic residue in X has a substituent, and substitution in the case of having a substituent on the ring formed from the above two of X, A 1 or A 2 the group, the same as the substituents on the mentioned in the paragraph of the previous a 1 or a 2 cyclic hydrocarbons, and carbonyl groups, and the like thiocarbonyl group. In addition, when X, A 1 or A 2 forming the ring has a carbonyl group or a thiocarbonyl group, the ring formed from two of X, A 1 and A 2 is substituted with O =, S It may be a ring substituted with =, ie, a cyclic ketone or a cyclic thioketone. Preferred as a substituent on the above aromatic hydrocarbon residue or heterocyclic residue in X, and a substituent on the ring formed from two of X, A 1 and A 2 are the substituents An amino group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, an acetyl group which may have a substituent, a hydroxyl group, a halogen, Atom, O =, S =. More preferably, an amino group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, O = and S = may be mentioned. Here, examples of the amino group which may have a substituent include a mono- or dialkyl-substituted amino group, a monoalkylmonoaryl-substituted amino group, a diaryl-substituted amino group, a mono- or dialkylene-substituted amino group, and a dialkyl A substituted amino group and a diaryl-substituted amino group are preferred. Examples of the alkyl group which may have a substituent include an aryl-substituted alkyl group, a halogen atom-substituted alkyl group, and an alkoxy-substituted alkyl group. Examples of the alkoxy group which may have a substituent include an alkoxy-substituted alkoxy group, a halogen-substituted alkoxy group, and an aryl-substituted alkoxy group.

Xの特に好ましい例としては、末端にトリフェニルアミン誘導体を有するエテニル基誘導体、ブタジエニル基誘導体、ヘキサトリエニル基誘導体、チオフェニル基誘導体、ビチオフェニル基誘導体、ターチオフェニル基誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は、いずれも置換基を有していてもよく、該置換基としては、上記したXにおける芳香族炭化水素残基又は複素環残基が置換基を有する場合の置換基と同じものが挙げられる。   Particularly preferred examples of X include ethenyl group derivatives having a triphenylamine derivative at the terminal, butadienyl group derivatives, hexatrienyl group derivatives, thiophenyl group derivatives, bithiophenyl group derivatives, terthiophenyl group derivatives, and the like. Any of these derivatives may have a substituent, and the substituent is the same as the substituent when the aromatic hydrocarbon residue or heterocyclic residue in X has a substituent. Is mentioned.

式(2)で表される色素はシス体、トランス体等の構造異性体をとり得るが、特に限定されず、いずれも光増感用色素として良好に使用できる。   The dye represented by the formula (2) can take structural isomers such as a cis isomer and a trans isomer, but is not particularly limited, and any of them can be used favorably as a photosensitizing dye.

このような増感色素の好ましい具体例としては、例えば国際公開特許WO2002/011213号公報、特開2003−017146号公報、特開2003−282165号公報、国際公開特許WO2004/082061号公報、特開2006−134649号公報、特開2006−079898号公報、国際公開特許WO2007/100033号公報、特開2007−149570号公報等に記載の色素が例示できる。   Preferable specific examples of such a sensitizing dye include, for example, International Patent Publication WO2002 / 011213, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-171146, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-282165, International Patent Application Publication No. WO2004 / 082061, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004/082061. Examples thereof include dyes described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-134649, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-079898, International Publication No. WO2007 / 100033, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-149570, and the like.

本発明の色素増感太陽電池は、対向電極を有する第二の導電性支持体を有する。
第二の導電性支持体には、前記第一の導電性支持体に用いられるのと同様の導電性支持体の表面に、対向電極として酸化還元系電解質の還元反応に触媒的に作用する白金、カーボン、ロジウム、ルテニウム等を蒸着したものや、前記触媒作用のある原子の微粒子、又は導電性微粒子前駆体等を塗布、焼成したものが用いられる。
The dye-sensitized solar cell of the present invention has a second conductive support having a counter electrode.
The second conductive support includes platinum that acts as a counter electrode on the surface of the same conductive support as that used for the first conductive support and catalytically acts on the reduction reaction of the redox electrolyte as a counter electrode. Carbon, rhodium, ruthenium, or the like, or those obtained by applying and firing fine particles of the above-mentioned catalytic atoms or conductive fine particle precursors are used.

本発明の色素増感太陽電池は、ヨウ素、ヨウ素イオン、及び下記式(1)で表される化合物を含む電解液を、電荷移動層として有する。   The dye-sensitized solar cell of the present invention has an electrolytic solution containing iodine, iodine ions, and a compound represented by the following formula (1) as a charge transfer layer.

Figure 2016143867
Figure 2016143867

式(1)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数10以下の脂肪族炭化水素残基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、他原子と共有結合を有して良い酸素原子、他原子と共有結合を有して良い窒素原子、他原子と共有結合を有して良い硫黄原子、ハロゲン原子又は水素原子を表す。また、R、R、R及びRから選択される任意の2者で結合して環を形成してもよい。 In formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently have an aliphatic hydrocarbon residue having 10 or less carbon atoms and a substituent which may have a substituent. An aromatic hydrocarbon residue that may be substituted, a heterocyclic residue that may have a substituent, an oxygen atom that may have a covalent bond with another atom, a nitrogen atom that may have a covalent bond with another atom, A sulfur atom, a halogen atom or a hydrogen atom which may have a covalent bond with another atom is represented. In addition, any two members selected from R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to form a ring.

〜Rが表す炭素数1〜10の脂肪族炭化水素残基とは、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素から1つの水素原子を除いた残基を意味し、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよく、さらに飽和脂肪族炭化水素、不飽和脂肪族炭化水素のいずれでもよい。また、該炭素数1〜10の脂肪族炭化水素残基は、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基及びスルホニル基からなる群より選ばれる置換基を有していてもよい。該置換基の置換位置及び置換数は特に限定されず、同じ置換基を複数個有していてもよく、異なった置換基を複数個有していてもよい。 The aliphatic hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms represented by R 1 to R 4 means a residue obtained by removing one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms. It may be branched or cyclic, and may be any of saturated aliphatic hydrocarbon and unsaturated aliphatic hydrocarbon. The aliphatic hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms is, for example, a halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, cyano group, A substituent selected from the group consisting of a group, an isocyano group, a nitro group, a nitroso group, a hydroxyl group, a phosphate ester group, a sulfinyl group, and a sulfonyl group. The substitution position and the number of substitutions of the substituent are not particularly limited, and may have a plurality of the same substituents or a plurality of different substituents.

〜Rが表す芳香族炭化水素残基とは、芳香族炭化水素から1つの水素原子を除いた残基を意味する。該芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスレン環、ピレン環、インデン環、アズレン環、フルオレン環等が挙げられ、それぞれ増環されていてもよい。また、該芳香族炭化水素残基は、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基及びスルホニル基からなる群より選ばれる置換基を有していてもよい。該置換基の置換位置及び置換数は特に限定されず、同じ置換基を複数個有していてもよく、異なった置換基を複数個有していてもよい。 The aromatic hydrocarbon residue represented by R 1 to R 4 means a residue obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon. Examples of the aromatic hydrocarbon include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a pyrene ring, an indene ring, an azulene ring, and a fluorene ring, which may each be increased in number. The aromatic hydrocarbon residue may be, for example, a halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, cyano group, isocyano group, nitro group The group may have a substituent selected from the group consisting of a group, a nitroso group, a hydroxyl group, a phosphate ester group, a sulfinyl group, and a sulfonyl group. The substitution position and the number of substitutions of the substituent are not particularly limited, and may have a plurality of the same substituents or a plurality of different substituents.

〜Rが表す複素環残基とは、複素環式化合物から1つの水素原子を除いた残基を意味する。該複素環式化合物としては、例えば、ピロリジン環、オキソラン環、チオラン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ピペリジン環、オキサン環、チアン環、ピリジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チオゾール環、イミダゾリン環、ピラジン環、モルホリン環、チアジン環、インドール環、イソインドール環、ベンゾイミダゾール環、プリン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、シンノリン環、プテリジン環、クロメン環、イソクロメン環、アクリジン環、キサンテン環、カルバゾール環、等が挙げられ、それぞれ増環や水素化されていてもよい。また、該複素環残基は、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基及びスルホニル基からなる群より選ばれる置換基を有していてもよい。該置換基の置換位置及び置換数は特に限定されず、同じ置換基を複数個有していてもよく、異なった置換基を複数個有していてもよい。 The heterocyclic residue represented by R 1 to R 4 means a residue obtained by removing one hydrogen atom from a heterocyclic compound. Examples of the heterocyclic compound include pyrrolidine ring, oxolane ring, thiolane ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, piperidine ring, oxane ring, thiane ring, pyridine ring, imidazole ring, pyrazole ring, oxazole ring, thiozole. Ring, imidazoline ring, pyrazine ring, morpholine ring, thiazine ring, indole ring, isoindole ring, benzimidazole ring, purine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, quinoxaline ring, cinnoline ring, pteridine ring, chromene ring, isochromene ring, acridine A ring, a xanthene ring, a carbazole ring, and the like, and each may be a ring-increased or hydrogenated ring. The heterocyclic residue includes, for example, a halogen atom, an alkoxy group, an ester group, an acyl group, an amino group, an amide group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a cyano group, an isocyano group, a nitro group, It may have a substituent selected from the group consisting of a nitroso group, a hydroxyl group, a phosphate ester group, a sulfinyl group, and a sulfonyl group. The substitution position and the number of substitutions of the substituent are not particularly limited, and may have a plurality of the same substituents or a plurality of different substituents.

