JP5482290B2 - Photoelectric conversion element - Google Patents

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    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Description

本発明は、光電変換素子に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element.

従来、多種多様な技術分野において、色素が広く使用されている。一例を挙げると、太陽光等の光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子の分野では、例えば、色素増感型太陽電池の作用電極に、光増感作用を有する色素が用いられている。   Conventionally, dyes are widely used in various technical fields. As an example, in the field of photoelectric conversion elements that convert light energy such as sunlight into electrical energy, for example, a dye having a photosensitizing action is used as a working electrode of a dye-sensitized solar cell.

色素増感型太陽電池は、一般的に、増感作用を行う色素と、この色素の担持体として酸化物半導体とを有する電極を有しており、かかる色素が入射した光を吸収して励起され、この励起された色素が電子を担持体に注入することにより、光電変換を行う。そして、この種の色素増感型太陽電池は、理論上、有機系太陽電池の中では高い光電変換効率が期待でき、また、一般に普及している従来のシリコン半導体を用いた太陽電池より低価格で製造できるため、コスト的に非常に有利であると考えられている。   A dye-sensitized solar cell generally has an electrode having a dye that performs a sensitizing action and an oxide semiconductor as a carrier for the dye, and is excited by absorbing light incident on the dye. The excited dye injects electrons into the carrier to perform photoelectric conversion. In addition, this type of dye-sensitized solar cell can theoretically be expected to have high photoelectric conversion efficiency among organic solar cells, and is lower in price than a solar cell using a conventional silicon semiconductor that is widely used. It is considered that it is very advantageous in terms of cost.

光電変換素子に用いられる色素としては、ルテニウム錯体系色素や、シアニン系色素等の有機色素が広く知られている。特に、有機色素は、比較的安定性が高く、また、容易に合成可能であるため、種々の検討がなされている。   As dyes used for photoelectric conversion elements, organic dyes such as ruthenium complex dyes and cyanine dyes are widely known. In particular, organic dyes are relatively stable and can be easily synthesized, and thus various studies have been made.

例えば、特許文献1には、メチン(−CH=)鎖と、メチン鎖の一端に結合したロダニン骨格と、メチン鎖の他端に結合したフェニルアミン骨格とを有する有機色素によって増感された酸化物半導体微粒子を用いた光電変換素子が開示されている。より具体的には、酸化物半導体電極に吸着するためのアンカー基として、−CH2COOH基又は−COOH基がロダニンの窒素原子に導入された有機色素が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an oxidation sensitized by an organic dye having a methine (—CH═) chain, a rhodanine skeleton bonded to one end of the methine chain, and a phenylamine skeleton bonded to the other end of the methine chain. A photoelectric conversion element using physical semiconductor fine particles is disclosed. More specifically, an organic dye in which a —CH 2 COOH group or a —COOH group is introduced into a nitrogen atom of rhodanine as an anchor group for adsorbing to an oxide semiconductor electrode is disclosed.

特開2004−014175号公報JP 2004-014175 A

しかしながら、上記従来の有機色素を用いた光電変換素子は、担持体から有機色素が剥離し易く、とりわけ、長期間使用していると、素子内に残留している水分や外部から素子内に侵入した水分によって担持体から有機色素が剥離し易く、その結果、光電変換効率が低下するという問題があった。   However, the photoelectric conversion element using the above-mentioned conventional organic dye easily peels off the organic dye from the carrier. In particular, when used for a long period of time, moisture remaining in the element or enters the element from the outside. There was a problem that the organic dye was easily peeled off from the support by the moisture, and as a result, the photoelectric conversion efficiency was lowered.

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、担持体である金属酸化物からの有機色素の剥離が抑制され、これにより光電変換特性及び耐久性が高められた、光電変換素子を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to suppress the peeling of an organic dye from a metal oxide as a support, thereby improving photoelectric conversion characteristics and durability. It is to provide a conversion element.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ロダニン構造部分を2つ乃至3つ有する特定構造の有機色素を用いることにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by using an organic dye having a specific structure having two to three rhodanine structure portions, and have completed the present invention. It was.

すなわち、本発明は、以下<1>〜<4>を提供する。
<1>色素が金属酸化物層に担持された色素担持金属酸化物電極を有する作用電極を備える光電変換素子において、
前記色素として、下記一般式(1):
(式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、末端アリール基、末端アルキル基、又は、末端アルコキシ基であり、R1及びR2の少なくとも一方は、末端アリール基、末端アルキル基、又は、末端アルコキシ基である。また、R1及びR2が結合して環を形成していてもよい)。
で表される構造を有する化合物を含む、
光電変換素子。
That is, the present invention provides the following <1> to <4>.
<1> In a photoelectric conversion element comprising a working electrode having a dye-supported metal oxide electrode in which a dye is supported on a metal oxide layer,
As the dye, the following general formula (1):
(In Formula (1), R1 and R2 are each independently a hydrogen atom, a terminal aryl group, a terminal alkyl group, or a terminal alkoxy group, and at least one of R1 and R2 is a terminal aryl group, a terminal alkyl group. Or a terminal alkoxy group, and R1 and R2 may combine to form a ring).
Including a compound having a structure represented by:
Photoelectric conversion element.

<2>前記一般式(1)において、R1が、末端アリール基、又は、末端アルキル基である、
上記<1>に記載の光電変換素子。
<2> In the general formula (1), R1 is a terminal aryl group or a terminal alkyl group.
The photoelectric conversion element as described in <1> above.