〜Rが表す他原子と共有結合を有して良い酸素原子とは、脂肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基、複素環残基及び水素原子等と自由に共有結合を有していてよい酸素原子を表す。
〜Rが表す他原子と共有結合を有して良い窒素原子とは、脂肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基、複素環残基及び水素原子等と自由に共有結合を有していてよい窒素原子を表す。
〜Rが表す他原子と共有結合を有して良い硫黄原子とは、脂肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基、複素環残基及び水素原子等と自由に共有結合を有していてよい硫黄原子を表す。
これらの脂肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基及び複素環残基は、R〜Rが表す肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基及び複素環残基の項で述べた置換基と同じものが挙げられる。
The oxygen atom which may have a covalent bond with other atoms represented by R 1 to R 4 is a free covalent bond with an aliphatic hydrocarbon residue, an aromatic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue, a hydrogen atom, etc. The oxygen atom which may have is represented.
The nitrogen atom which may have a covalent bond with other atoms represented by R 1 to R 4 is a free covalent bond with an aliphatic hydrocarbon residue, an aromatic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue and a hydrogen atom. The nitrogen atom which may have is represented.
The sulfur atom that may have a covalent bond with other atoms represented by R 1 to R 4 is a free covalent bond with an aliphatic hydrocarbon residue, an aromatic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue, a hydrogen atom, or the like. The sulfur atom which may have is represented.
These aliphatic hydrocarbon residue, aromatic hydrocarbon residue and heterocyclic residue are the term of the aliphatic hydrocarbon residue, aromatic hydrocarbon residue and heterocyclic residue represented by R 1 to R 4. The same substituents as mentioned can be mentioned.

また、R〜Rから選択される任意の2者は結合して環を形成してもよい。形成してもよい環は、飽和炭化環又は不飽和炭化水素環のいずれでもよく、また形成してもよい環は、任意の場所に任意の数の置換基を有していてもよい。
とRの2者で形成してもよい環としては、例えば、シクロヘキサン環、シクロペンタン環、シクロヘキセン環、シクロペンテン環、シクロヘキサジエン環、シクロペンタジエン環、ラクトン環、ラクタム環、環状ケトン、ピロリジン環、ピペリジン環、オキソラン環、テトラヒドロピラン環、チオラン環、ペンタメチレンスルフィド環、モルホリン環、チオモルホリン環等が挙げられ、それぞれ自由に置換基を有してよく、また増環されていてもよい。有してよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基、スルホニル基等が挙げられる。
Further, any two selected from R 1 to R 4 may be bonded to form a ring. The ring that may be formed may be either a saturated hydrocarbon ring or an unsaturated hydrocarbon ring, and the ring that may be formed may have any number of substituents at any position.
Examples of the ring that may be formed by R 2 and R 3 include, for example, a cyclohexane ring, a cyclopentane ring, a cyclohexene ring, a cyclopentene ring, a cyclohexadiene ring, a cyclopentadiene ring, a lactone ring, a lactam ring, a cyclic ketone, Examples include pyrrolidine ring, piperidine ring, oxolane ring, tetrahydropyran ring, thiolane ring, pentamethylene sulfide ring, morpholine ring, thiomorpholine ring, etc. Good. Examples of the substituent that may have include, for example, a halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, cyano group, isocyano group, nitro group, Examples thereof include a nitroso group, a hydroxyl group, a phosphate ester group, a sulfinyl group, and a sulfonyl group.

とRの2者で形成してもよい環としては、例えば、環状ジケトン、オキソラクトン環、オキソラクタム環、ジオキソピロリジン環、ジオキソピペリジン環、テトラヒドロフラジノン環、テトラヒドロピラジノン環、ジオキソチオラン環、ジオキソチアン環等が挙げられ、それぞれ自由に置換基を有してよく、またそれぞれ増環されていてもよい。有してよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基、スルホニル基等が挙げられる。
(又はR)とR(又はR)の2者で形成してもよい環としては、例えば、ラクトン環、ラクタム環、環状ケトン、ピロリジノン環、ピペリジノン環、テトラヒドロフラノン環、テトラヒドロピラノン環、オキソチオラン環、オキソチアン環等が挙げられ、それぞれ自由に置換基を有してよく、またそれぞれ増環されていてもよい。有してよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基、スルホニル基等が挙げられる。
Examples of the ring that may be formed by R 1 and R 4 include, for example, a cyclic diketone, an oxolactone ring, an oxolactam ring, a dioxopyrrolidine ring, a dioxopiperidine ring, a tetrahydrofurazinone ring, a tetrahydropyrazinone ring, Examples thereof include a dioxothiolane ring and a dioxothian ring, each of which may have a substituent and each may be increased. Examples of the substituent that may have include, for example, a halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, cyano group, isocyano group, nitro group, Examples thereof include a nitroso group, a hydroxyl group, a phosphate ester group, a sulfinyl group, and a sulfonyl group.
Examples of the ring that may be formed by R 1 (or R 4 ) and R 2 (or R 3 ) include, for example, lactone ring, lactam ring, cyclic ketone, pyrrolidinone ring, piperidinone ring, tetrahydrofuranone ring, tetrahydro Examples include a pyranone ring, an oxothiolane ring, and an oxothian ring, each of which may have a substituent and each may be increased. Examples of the substituent that may have include, for example, a halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, cyano group, isocyano group, nitro group, Examples thereof include a nitroso group, a hydroxyl group, a phosphate ester group, a sulfinyl group, and a sulfonyl group.

これらの中でも、R〜Rが置換基を有していてもよい炭素数1〜10の脂肪族炭化水素、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素残基、他原子と共有結合を有して良い酸素原子、他原子と共有結合を有して良い窒素原子又は水素原子であるか、若しくはRとRで飽和炭化水素環又は不飽和炭化水素環を形成していることが好ましい。
さらに、R及びRが共に置換基を有していてもよい炭素数1〜10の脂肪族炭化水素、若しくは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素残基のいずれかであるβジケトン、R又はRのいずれか一方が他原子と共有結合を有して良い酸素原子であり、他方が共に置換基を有していてもよい炭素数1〜10の脂肪族炭化水素、若しくは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素残基のいずれかであるβケトエステル、R又はRのいずれか一方が他原子と共有結合を有して良い窒素原子であり、他方が共に置換基を有していてもよい炭素数1〜10の脂肪族炭化水素、若しくは置換基を有していてもよい芳香族炭化水素残基のいずれかであるβケトアミドのいずれかであることがより好ましい。これらのβジケトン、βケトエステル、βケトアミドとは1分子中に1個の炭素を隔ててケト官能基(カルボニル基)が2個結合した有機化合物である。
Among these, R 1 to R 4 may have a substituent, an aliphatic hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon residue that may have a substituent, and a common atom. An oxygen atom that may have a bond, a nitrogen atom or a hydrogen atom that may have a covalent bond with another atom, or a saturated hydrocarbon ring or an unsaturated hydrocarbon ring formed by R 1 and R 4 It is preferable.
Furthermore, R 1 and R 4 are both an aliphatic hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, or an aromatic hydrocarbon residue which may have a substituent. β-diketone, one of R 1 and R 4 is an oxygen atom that may have a covalent bond with another atom, and the other is an aliphatic hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms that may both have a substituent Or a β-ketoester which is any of aromatic hydrocarbon residues which may have a substituent, and any one of R 1 and R 4 is a nitrogen atom which may have a covalent bond with another atom, Either one of the aliphatic hydrocarbons having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent on the other side, or β ketoamide which is either an aromatic hydrocarbon residue which may have a substituent More preferably. These β-diketone, β-ketoester, and β-ketoamide are organic compounds in which two keto functional groups (carbonyl groups) are bonded to each other with one carbon separated in one molecule.

〜Rの好ましい具体例としては、下記式(1000)〜(1128)で表される化合物が挙げられる。 Preferable specific examples of R 1 to R 4 include compounds represented by the following formulas (1000) to (1128).

Figure 2016143867
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本発明の色素増感太陽電池には、式(1)で表される化合物を単独で用いてもよく、また2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらは、市販品を用いてもよく、独自で合成したものを用いてもよいが、純度の高いものがより好ましく、電解液溶媒への溶解性が高い化合物がさらに好ましい。これら化合物の電解液中の濃度は、通常0.01M〜5M、好ましくは0.02〜3M、更に好ましくは0.03〜2M、特に好ましくは0.05〜1である。   In the dye-sensitized solar cell of the present invention, the compound represented by the formula (1) may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. These may be commercially available products or may be synthesized independently, but those having high purity are more preferable, and compounds having high solubility in an electrolyte solution solvent are more preferable. The concentration of these compounds in the electrolytic solution is usually 0.01M to 5M, preferably 0.02 to 3M, more preferably 0.03 to 2M, and particularly preferably 0.05 to 1.

本発明の色素増感太陽電池が有する電解液は、ヨウ素イオンを対イオンとする化合物を含有する。ヨウ素イオンを対イオンとする化合物は、電解液中にヨウ素イオンを提供できる化合物であれば特に限定されないが、ヨウ素イオンの解離度が高いのもが好ましい。好ましい例としては、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム等のハロゲン化金属塩;あるいはテトラプロピルアンモニウムヨーダイド、テトラブチルアンモニウムヨーダイド等のアンモニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド、1,3−ジメチルイミダゾリウムヨーダイド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムヨーダイド、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイド、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムヨーダイド、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムヨーダイド、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイド、1,2−ジメチル−3−ブチルイミダゾリウムヨーダイド、1,2−ジメチル−3−ヘキシルイミダゾリウムヨーダイド等のイミダゾリウムヨーダイド、N,N−ジメチルピロリジニウムヨーダイド、N−メチル−N−プロピルピロリジニウムヨーダイド、N,N−ジブチルピロリジニウムヨーダイド等のピロリジニウムヨーダイド、N−メチルピリジニウムヨーダイド、N−プロピルピリジニウムヨーダイド、N−ブチルピリジニウムヨーダイド等のピリジニウムヨーダイド、1−エチル−1−メチルピロリウムヨーダイド等のピロリウムヨーダイド、1−プロピル−2−メチルピラゾリウムヨーダイド等のピラゾリウムヨーダイド、テトラブチルホスフォニウムヨーダイドのホスフォニウムヨーダイド等が挙げられる。これらヨウ素イオンを対イオンとする化合物の中でも、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化トリメチルアンモニウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、1,3−ジメチルイミダゾリウムヨーダイド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムヨーダイド、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイド、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムヨーダイド、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイド等がより好ましい。ヨウ素イオンを対イオンとする化合物は、本発明の色素増感太陽電池が有する電解液に単独で用いてもよく、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The electrolyte solution included in the dye-sensitized solar cell of the present invention contains a compound having iodine ions as counter ions. The compound having iodine ions as a counter ion is not particularly limited as long as it is a compound that can provide iodine ions in the electrolytic solution, but it is preferable that the degree of dissociation of iodine ions is high. Preferred examples include metal halide salts such as lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide and cesium iodide; or ammonium iodide such as tetrapropylammonium iodide and tetrabutylammonium iodide, imidazolium iodide, 1,3-dimethylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1-methyl-3-propylimidazolium iodide, 1-butyl-3-methylimidazolium iodide, 1-hexyl- 3-methylimidazolium iodide, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide, 1,2-dimethyl-3-butylimidazolium iodide, 1,2-dimethyl-3-hexylimidazolium iodide, etc. The imidazolium Yoda N, N-dimethylpyrrolidinium iodide, N-methyl-N-propylpyrrolidinium iodide, pyrrolidinium iodide such as N, N-dibutylpyrrolidinium iodide, N-methylpyridinium iodide N-propylpyridinium iodide, pyridinium iodide such as N-butylpyridinium iodide, pyrrolium iodide such as 1-ethyl-1-methylpyrrolium iodide, 1-propyl-2-methylpyrazolium iodide And pyrazolium iodide such as tetrabutylphosphonium iodide, and the like. Among these compounds having iodine ions as counter ions, lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, trimethylammonium iodide, tetrabutylammonium iodide, 1,3-dimethylimidazolium iodide, 1-ethyl-3 -Methylimidazolium iodide, 1-methyl-3-propylimidazolium iodide, 1-butyl-3-methylimidazolium iodide, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide and the like are more preferable. A compound having iodine ion as a counter ion may be used alone or in combination of two or more in the electrolyte solution of the dye-sensitized solar cell of the present invention.

本発明の色素増感太陽電池が有する電解液に含まれる、ヨウ素の電解液中の濃度は、通常0.01M〜10M、好ましくは0.02〜5M、更に好ましくは0.03〜3M、特に好ましくは0.05〜2Mである。
また、本発明の色素増感太陽電池が有する電解液に含まれる、ヨウ素イオンを対イオンとする化合物の電解液中の濃度は、通常0.01M〜20M、好ましくは0.02〜15M、更に好ましくは0.03〜10M、特に好ましくは0.05〜5Mである。
The concentration of iodine in the electrolyte solution contained in the electrolyte solution of the dye-sensitized solar cell of the present invention is usually 0.01M to 10M, preferably 0.02 to 5M, more preferably 0.03 to 3M, particularly. Preferably it is 0.05-2M.
Moreover, the density | concentration in the electrolyte solution of the compound which makes iodine ion a counter ion contained in the electrolyte solution which the dye-sensitized solar cell of this invention has is 0.01M-20M normally, Preferably it is 0.02-15M, Furthermore, Preferably it is 0.03-10M, Most preferably, it is 0.05-5M.

本発明の色素増感太陽電池が有する電解液の溶媒は、電気化学的に不活性な溶媒が好ましく用いられ、有機溶媒、イオン液体や、有機溶媒とイオン液体を混合した溶液を用いる事が一般的である。併用できる有機溶媒としては、アセトニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ヘキサンニトリル、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、3−メトキシプロピオニトリル、メトキシアセトニトリル、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、1、2−ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、ジエチルエーテル、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、1、3−ジオキソラン、メチルフォルメート、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチル−オキサゾリジン−2−オン、スルホラン、テトラヒドロフラン、スルホラン、メチルイソプロピルスルホン等が好ましい例として挙げられ、これらの中でも、アセトニトリル、バレロニトリル、ヘキサンニトリル、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、3−メトキシプロピオニトリル、メトキシアセトニトリル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、1、2−ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、スルホラン、メチルイソプロピルスルホン等がより好ましく、アセトニトリル、バレロニトリル、ヘキサンニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、メトキシアセトニトリル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、1、2−ジメトキシエタン、スルホラン、メチルイソプロピルスルホン等が特に好ましい。また、併用できるイオン性液体としては、常温で液状の化合物が好ましく、例えばイミダゾールカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ホスフォニウムカチオン等のカチオンと、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、水酸化物イオン、メチル硫酸イオン、トルエンスルホナートアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、テトラシアノボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフォネートアニオン、テトラシアノボレートアニオン、ジシアノイミドアニオン、トリフルオロメタンスルホナートアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオン、N−トリフルオロメタンスルホニル−N−ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオン等のアニオンを組み合わせた化合物が好ましい。これらの溶媒は単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2種以上を組み合わせて用いる場合、その割合は任意に選択することが可能である。   As the solvent of the electrolyte solution of the dye-sensitized solar cell of the present invention, an electrochemically inert solvent is preferably used, and an organic solvent, an ionic liquid, or a mixed solution of an organic solvent and an ionic liquid is generally used. Is. Organic solvents that can be used in combination include acetonitrile, butyronitrile, valeronitrile, hexanenitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, 3-methoxypropionitrile, methoxyacetonitrile, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, diethylene glycol dimethyl ether, and triethylene. Glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, γ-butyrolactone, diethyl ether, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, methyl formate, 2-methyltetrahydrofuran, 3 -Methyl-oxazolidin-2-one, Preferred examples include holane, tetrahydrofuran, sulfolane, methyl isopropyl sulfone and the like. Among these, acetonitrile, valeronitrile, hexane nitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, 3-methoxypropionitrile, methoxyacetonitrile, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene Glycol dimethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, γ-butyrolactone, sulfolane, methyl isopropyl sulfone and the like are more preferable, acetonitrile, valeronitrile, hexanenitrile, 3-methoxypropionitrile, methoxyacetonitrile, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, methyl Isopropyl sulfone is particularly preferred. In addition, the ionic liquid that can be used in combination is preferably a compound that is liquid at room temperature, such as an imidazole cation, a pyrrolidinium cation, a pyridinium cation, a pyrrolium cation, a pyrazolium cation, or a phosphonium cation, and a fluoride. Ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, perchlorate ion, hydroxide ion, methyl sulfate ion, toluenesulfonate anion, tetrafluoroborate anion, tetracyanoborate anion, hexafluorophosphonate anion, tetra Cyanoborate anion, dicyanoimide anion, trifluoromethanesulfonate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, N- Compounds that combine trifluoromethane sulfonyl -N- pentafluoroethanesulfonyl) imide anion of the anion are preferred. These solvents may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are used in combination, the ratio can be arbitrarily selected.

本発明の色素増感太陽電池が有する電解液には、含硫化合物を更に含有しても良い。また、含硫化合物の中でも、チオシアネート、チオエステル結合を有する化合物の何れかであることがより好ましい。
チオシアネートとしては、リチウムチオシアネート(LiSCN)、ナトリウムチオシアネート(NaSCN)、カリウムチオシアネート(KSCN)等のアルカリ金属のチオシアネート塩;マグネシウムチオシアネート(Mg(SCN))等のアルカリ土類金属のチオシネナート塩;ホスホニウムカチオン、スルホニウムカチオン等のオニウムイオンのチオシアネート塩;イミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、ピロリウムカチオン、ピロリニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、グアニジニウムイオン等の有機カチオンのチオシアネート塩等が好ましいものとして例示でき、リチウムチオシアネート、ナトリウムチオシアネート、カリウムチオシアネート、グアニジンチオシアネート、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムチオシアネート、1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムチオシアネート、テトラプロピルチオシアネート等がより好ましい。
チオエステル結合を有する化合物としては、チオ酢酸S−メチル、チオプロピオン酸S−メチル、チオ酪酸S−メチル、チオ酢酸S−エチル、チオプロピオン酸S−エチル、チオ酪酸S−エチル、チオ酢酸S−プロピル、チオプロピオン酸S−プロピル、チオ酪酸S−プロピル等の鎖状脂肪族チオエステル化合物;ホモシステインチオラクトン、シチオロン、チオラクトン、チオラクタム等の環状脂肪族チオエステル化合物;チオ酢酸S−フェニル、チオ酢酸S−フルフリル、チオ安息香酸S−アルキル等の芳香族チオエステル化合物;アセチルチオコリンヨージド、ブチリルチオコリンヨージド、ベンゾイルチオコリンヨージド等のチオコリン誘導体等が好ましい例として挙げられ、これらの中でも、国際公開特許WO2014/084296号公報等に記載の化合物がより好ましく用いられる。
これらのチオシアネート、若しくはチオエステル結合を有する化合物は、単独で用いてもよく、また2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの化合物の添加量は、通常0.01〜10M、好ましくは0.02〜5M、より好ましくは0.03〜3M、特に好ましくは0.05〜1.5Mである。
The electrolyte solution of the dye-sensitized solar cell of the present invention may further contain a sulfur-containing compound. Further, among the sulfur-containing compounds, it is more preferably any one of thiocyanate and a compound having a thioester bond.
Examples of the thiocyanate include lithium thiocyanate (LiSCN), sodium thiocyanate (NaSCN), alkali thiocyanate salt such as potassium thiocyanate (K 4 SCN); alkaline earth metal thiocinnate salt such as magnesium thiocyanate (Mg (SCN) 2 ); Thiocyanate salts of onium ions such as phosphonium cations and sulfonium cations; thiocyanates of organic cations such as imidazolium cations, ammonium cations, pyrrolium cations, pyrrolium cations, pyrazolium cations, pyrrolidinium cations, pyridinium cations and guanidinium ions Examples of preferred salts include lithium thiocyanate, sodium thiocyanate, potassium thiocyanate, and guanidinium. More preferred are thiocyanate, 1-ethyl-3-methylimidazolium thiocyanate, 1-methyl-3-butylimidazolium thiocyanate, tetrapropyl thiocyanate, and the like.
Examples of the compound having a thioester bond include S-methyl thioacetate, S-methyl thiopropionate, S-methyl thiobutyrate, S-ethyl thioacetate, S-ethyl thiopropionate, S-ethyl thiobutyrate, and S-thiothioacetate. Chain aliphatic thioester compounds such as propyl, thiopropionic acid S-propyl, thiobutyric acid S-propyl; cyclic aliphatic thioester compounds such as homocysteine thiolactone, cithiolone, thiolactone, thiolactam; thioacetic acid S-phenyl, thioacetic acid S Preferred examples include aromatic thioester compounds such as -furfuryl and thiobenzoic acid S-alkyl; thiocholine derivatives such as acetylthiocholine iodide, butyrylthiocholine iodide, and benzoylthiocholine iodide. Published patent WO2014 / 0842 The compound according to 6 JP etc. are preferably used.
These thiocyanate or compounds having a thioester bond may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the addition amount of these compounds is 0.01-10M normally, Preferably it is 0.02-5M, More preferably, it is 0.03-3M, Most preferably, it is 0.05-1.5M.

更に、本発明の色素増感太陽電池に用いられる電解液は、必要に応じて含窒素化合物や、その他の添加剤を含有してもよい。用いられる添加剤等は特に限定されるものではなく、その添加量も目的に応じて適宣選択すればよいが、電解液中のレドックス対の輸送効率向上効果、色素から酸化物半導体への電価注入の促進効果、酸化物半導体からの逆電子移動防止効果等を有するもので、色素増感太陽電池の効率を高めるものや、電解液の安定性を向上させて色素増感太陽電池の耐久性を高めるものを添加することが好ましい。また、含窒素化合物等の塩基性の化合物を添加する際は、塩基性が低い化合物であることが好ましい。   Furthermore, the electrolytic solution used in the dye-sensitized solar cell of the present invention may contain a nitrogen-containing compound and other additives as necessary. The additive to be used is not particularly limited, and the amount added may be appropriately selected according to the purpose. However, the effect of improving the transport efficiency of the redox couple in the electrolytic solution, the power from the dye to the oxide semiconductor, and the like. It has the effect of promoting valence injection, the effect of preventing reverse electron transfer from oxide semiconductors, etc., which increases the efficiency of dye-sensitized solar cells, and improves the stability of electrolytes to improve the durability of dye-sensitized solar cells It is preferable to add one that enhances the properties. Moreover, when adding basic compounds, such as a nitrogen-containing compound, it is preferable that it is a compound with low basicity.

本発明の色素増感太陽電池が有するシール剤は、第一及び第二の導電性支持体を貼合わせ、かつ電荷移動層に用いられている電解液を封止する目的で用いられる。該シール剤は、上記の目的を果たすものであれば特に限定されず、具体的には、エポキシ樹脂系シール剤、アクリレート樹脂系シール剤、シリコーン樹脂系シール剤、ポリイソブチレン樹脂系シール剤、アイオノマー樹脂系シール剤、(変性)オレフィン樹脂系シール剤等を例示することができる。これらの中でも、接着力が強く、耐溶剤性や耐ヨウ素性に優れたエポキシ樹系シール剤が好ましく用いられる。   The sealing agent of the dye-sensitized solar cell of the present invention is used for the purpose of laminating the first and second conductive supports and sealing the electrolytic solution used in the charge transfer layer. The sealing agent is not particularly limited as long as it fulfills the above-mentioned purpose, and specifically, an epoxy resin-based sealing agent, an acrylate resin-based sealing agent, a silicone resin-based sealing agent, a polyisobutylene resin-based sealing agent, and an ionomer. Examples thereof include resin-based sealing agents and (modified) olefin resin-based sealing agents. Among these, an epoxy resin sealant having strong adhesive strength and excellent solvent resistance and iodine resistance is preferably used.

エポキシ樹脂系シール剤としては、熱硬化型、紫外線硬化型、光熱併用型いずれのタイプのシール剤も用いることができるが、スクリーン印刷法やディスペンス法に適用可能で、硬化後の接着性、耐熱性、耐湿性、耐溶剤性、耐光性、ガスバリア性等に優れたシール剤が好ましい。エポキシ樹脂系シール剤が含有するエポキシ樹脂としては、一分子中に少なくとも2個以上のエポキシ基を持つエポキシ樹脂であれば特に限定されず、例えばノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、二官能フェノールのジグリシジルエーテル化物、二官能アルコールのジグリシジルエーテル化物、その他のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、及びそれらのハロゲン化物、水素添加物等が挙げられる。その中でも、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールA型ノボラック、トリスフェノールメタンノボラック、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、テトラブロモビスフェノールA、テルペンジフェノール、4,4’−ビフェノール、2,2’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール、トリス−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタンや、フェノール(フェノール、アルキル置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシアセトフェノン、o−ヒドロキシアセトフェノン、ジシクロペンタジエン、フルフラール、4,4’−ビス(クロルメチル)−1,1’−ビフェニル、4,4’−ビス(メトキシメチル)−1,1’−ビフェニル、1,4−ビス(クロロメチル)ベンゼン、1,4−ビス(メトキシメチル)ベンゼン等との重縮合物及びこれらの変性物から誘導されるグリシジルエーテル化エポキシ樹脂、グリシジルアミン化エポキシ樹脂、グリシジルエステル化エポキシ樹脂、及びそれらのハロゲン化物、水素添加物等の、固形又は液状エポキシ樹脂が好ましく、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、トリスフェノールメタンノボラック、ビスフェノールA型ノボラック、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、レゾルシン、フルオレンビスフェノールのグリシジルエーテル化エポキシ樹脂、及びそれらのハロゲン化物、水素添加物であるエポキシ樹脂がより好ましく、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタンノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、レゾルシングリシジルエーテル、及びそれらのハロゲン化物、水素添加物であるエポキシ樹脂が特に好ましく、トリスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が最も好ましい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。上記のようなエポキシ樹脂は、シール剤の粘度を調整するのに有益であり、これらのエポキシ樹脂を使用したシール剤は、本発明の色素増感太陽電池作成時に常温での基板の重ね合わせ作業を可能とし、且つギャップ形成を容易にする。   As the epoxy resin-based sealant, any of thermosetting type, ultraviolet curable type and photothermal combination type sealant can be used, but it can be applied to screen printing method and dispensing method. A sealing agent having excellent properties, moisture resistance, solvent resistance, light resistance, gas barrier properties and the like is preferable. The epoxy resin contained in the epoxy resin-based sealing agent is not particularly limited as long as it is an epoxy resin having at least two epoxy groups in one molecule. For example, a novolac type epoxy resin, a bisphenol type epoxy resin, a biphenyl type epoxy Resin, triphenylmethane type epoxy resin, hydantoin type epoxy resin, isocyanurate type epoxy resin, aliphatic chain epoxy resin, diglycidyl etherified product of bifunctional phenol, diglycidyl etherified product of bifunctional alcohol, other glycidyl ether type Examples thereof include an epoxy resin, a glycidyl ester type epoxy resin, a glycidyl amine type epoxy resin, an alicyclic epoxy resin, a halide thereof, a hydrogenated product, and the like. Among them, phenol novolak, cresol novolak, bisphenol A type novolak, trisphenol methane novolak, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, fluorene bisphenol, tetrabromobisphenol A, terpene diphenol, 4,4'-biphenol, 2,2 '-Biphenol, 3,3', 5,5'-tetramethyl- [1,1'-biphenyl] -4,4'-diol, hydroquinone, resorcin, naphthalenediol, tris- (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane and phenol (phenol, alkyl-substituted phenol, naphthol, alkyl-substituted naphthol, dihydroxybenzene, dihydroxynaphthalene, etc.) Formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxyacetophenone, o-hydroxyacetophenone, dicyclopentadiene, furfural, 4,4′-bis (chloromethyl) -1,1′-biphenyl, 4 , 4′-bis (methoxymethyl) -1,1′-biphenyl, 1,4-bis (chloromethyl) benzene, polycondensates with 1,4-bis (methoxymethyl) benzene and the like, and modified products thereof Preferred are solid or liquid epoxy resins such as glycidyl etherified epoxy resins, glycidyl aminated epoxy resins, glycidyl esterified epoxy resins, and their halides and hydrogenated products, such as phenol novolac and cresol novolac. More preferred are trisphenol methane novolak, bisphenol A type novolak, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, resorcin, glycidyl etherified epoxy resins of fluorene bisphenol, and their halogenated and hydrogenated epoxy resins. Type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, trisphenol methane novolak type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, resorcing ricidyl ether, and their halides, hydrogenated products A certain epoxy resin is particularly preferable, and a trisphenol novolac type epoxy resin and a bisphenol A type epoxy resin are most preferable. These may be used alone or in combination of two or more. The epoxy resin as described above is useful for adjusting the viscosity of the sealant, and the sealant using these epoxy resins is used to superimpose the substrates at room temperature when creating the dye-sensitized solar cell of the present invention. And facilitates gap formation.

エポキシ樹脂系シール剤の組成は特に限定されないが、例えば熱硬化型シール剤であれば、エポキシ樹脂及び熱硬化剤を含むもの、紫外線硬化型シール剤としては、エポキシ樹脂及び光重合開始剤を含むもの、光熱併用硬化型シール剤としては、エポキシ樹脂と熱硬化剤及び光反応開始剤を含むものが一般的である。いずれの組成も更なる添加剤を含んでもよく、例えば熱硬化剤型シール剤であれば、その他の熱硬化性樹脂、反応促進剤、充填剤、カップリング剤、溶媒、応力緩和剤、粘度調整剤、顔料、レベリング剤、消泡剤、スペーサー等を、紫外線硬化型シール剤であれば、その他の紫外線硬化性樹脂、光増感剤、イオンキャッチャー、充填剤、カップリング剤、溶媒、応力緩和剤、粘度調整剤、顔料、レベリング剤、消泡剤、スペーサー等を、光熱併用硬化型シール剤であれば、その他の熱硬化性樹脂、その他の紫外線硬化性樹脂、反応促進剤、光増感剤、イオンキャッチャー、充填剤、カップリング剤、溶媒、応力緩和剤、粘度調整剤、顔料、レベリング剤、消泡剤、スペーサー等を、それぞれ必要に応じて含有してよい。これらの中でも、熱硬化型エポキシ樹脂系シール剤が好ましく用いられ、更にフェノール、ポリフェノール、ビスフェノール、ノボラック、アミン、グアナミン、イミダゾール、ヒドラジド、酸無水物等を熱硬化剤として含む熱硬化型エポキシ樹脂系シール剤がより好ましく、その中でもノボラック、ヒドラジドを含む熱硬化型エポキシ樹脂系シール剤が特に好ましく、フェノールノボラック、芳香族ヒドラジド、炭素数6以上の脂肪族ヒドラジドを含む熱硬化型エポキシ樹脂系シール剤が最も好ましい。これらの熱硬化剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。上記のようなエポキシ樹脂系シール剤は、接着性、耐湿性、耐溶剤性等に優れており、本発明の色素増感太陽電池の耐久性を、特に向上させることができる。
エポキシ樹脂系シール剤の具体例としては、特開2002−368236公報、国際公開特許2004/075333公報、国際公開特許WO2007/046499公報、国際公開特許WO2007/007671公報、国際公開特許WO2011/145551公報等に記載のシール剤等が例示できる。その中でも、特開2002−368236公報、国際公開特許WO2011/145551公報に記載のシール剤が特に好ましい。
The composition of the epoxy resin-based sealant is not particularly limited. For example, if it is a thermosetting sealant, it includes an epoxy resin and a thermosetting agent, and the ultraviolet curable sealant includes an epoxy resin and a photopolymerization initiator. As the curable sealant used in combination with photothermal heat, an epoxy resin, a thermosetting agent and a photoreaction initiator are generally used. Any composition may contain further additives. For example, if it is a thermosetting type sealant, other thermosetting resins, reaction accelerators, fillers, coupling agents, solvents, stress relaxation agents, viscosity adjustments. If it is an ultraviolet curable sealant, such as an agent, pigment, leveling agent, antifoaming agent, spacer, etc., other ultraviolet curable resins, photosensitizers, ion catchers, fillers, coupling agents, solvents, stress relaxation If it is a photo-heat combined curable sealant, such as an agent, viscosity modifier, pigment, leveling agent, antifoaming agent, spacer, etc., other thermosetting resins, other ultraviolet curable resins, reaction accelerators, photosensitization An agent, an ion catcher, a filler, a coupling agent, a solvent, a stress relaxation agent, a viscosity modifier, a pigment, a leveling agent, an antifoaming agent, a spacer and the like may be contained as necessary. Among these, a thermosetting epoxy resin-based sealing agent is preferably used, and further includes a thermosetting epoxy resin system containing phenol, polyphenol, bisphenol, novolac, amine, guanamine, imidazole, hydrazide, acid anhydride, and the like as a thermosetting agent. Sealing agents are more preferable, and among them, thermosetting epoxy resin-based sealing agents containing novolak and hydrazide are particularly preferable, and thermosetting epoxy resin-based sealing agents containing phenol novolak, aromatic hydrazide, and aliphatic hydrazide having 6 or more carbon atoms. Is most preferred. These thermosetting agents may be used independently and may use 2 or more types together. The epoxy resin-based sealing agent as described above is excellent in adhesiveness, moisture resistance, solvent resistance, and the like, and can particularly improve the durability of the dye-sensitized solar cell of the present invention.
Specific examples of the epoxy resin-based sealant include Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-368236, International Patent Publication No. 2004/075333, International Patent Publication WO2007 / 046499, International Patent Publication WO2007 / 007671, International Patent Publication WO2011 / 145551, and the like. Can be exemplified. Among these, the sealing agents described in JP-A No. 2002-368236 and International Patent Publication WO 2011/145551 are particularly preferable.

次に、本発明の色素増感太陽電池の一般的な作製法を説明する。まず、前記した導電性支持体上に酸化物半導体微粒子の薄膜(半導体含有層)を作成する。酸化物半導体微粒子の薄膜は、酸化物半導体の微粒子をスプレイ噴霧等で直接導電性支持体上に塗布して半導体微粒子の薄膜を形成する方法、導電性支持体を電極として電気的に半導体微粒子を薄膜状に析出させる方法、半導体微粒子のスラリー又は半導体アルコキサイド等の半導体微粒子の前駆体を加水分解することにより得られた微粒子を含有するペーストを導電性支持体上に塗布した後、乾燥、硬化もしくは焼成する方法等によって製造することが出来る。酸化物半導体を用いる電極の性能上、スラリーを用いる方法が好ましい。この方法の場合、スラリーは二次凝集している酸化物半導体微粒子を常法により分散媒中に平均1次粒子径が1〜200nmになるように分散させることにより得られる。   Next, a general method for producing the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described. First, a thin film (semiconductor-containing layer) of oxide semiconductor fine particles is formed on the conductive support described above. A thin film of oxide semiconductor fine particles is a method of forming a thin film of semiconductor fine particles by directly applying oxide semiconductor fine particles onto a conductive support by spray spraying or the like. A method of depositing into a thin film, a slurry containing fine particles obtained by hydrolyzing a semiconductor fine particle slurry or a semiconductor fine particle precursor such as semiconductor alkoxide, and the like. It can be manufactured by a firing method or the like. In view of the performance of the electrode using an oxide semiconductor, a method using a slurry is preferable. In the case of this method, the slurry is obtained by dispersing the oxide semiconductor fine particles, which are secondarily aggregated, in a dispersion medium by an ordinary method so that the average primary particle diameter is 1 to 200 nm.

スラリーを分散させる分散媒としては、半導体微粒子を分散できるものであれば特に限定されず、例えば水、エタノール等のアルコール、アセトンやアセチルアセトン等のケトン、ヘキサン等の炭化水素等が挙げられ、これらを混合して用いてもよい。さらに、水はスラリーの粘度変化を抑えることから好適に用いられる。また、酸化物半導体微粒子の分散状態を安定化させる目的で、分散安定剤を併用することも出来る。用いられる分散安定剤としては、例えば酢酸、塩酸及び硝酸等の酸、アセチルアセトン、アクリル酸、ポリエチレングリコール及びポリビニルアルコール等の有機溶媒等が挙げられる。   The dispersion medium for dispersing the slurry is not particularly limited as long as the semiconductor fine particles can be dispersed. Examples thereof include water, alcohols such as ethanol, ketones such as acetone and acetylacetone, hydrocarbons such as hexane, and the like. You may mix and use. Furthermore, water is preferably used because it suppresses a change in viscosity of the slurry. In addition, a dispersion stabilizer can be used in combination for the purpose of stabilizing the dispersion state of the oxide semiconductor fine particles. Examples of the dispersion stabilizer used include acids such as acetic acid, hydrochloric acid and nitric acid, and organic solvents such as acetylacetone, acrylic acid, polyethylene glycol and polyvinyl alcohol.

スラリーを塗布した基板は焼成してもよく、その焼成温度は通常100℃以上、好ましくは200℃以上で、かつ上限は概ね基板材料の融点(軟化点)以下であり、通常900℃以下、好ましくは600℃以下である。また焼成時間は特に限定しないが、概ね4時間以内が好ましい。基板上の薄膜の厚みは通常1〜200μm、好ましくは1〜50μmである。   The substrate coated with the slurry may be fired, and the firing temperature is usually 100 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, and the upper limit is generally below the melting point (softening point) of the substrate material, usually 900 ° C. or lower, preferably Is 600 ° C. or lower. The firing time is not particularly limited, but is preferably within 4 hours. The thickness of the thin film on the substrate is usually 1 to 200 μm, preferably 1 to 50 μm.

酸化物半導体微粒子の薄膜には2次処理を施してもよい。例えば、半導体と同一の金属のアルコキサイド、塩化物、硝化物又は硫化物等の溶液に、直接、基板ごと薄膜を浸積させて乾燥もしくは再焼成することにより半導体微粒子の薄膜の性能を向上させることもできる。金属アルコキサイドとしてはチタンエトキサイド、チタンイソプロポキサイド、チタンt−ブトキサイド、n−ジブチル−ジアセチルスズ等が挙げられ、それらのアルコール溶液が用いられる。塩化物としては例えば四塩化チタン、四塩化スズ、塩化亜鉛等が挙げられ、その水溶液が用いられる。このようにして得られた酸化物半導体薄膜は酸化物半導体の微粒子から成っている。   The thin film of oxide semiconductor fine particles may be subjected to secondary treatment. For example, improving the performance of thin film of semiconductor fine particles by directly immersing the thin film together with the substrate in a solution of the same metal alkoxide, chloride, nitride or sulfide as the semiconductor and drying or refiring. You can also. Examples of the metal alkoxide include titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium t-butoxide, n-dibutyl-diacetyltin, and alcohol solutions thereof are used. Examples of the chloride include titanium tetrachloride, tin tetrachloride, zinc chloride and the like, and an aqueous solution thereof is used. The oxide semiconductor thin film thus obtained is composed of fine particles of an oxide semiconductor.

次に、酸化物半導体薄膜に、前記増感色素を吸着させる。増感色素を吸着させる方法としては、色素を溶媒に溶解した溶液又は色素を溶媒に分散した分散液に、上記半導体含有層の設けられた導電性支持体を浸漬する方法が挙げられる。溶液又は分散液中における色素の濃度は、色素の種類や溶解度によって適宜決めればよい。浸漬温度は概ね常温から溶媒の沸点迄であり、また浸漬時間は1〜72時間程度である。増感色素を溶解させるのに使用できる溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、アセトニトリル、アセトン、ジメチルスルホキサイド、ジメチルホルムアミド、n−プロパノール、i−プロパノール、t−ブタノール、テトラヒドロフラン等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。溶液中の増感色素の濃度は通常1×10-6〜1M、好ましくは1×10-5〜1×10-1Mである。この様に増感色素を半導体含有層の設けられた導電性支持体を浸漬させることにより、色素で増感された半導体含有層を有する導電性支持体が得られる。 Next, the sensitizing dye is adsorbed on the oxide semiconductor thin film. Examples of the method for adsorbing the sensitizing dye include a method in which the conductive support provided with the semiconductor-containing layer is immersed in a solution obtained by dissolving a dye in a solvent or a dispersion obtained by dispersing the dye in a solvent. The concentration of the dye in the solution or dispersion may be determined as appropriate depending on the type and solubility of the dye. The immersion temperature is generally from room temperature to the boiling point of the solvent, and the immersion time is about 1 to 72 hours. Solvents that can be used to dissolve the sensitizing dye include, for example, methanol, ethanol, acetonitrile, acetone, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, n-propanol, i-propanol, t-butanol, tetrahydrofuran, and the like. May be used alone or in admixture of two or more at any ratio. The concentration of the sensitizing dye in the solution is usually 1 × 10 −6 to 1M, preferably 1 × 10 −5 to 1 × 10 −1 M. Thus, the electroconductive support body which has a semiconductor content layer sensitized with the pigment | dye is obtained by immersing the electroconductive support body in which the semiconductor content layer was provided with the sensitizing dye.

色素を混合して用いる場合の各色素の比率は特に限定されないが、一般的にはそれぞれの色素を少なくとも10モル%程度以上使用することが好ましい。2種以上の色素を溶解もしくは分散した溶液を用いて半導体含有層に色素を担持させる場合、溶液中の色素の合計濃度が1種類のみ担持させる場合と同様であればよく、また、各色素に用いる溶媒は同一であっても異なっていてもよい。   The ratio of each dye in the case of using a mixture of dyes is not particularly limited, but generally it is preferable to use each dye at least about 10 mol% or more. When the dye is supported on the semiconductor-containing layer using a solution in which two or more kinds of dyes are dissolved or dispersed, the total concentration of the dyes in the solution may be the same as when only one kind is supported. The solvent used may be the same or different.

半導体含有層に色素を担持する際、色素同士の会合を防ぐために、包接化合物の共存下で色素を担持することが効果的である。ここで用いられる包接化合物としてはコール酸等のステロイド系化合物、クラウンエーテル、シクロデキストリン、カリックスアレン、ポリエチレンオキサイド等が挙げられるが、コール酸を用いることが好ましく、コール酸の中でもコール酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、コール酸メチルエステル、コール酸ナトリウム、ウルソデオキシコール酸、リトコール酸等を用いることが好ましく、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、ウルソデオキシコール酸、リトコール酸を用いることがより好ましい。これらの包摂化合物は、色素溶液に添加してもよく、予め包摂化合物を溶媒に溶解させた後に色素を溶解又は分散させてもよい。これら包摂化合物は2種類以上を組み合わせて用いることも可能であり、その割合は任意に選択することができる。また、色素を担持させた後、4−t−ブチルピリジン、ピリジン、4−メチルピリジン、トリエチルアミン等のアミン化合物や、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の酸で半導体含有層を処理してもよい。処理の方法は、例えばアミン化合物又は酸を添加したエタノール溶液に増感色素を担持した半導体含有層の設けられた導電性支持体を浸す方法や、増感色素を担持した半導体含有層の設けられた導電性支持体に直接アミン化合物や酸を接触させ、一定時間後に有機溶媒又は水等で洗浄及び乾燥する方法等が採用される。   When the dye is supported on the semiconductor-containing layer, it is effective to support the dye in the presence of the inclusion compound in order to prevent the association of the dyes. Examples of the clathrate compound used here include steroidal compounds such as cholic acid, crown ether, cyclodextrin, calixarene, polyethylene oxide and the like. Cholic acid is preferably used. Cholic acid, chenodeoxycholic acid, cholic acid methyl ester, sodium cholate, ursodeoxycholic acid, lithocholic acid and the like are preferably used, and deoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, ursodeoxycholic acid and lithocholic acid are more preferably used. These inclusion compounds may be added to the dye solution, or the dye may be dissolved or dispersed after the inclusion compound is previously dissolved in a solvent. Two or more of these inclusion compounds can be used in combination, and the ratio thereof can be arbitrarily selected. Further, after the dye is supported, the semiconductor-containing layer may be treated with an amine compound such as 4-t-butylpyridine, pyridine, 4-methylpyridine, or triethylamine, or an acid such as formic acid, acetic acid, or propionic acid. The treatment method includes, for example, a method in which a conductive support provided with a semiconductor-containing layer carrying a sensitizing dye is immersed in an ethanol solution to which an amine compound or an acid is added, or a semiconductor-containing layer carrying a sensitizing dye is provided. For example, a method in which an amine compound or an acid is directly brought into contact with the conductive support, followed by washing and drying with an organic solvent, water, or the like after a certain time is employed.

次に、前記のようにして得られた色素で増感された半導体含有層を有する導電性支持体(第一の導電性支持体)と対向電極を有する導電性支持体(第二の導電性支持体)とを、シール剤を用いて貼り合わせる方法について説明する。まず、スペーサー(間隙制御材)を添加したシール剤を、いずれか一方の導電性支持体の導電面の周辺部に、電荷移動層の注入口を残してディスペンサー、スクリーン印刷機、インクジェット印刷機等により堰状に塗布した後、該シール剤が溶剤を含有する場合には、例えば温風乾燥機等で加熱して溶剤を蒸発させ、次いで第一と第二の導電性支持体の導電面が対面するように他方の導電性支持体を重ね合わせ、加熱及び/又は紫外線照射によりシール剤を硬化させる。ここで用いるスペーサーとしては、例えばグラスファイバー、シリカビーズ、ポリマービーズ等、さらには金パール、銀パール等の金属コーティングした微粒子等が用いられる。その直径は、目的に応じて異なるが、通常1〜100μm、好ましくは10〜40μmである。その使用量は、シール剤100質量部に対し通常0.1〜10質量部、好ましくは0.5〜5質量部、更に、好ましくは1〜2.5質量部である。シール剤の加熱硬化の条件は、通常90〜180℃で1〜3時間である。尚、加熱硬化の方法としては、熱盤を2枚有する熱プレス機でサンドイッチ状に挟んで行う方法、冶具で固定した後にオーブン中で行なう方法等が採用出来る。また、紫外線硬化型及び光熱併用硬化型のシール剤を用いる場合の紫外線の照射条件は、シール剤の硬化速度に併せて選択すればよい。第一と第二の導電性支持体の間隙は通常1〜100μm、好ましくは4〜50μmである。   Next, a conductive support (first conductive support) having a semiconductor-containing layer sensitized with the dye obtained as described above and a conductive support (second conductive) having a counter electrode. A method of bonding the support) to the support using a sealant will be described. First, a sealant to which a spacer (gap control material) is added is dispenser, screen printing machine, ink jet printing machine, etc. leaving the injection port of the charge transfer layer around the conductive surface of one of the conductive supports. In the case where the sealing agent contains a solvent after being applied in the form of a weir, the solvent is evaporated by heating with, for example, a hot air dryer or the like, and then the conductive surfaces of the first and second conductive supports are The other conductive support is superposed so as to face each other, and the sealing agent is cured by heating and / or ultraviolet irradiation. As the spacer used here, for example, glass fiber, silica beads, polymer beads and the like, and fine particles coated with metal such as gold pearl and silver pearl are used. The diameter varies depending on the purpose, but is usually 1 to 100 μm, preferably 10 to 40 μm. The usage-amount is 0.1-10 mass parts normally with respect to 100 mass parts of sealing agents, Preferably it is 0.5-5 mass parts, More preferably, it is 1-2.5 mass parts. The conditions for heat-curing the sealant are usually 90 to 180 ° C. for 1 to 3 hours. As a heat curing method, a method of sandwiching with a hot press machine having two hot plates, a method of performing in an oven after fixing with a jig, or the like can be adopted. Moreover, what is necessary is just to select the irradiation conditions of the ultraviolet-ray in the case of using a ultraviolet curing type and a photothermal combined curing type sealing agent according to the curing rate of a sealing agent. The gap between the first and second conductive supports is usually 1 to 100 μm, preferably 4 to 50 μm.

本発明の色素増感太陽電池は、上記のようにして貼り合わせた一対の導電性支持体の間隙に電荷移動層を注入した後、電荷移動層の注入口を封止することにより得られる。電荷移動層の注入口を封止する封止剤(封口剤)としてはイソブチレン樹脂、エポキシ樹脂、UV硬化性のアクリル樹脂等が使用できるが、電荷移動層が注入口から漏洩するのを防ぐ効果を持つものであれば前述に限らず用いることができる。用いられる封止剤としては、市販品でもよく、UV硬化性アクリル系樹脂が好ましい。   The dye-sensitized solar cell of the present invention can be obtained by injecting the charge transfer layer into the gap between the pair of conductive supports bonded together as described above and then sealing the injection port of the charge transfer layer. Isobutylene resin, epoxy resin, UV curable acrylic resin, etc. can be used as the sealant (sealing agent) for sealing the charge transfer layer injection port, but the effect of preventing the charge transfer layer from leaking from the injection port As long as it has, it can use not only the above-mentioned. As a sealing agent used, a commercial item may be sufficient and UV curable acrylic resin is preferable.

一方、色素増感太陽電池の別の作製法として、国際公開特許WO2007/046499号公報に記載のように、いずれか一方の導電性支持体の導電面の周辺部に、電荷移動層注入口を設けることなくシール剤の堰を設け、次いで前記同様の電荷移動層をシール剤の堰の内側に配し、減圧下において第一と第二の導電性支持体の導電面が対面するように他方の導電性支持体を載置し貼り合わせると同時にギャップ形成を行い、その後シール剤を硬化させることにより色素増感太陽電池を得るという方法も採用出来る。   On the other hand, as another method for producing a dye-sensitized solar cell, as described in International Publication No. WO2007 / 046499, a charge transfer layer injection port is provided at the periphery of the conductive surface of one of the conductive supports. Without providing a sealing agent weir, and then placing a charge transfer layer similar to the above inside the sealing agent weir so that the conductive surfaces of the first and second conductive supports face each other under reduced pressure. A method of obtaining a dye-sensitized solar cell by forming a gap at the same time as mounting and bonding the conductive support, and then curing the sealant can also be employed.

図1は本発明の色素増感太陽電池の構造を説明する要部断面模式図であって、1は内側が導電性を有する第一の導電性支持体、2は色素によって増感された半導体含有層、1と2を併せて酸化物半導体電極という。3は導電性支持体の内側の導電面の上に白金等を配した対向電極を有する第二の導電性支持体、4は一対の導電性支持体の間隙に配されている電荷移動層、5はシール剤、6はガラス基板である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an essential part for explaining the structure of a dye-sensitized solar cell of the present invention, wherein 1 is a first conductive support having conductivity inside, and 2 is a semiconductor sensitized by the dye. The inclusion layers 1 and 2 are collectively referred to as an oxide semiconductor electrode. 3 is a second conductive support having a counter electrode in which platinum or the like is disposed on a conductive surface inside the conductive support, 4 is a charge transfer layer disposed in a gap between the pair of conductive supports, 5 is a sealing agent, and 6 is a glass substrate.

以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples.

電解液作成例1
ヨウ素を0.1M、ヨウ化物としてリチウムヨーダイド(LiI)を0.1Mと1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイドを1.2M、チオシアネート化合物としてグアニジンチオシアネートを0.1M、添加剤として式(1)で表される化合物であるアセチルアセトン(1000)を0.5Mの濃度になるように、各成分を3−メトキシプロピオニトリルに溶解混合させて、色素増感太陽電池用電解液1(下表1、実施例1に使用)を得た。
Electrolyte preparation example 1
0.1M iodine, 0.1M lithium iodide (LiI) as iodide and 1.2M 1-methyl-3-propylimidazolium iodide, 0.1M guanidine thiocyanate as thiocyanate compound, formula as additive Each component is dissolved and mixed in 3-methoxypropionitrile so that acetylacetone (1000), which is a compound represented by (1), has a concentration of 0.5 M, and the dye-sensitized solar cell electrolyte 1 ( Table 1 below, used in Example 1).

電解液作成例2〜6
添加剤を表1に示した各化合物に変更したこと以外は電解液作成例1に準じて、色素増感太陽電池用電解液2〜6(下表1、実施例2〜比較例3に使用)をそれぞれ得た。
Electrolyte preparation examples 2-6
Except that the additives were changed to the respective compounds shown in Table 1, according to Electrolytic Solution Preparation Example 1, electrolytes 2 to 6 for dye-sensitized solar cells (used in Table 1, Example 2 to Comparative Example 3 below) ) Respectively.

電解液作成例7
添加剤に式(1)で表される化合物を用いなかったこと以外は電解液作成例1に準じて、色素増感太陽電池用電解液7(下表1、比較例4に使用)を得た。
Electrolyte preparation example 7
Except that the compound represented by the formula (1) was not used as an additive, an electrolytic solution 7 for dye-sensitized solar cell (used in Table 1 and Comparative Example 4 below) was obtained according to Electrolytic Solution Preparation Example 1. It was.

電解液作成例8
ヨウ素を0.1M、ヨウ化物としてリチウムヨーダイド(LiI)を0.05Mと1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムヨーダイドを1.2M、チオエステル結合を有する化合物としてブチリルチオコリンヨージドを0.05M、添加剤として式(1)で表される化合物である1,3−シクロヘキサンジオン(1089)を0.5Mの濃度になるように、各成分を3−メトキシプロピオニトリルに溶解混合させて、色素増感太陽電池用電解液8(下表1、実施例4に使用)を得た。
Electrolyte preparation example 8
0.1M iodine, 0.05M lithium iodide (LiI) as iodide and 1.2M 1-methyl-3-propylimidazolium iodide, and 0.1% butyrylthiocholine iodide as a compound having a thioester bond. 05M, 1,3-cyclohexanedione (1089) which is a compound represented by the formula (1) as an additive was dissolved and mixed in 3-methoxypropionitrile so that the concentration became 0.5M. Thus, an electrolyte solution 8 for dye-sensitized solar cells (used in Table 1 and Example 4 below) was obtained.

電解液作成例9
添加剤に式(1)で表される化合物を用いなかったこと以外は電解液作成例8に準じて、色素増感太陽電池用電解液9(下表1、比較例5に使用)を得た。
Electrolyte preparation example 9
Except that the compound represented by the formula (1) was not used as an additive, an electrolytic solution 9 for dye-sensitized solar cell (used in Table 1 and Comparative Example 5 below) was obtained according to Electrolytic Solution Preparation Example 8. It was.

電解液作成例10
ヨウ素を0.1M、ピリジンを2.6M、アセチルアセトンを0.3Mの濃度になるように、各成分を3−メトキシプロピオニトリルに溶解混合させて色素増感太陽電池用電解液10(下表1、比較例6に使用)を得た(非特許文献3に記載のPyI2AcacE電解液)。
Electrolyte preparation example 10
Each component is dissolved and mixed in 3-methoxypropionitrile so that the concentration of iodine is 0.1M, pyridine is 2.6M, and acetylacetone is 0.3M. 1, used in Comparative Example 6) (PyI 2 AcacE electrolytic solution described in Non-Patent Document 3).

Figure 2016143867
Figure 2016143867

実施例1
導電性支持体であるFTO導電性ガラス支持体の導電面上に、TiO2微粒子(平均粒子径20nm)をターピネオールでペースト状にしたものをスクリーン印刷機で塗布して、450℃で30分間焼成し、半導体含有層(膜厚10μm 短軸幅5mm 長軸幅4cm)を有する導電性支持体を作成した。得られた半導体含有層の設けられた導電性支持体を、国際公開特許WO2007/100033号公報の実施例6に記載の下記式(3)で表される色素を1.6×10-4Mの濃度になるようにアセトンに溶解して得られた色素溶液に、室温で24時間浸漬して酸化物半導体電極を作製した。次に、別のFTO導電性ガラス支持体の導電面上にPtを50Å蒸着させて対向電極を作製した。得られた対向電極の周縁部に、国際公開特許WO2011/14551公報のシール剤作製例3に記載のエポキシ系シール剤にスペーサーとして金パール(パール径20μm)を2.5質量%添加したシール剤を、電荷移動層の注入口を残すようにスクリーン印刷機を用いて塗布した後、温風乾燥機で90℃、18分間加熱して溶剤を除去した。その後、前記した酸化物半導体電極を、対向電極の導電面と半導体含有層とが対面するようにシール剤上に重ね合わせ、熱プレス機を用いて2.5kg/cm2の圧力で、150℃で60分間硬化させることにより、両導電性支持体を貼り合わせたセルを得た。得られたセルの注入口から電解液作成例で得られた電解液1をセル内に充填した後、注入口をUV硬化性アクリル系樹脂で封止することにより本発明の色素増感太陽電池(電池1)を得た。
Example 1
On a conductive surface of an FTO conductive glass support, which is a conductive support, TiO 2 fine particles (average particle size 20 nm) made into a paste with terpineol were applied with a screen printer and baked at 450 ° C. for 30 minutes. Then, a conductive support having a semiconductor-containing layer (film thickness: 10 μm, minor axis width: 5 mm, major axis width: 4 cm) was prepared. The conductive support provided with the obtained semiconductor-containing layer was treated with 1.6 × 10 −4 M of a dye represented by the following formula (3) described in Example 6 of International Publication No. WO2007 / 100033. An oxide semiconductor electrode was prepared by immersing in a dye solution obtained by dissolving in acetone so as to have a concentration of 24 hours at room temperature. Next, Pt was vapor-deposited on the conductive surface of another FTO conductive glass support to produce a counter electrode. Sealing agent obtained by adding 2.5% by mass of gold pearl (pearl diameter 20 μm) as a spacer to the epoxy-based sealing agent described in Sealing Agent Preparation Example 3 of International Patent Publication WO2011 / 14551 at the peripheral edge of the obtained counter electrode Was applied using a screen printer so as to leave the injection port of the charge transfer layer, and then the solvent was removed by heating at 90 ° C. for 18 minutes with a hot air dryer. Thereafter, the above oxide semiconductor electrode was overlaid on the sealant so that the conductive surface of the counter electrode and the semiconductor-containing layer face each other, and was heated at 150 ° C. at a pressure of 2.5 kg / cm 2 using a hot press. Was cured for 60 minutes to obtain a cell in which both conductive supports were bonded together. The electrolyte solution 1 obtained in the electrolyte preparation example was filled into the cell from the injection port of the obtained cell, and then the injection port was sealed with a UV curable acrylic resin to thereby provide the dye-sensitized solar cell of the present invention. (Battery 1) was obtained.

Figure 2016143867
Figure 2016143867

実施例2、3
電解液1を電解液作成例で得られた電解液2、3に変更したこと以外は実施例1に準じて、本発明の色素増感太陽電池(電池2、3)を得た。
Examples 2 and 3
A dye-sensitized solar cell (batteries 2 and 3) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic solution 1 was changed to the electrolytic solutions 2 and 3 obtained in the electrolytic solution preparation example.

比較例1〜4
電解液1を電解液作成例で得られた電解液4〜7に変更したこと以外は実施例1に準じて、比較用の色素増感太陽電池(電池4〜7)をそれぞれ得た。
Comparative Examples 1-4
Dye-sensitized solar cells for comparison (batteries 4 to 7) were obtained in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic solution 1 was changed to the electrolytic solutions 4 to 7 obtained in the electrolytic solution preparation example.

評価試験(色素増感太陽電池の出力測定)
実施例1〜3で得られた電池1〜3、比較例1〜4で得られた電池1〜4について、光電変換能の測定を行った。光源には1kWキセノンランプ(WACOM製)を用いて、AM1.5フィルターを通して100mW/cmとし、短絡電流、実効面積から算出される短絡電流密度と、開放電圧、短絡電流、形状因子から算出される光電変換効率をソーラシミュレータ(WXS−155S−10、WACOM製)を用いて測定した。結果を表2に示した。
Evaluation test (output measurement of dye-sensitized solar cell)
The batteries 1 to 3 obtained in Examples 1 to 3 and the batteries 1 to 4 obtained in Comparative Examples 1 to 4 were measured for photoelectric conversion ability. 1 kW xenon lamp (manufactured by WACOM) is used as the light source, it is set to 100 mW / cm 2 through the AM1.5 filter, and is calculated from the short circuit current density calculated from the short circuit current, effective area, open circuit voltage, short circuit current, and form factor. The photoelectric conversion efficiency was measured using a solar simulator (WXS-155S-10, manufactured by WACOM). The results are shown in Table 2.

Figure 2016143867
Figure 2016143867

色素増感太陽電池の出力測定において、電解液中にヨウ素、ヨウ化物、チオシアネート化合物に加え、添加剤としてβジケトンであるアセチルアセトンや1,3−シクロヘキサンジオンを含む本発明の電池1、2及びβケトエステルであるアセト酢酸メチルを含む本発明の電池3は、いずれも短絡電流密度が高く、光電変換効率も良好である。対して、電解液中に添加剤として単純なケトンであるアセトンやシクロヘキサノンを含む比較用の電池4、5及び単純なエステルである酢酸エチルを含む比較用の電池6、添加剤を含まない比較用の電池7は、いずれも短絡電流密度が低く、本発明の電池より光電変換効率が劣っていた。
さらに、電解液中にヨウ素、ヨウ化物、チオエステル結合を有する化合物を含み、添加剤として1,3−シクロヘキサンジオンを含む本発明の電池8(実施例4)も、添加剤を含まない比較用の電池9(比較例5)に比べて短絡電流密度が高く、光電変換効率も良好であった。
また、非特許文献3に記載のヨウ素及びピリジンとβジケトンであるアセチルアセトンを含む電解液を用いた電池10(比較例6)は、短絡電流密度及び光電変換効率の双方とも低く、本発明の色素増感太陽電池とは異なる結果となった。
以上の結果から、式(1)で表される化合物を含む電解液を用いた本発明の色素増感太陽電池が、優れた短絡電流密度と光電変換効率を有していることは明らかである。
In the output measurement of the dye-sensitized solar cell, the batteries 1, 2 and β of the present invention containing acetylacetone or 1,3-cyclohexanedione as β-diketone as additives in addition to iodine, iodide and thiocyanate compound in the electrolyte. All the batteries 3 of the present invention containing methyl acetoacetate, which is a ketoester, have high short-circuit current density and good photoelectric conversion efficiency. On the other hand, comparative batteries 4 and 5 containing simple ketones such as acetone and cyclohexanone as additives in the electrolytic solution, and comparative battery 6 containing simple esters such as ethyl acetate, and a comparative battery containing no additives. All of the batteries 7 had a low short-circuit current density, and the photoelectric conversion efficiency was inferior to that of the battery of the present invention.
Furthermore, the battery 8 (Example 4) of the present invention containing a compound having iodine, iodide, and a thioester bond in the electrolytic solution and containing 1,3-cyclohexanedione as an additive is also included for comparison. The short circuit current density was higher than that of the battery 9 (Comparative Example 5), and the photoelectric conversion efficiency was also good.
In addition, the battery 10 (Comparative Example 6) using the electrolytic solution containing iodine, pyridine, and β-diketone acetylacetone described in Non-Patent Document 3 has a low short-circuit current density and a low photoelectric conversion efficiency. The result was different from that of the sensitized solar cell.
From the above results, it is clear that the dye-sensitized solar cell of the present invention using the electrolytic solution containing the compound represented by the formula (1) has excellent short-circuit current density and photoelectric conversion efficiency. .

色素が非金属錯体系の有機色素であり、かつ電荷移動層が、ヨウ素、ヨウ素イオン及び式(1)で表される化合物を含有する化合物を含む電解液である、本発明の色素増感太陽電池は、高い短絡電流密度と優れた光電変換効率を有する。このため、資源的な制約が少なく、分子設計の幅が広い、非金属錯体系色素を用いた色素増感太陽電池で、優れた光電変換効率を持つ電池が提供可能となる。   The dye-sensitized solar of the present invention, wherein the dye is a non-metal complex organic dye and the charge transfer layer is an electrolytic solution containing a compound containing iodine, iodine ion and a compound represented by formula (1) The battery has a high short-circuit current density and excellent photoelectric conversion efficiency. For this reason, it is possible to provide a battery having excellent photoelectric conversion efficiency, which is a dye-sensitized solar cell using a non-metal complex dye having few resource restrictions and a wide range of molecular design.

1 導電性支持体
2 色素によって増感された半導体含有層
3 対向電極
4 電荷移動層
5 シール剤
6 ガラス基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive support body 2 Semiconductor containing layer sensitized with pigment | dye 3 Counter electrode 4 Charge transfer layer 5 Sealing agent 6 Glass substrate

Claims (10)

色素によって増感された半導体含有層を有する第一の導電性支持体、該半導体含有層と対向電極とが所定の間隔で対向する位置に設けられた対向電極を有する第二の導電性支持体、第一及び第二の導電性支持体の間隙に挟持された電荷移動層、並びに電荷移動層をシールするために第一及び第二の導電性支持体の周辺部に設けられたシール剤を含む色素増感太陽電池であって、該色素が非金属錯体系の有機色素であり、更に該電荷移動層が、ヨウ素、ヨウ素イオン及び下記式(1)で表される化合物を含有する色素増感太陽電池。
Figure 2016143867
(式中、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基及びスルホニル基からなる群より選ばれる一種以上の置換基を有していてもよい炭素数1〜10の脂肪族炭化水素残基、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基及びスルホニル基からなる群より選ばれる一種以上の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素残基、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アシル基、アミノ基、アミド基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ヒドロキシル基、リン酸エステル基、スルフィニル基及びスルホニル基からなる群より選ばれる一種以上の置換基を有していてもよい複素環残基、前記脂肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基、複素環残基及び水素原子からなる群より選ばれる一種以上の置換基と共有結合を有していてもよい酸素原子、前記脂肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基、複素環残基及び水素原子からなる群より選ばれる一種以上の置換基と共有結合を有していてもよい窒素原子、前記脂肪族炭化水素残基、芳香族炭化水素残基、複素環残基及び水素原子からなる群より選ばれる一種以上の置換基と共有結合を有していてもよい硫黄原子、ハロゲン原子若しくは水素原子を表す。また、R、R、R及びRから選択される任意の2者で結合して環を形成してもよい。)
A first conductive support having a semiconductor-containing layer sensitized by a dye, and a second conductive support having a counter electrode provided at a position where the semiconductor-containing layer and the counter electrode face each other at a predetermined interval A charge transfer layer sandwiched in the gap between the first and second conductive supports, and a sealant provided on the periphery of the first and second conductive supports to seal the charge transfer layer A dye-sensitized solar cell comprising: a dye-sensitized solar cell, wherein the dye is a non-metallic complex organic dye, and the charge transfer layer further contains iodine, iodine ions, and a compound represented by the following formula (1): Sensitive solar cell.
Figure 2016143867
Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group or aryl group , A cyano group, an isocyano group, a nitro group, a nitroso group, a hydroxyl group, a phosphate ester group, a sulfinyl group, and a sulfonyl group, which may have one or more substituents selected from the group consisting of 1 to 10 carbon atoms Aliphatic hydrocarbon residue, halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, cyano group, isocyano group, nitro group, nitroso group, hydroxyl It may have one or more substituents selected from the group consisting of a group, a phosphate ester group, a sulfinyl group and a sulfonyl group. Aromatic hydrocarbon residue, halogen atom, alkoxy group, ester group, acyl group, amino group, amide group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, cyano group, isocyano group, nitro group, nitroso group, hydroxyl A heterocyclic residue which may have one or more substituents selected from the group consisting of a group, a phosphate ester group, a sulfinyl group and a sulfonyl group, the aliphatic hydrocarbon residue, the aromatic hydrocarbon residue, An oxygen atom which may have a covalent bond with one or more substituents selected from the group consisting of a heterocyclic residue and a hydrogen atom, the aliphatic hydrocarbon residue, an aromatic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue And a nitrogen atom which may have a covalent bond with one or more substituents selected from the group consisting of hydrogen atoms, the aliphatic hydrocarbon residues, aromatic hydrocarbon residues, heterocyclic residues and water One or more substituents covalently bonded may have a sulfur atom selected from the group consisting of atoms, a halogen atom or a hydrogen atom. In addition, selected from R 1, R 2, R 3 and R 4 Any two of them may combine to form a ring.)
式(1)で表される化合物がβジケトン、βケトエステル及びβケトアミドからなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項1に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to claim 1, wherein the compound represented by formula (1) is one or more selected from the group consisting of β diketone, β keto ester, and β ketoamide. 式(1)で表される化合物の電荷移動層中の含有量が0.01〜5Mである請求項1又は2に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to claim 1 or 2, wherein the content of the compound represented by the formula (1) in the charge transfer layer is 0.01 to 5M. 含硫化合物を電荷移動層中に含有する請求項1乃至3の何れか一項に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the sulfur-containing compound is contained in the charge transfer layer. 電荷移動層中に含有する含硫化合物が、チオシアネート、チオエステル結合を有する化合物のいずれかである請求項4に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to claim 4, wherein the sulfur-containing compound contained in the charge transfer layer is either a thiocyanate or a compound having a thioester bond. シール剤が、エポキシ樹脂系シール剤である請求項1乃至5のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the sealant is an epoxy resin sealant. 半導体含有層の半導体が、微粒子状の酸化チタン又は微粒子状の複合酸化チタンである請求項1乃至6のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the semiconductor of the semiconductor-containing layer is particulate titanium oxide or particulate composite titanium oxide. 非金属錯体系の有機色素が、下記式(2)
Figure 2016143867
(式中、A及びAはそれぞれ独立にカルボキシル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ニトロ基、環式炭化水素残基、複素環残基、アミノ基、ヒドロキシル基、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。Xは芳香族炭化水素残基、複素環残基又はアミノ基を表す。nは1〜6の整数を表す。また、nが2以上で、A1及びA2が複数存在する場合、それぞれのA及びそれぞれのAは互いに独立に同じ又は異なってもよい前記の基を表す。また、A若しくはAが複数存在する場合にはそれぞれのA、A若しくはAが複数存在する場合にはそれぞれのA及びXの中の2者は結合して環を形成してもよい。)
で表される構造を有する請求項1乃至7のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。
Non-metallic complex organic dye is represented by the following formula (2)
Figure 2016143867
(In the formula, A 1 and A 2 are each independently a carboxyl group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a nitro group, a cyclic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue, an amino group, a hydroxyl group, a hydrogen atom, Represents a halogen atom or an alkyl group, X represents an aromatic hydrocarbon residue, a heterocyclic residue, or an amino group, n represents an integer of 1 to 6. n is 2 or more, and A1 and A2 are plural. When present, each A 1 and each A 2 each independently represents the same or different group, and when a plurality of A 1 or A 1 are present, each A 1 , A 2 Or when two or more A 2 are present, two of each A 2 and X may combine to form a ring.)
The dye-sensitized solar cell according to claim 1, having a structure represented by:
式(2)におけるAが、シアノ基又はカルボキシル基である請求項8に記載の色素増感太陽電池。 The dye-sensitized solar cell according to claim 8, wherein A 1 in Formula (2) is a cyano group or a carboxyl group. 式(2)におけるXが、トリフェニルアミン誘導体を有する(ポリ)エテニル基又は(ポリ)チオフェニル基である請求項8又は9に記載の色素増感太陽電池。   The dye-sensitized solar cell according to claim 8 or 9, wherein X in the formula (2) is a (poly) ethenyl group or a (poly) thiophenyl group having a triphenylamine derivative.
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