<3>前記一般式(1)において、R1が、1−1ジフェニルエチレンである、
上記<1>又は<2>に記載の光電変換素子。
<3> In the general formula (1), R1 is 1-1 diphenylethylene.
The photoelectric conversion element according to <1> or <2>.

<4>前記金属酸化物層は、実質的に酸化亜鉛からなる、
上記<1>〜<3>のいずれか1項に記載の光電変換素子。
<4> The metal oxide layer is substantially composed of zinc oxide.
The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <3> above.

本発明によれば、担持体である金属酸化物からの有機色素の剥離が抑制されて光電変換特性及び耐久性が高められた、光電変換素子が実現される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the peeling of the organic pigment | dye from the metal oxide which is a support body is suppressed, and the photoelectric conversion element with which the photoelectric conversion characteristic and durability were improved is implement | achieved.

色素増感型太陽電池100の概略構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a dye-sensitized solar cell 100. FIG.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されない。   Embodiments of the present invention will be described below. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Furthermore, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited only to the embodiments.

本実施形態の色素は、色素増感型太陽電池等の光電変換素子に用いられるものであり、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物(以下、「本実施形態のロダニン化合物」ともいう。)である。本実施形態の色素は、金属酸化物半導体材料を含む金属酸化物層(担持体)に対して吸着性(結合性)を有するとともに、光を吸収して励起され、ロダニン構造部分の窒素原子に導入された−CH2CH2COOH基を介して電子をその担持体に対して注入することができる化合物である。 The dye of this embodiment is used for a photoelectric conversion element such as a dye-sensitized solar cell, and has a structure represented by the following general formula (1) (hereinafter, “the rhodanine compound of this embodiment”). It is also called.) The dye according to the present embodiment has an adsorptivity (bonding property) to a metal oxide layer (support) including a metal oxide semiconductor material, and is excited by absorbing light, and becomes a nitrogen atom in the rhodanine structure portion. It is a compound that can inject electrons into the carrier through the introduced —CH 2 CH 2 COOH group.

(式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、末端アリール基、末端アルキル基、又は、末端アルコキシ基であり、R1及びR2の少なくとも一方は、末端アリール基、末端アルキル基、又は、末端アルコキシ基である。また、R1及びR2が結合して環を形成していてもよい)。 (In Formula (1), R1 and R2 are each independently a hydrogen atom, a terminal aryl group, a terminal alkyl group, or a terminal alkoxy group, and at least one of R1 and R2 is a terminal aryl group, a terminal alkyl group. Or a terminal alkoxy group, and R1 and R2 may combine to form a ring).

ここで、上述した「ロダニン構造部分」とは、ヘテロ原子として硫黄原子及び窒素原子を有する5員環(チアゾリジン環)骨格と、チアゾリジン環骨格の4位に結合したオキソ基(=O)と、チアゾリジン環骨格の2位に結合したチオキソ基(=S)と、を有する部分である。   Here, the above-mentioned “rhodanine structure portion” means a 5-membered ring (thiazolidine ring) skeleton having a sulfur atom and a nitrogen atom as heteroatoms, an oxo group (═O) bonded to the 4-position of the thiazolidine ring skeleton, And a thioxo group (═S) bonded to the 2-position of the thiazolidine ring skeleton.

本実施形態のロダニン化合物は、2つのロダニン構造部分がメチン鎖を介して連結されたものであり、各々のロダニン構造部分の窒素原子に−CH2CH2COOH基が導入されていることを特徴とする。2つロダニン構造部分が連結した部分は、発色団を構成する主要部であり、分子全体としてのπ共役の広がりによって光吸収ピークはブロード化されて光吸収波長域が広げられており、これにより、担持体である金属酸化物層への電子注入効率の向上に寄与する。また、分子中に2つ導入された−CH2CH2COOH基は、担持体である金属酸化物へ吸着するアンカー基として機能する。なお、「アンカー基」とは、担持体に対して、化学的或いは静電的な親和力又は結合能を有する置換基を意味する。 The rhodanine compound of this embodiment is characterized in that two rhodanine structure parts are linked via a methine chain, and a —CH 2 CH 2 COOH group is introduced into the nitrogen atom of each rhodanine structure part. And The part where the two rhodanine structural parts are linked is the main part that constitutes the chromophore, and the light absorption peak is broadened by the spread of π conjugation as a whole molecule, and the light absorption wavelength range is expanded. This contributes to an improvement in the efficiency of electron injection into the metal oxide layer that is the carrier. In addition, two —CH 2 CH 2 COOH groups introduced into the molecule function as anchor groups that are adsorbed to the metal oxide as a support. The “anchor group” means a substituent having chemical or electrostatic affinity or binding ability to the carrier.

一般式(1)において、「末端アリール基」とは、末端がアリール基である1価の置換基を意味し、より具体的には、単結合、アルキレン基又はアルケニレン基等の連結基を介してアリール基が連結した1価の置換基を意味する。末端アリール基の具体例としては、例えば、炭素数が6〜12の芳香族炭化水素(例えば、フェニル、ナフチル等)の他、これらの芳香族炭化水素がアルキレン基又はアルケニレン基等の連結基を介して連結したもの等(例えば、フェニルメチル、ジフェニルエチル、トリフェニルメチル、1−フェニルエチレン、1,1−ジフェニルエチレン等)が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、末端アリール基としては、1−フェニルエチレン及び1,1−ジフェニルエチレン等が好ましい。   In the general formula (1), the “terminal aryl group” means a monovalent substituent whose terminal is an aryl group, and more specifically, via a linking group such as a single bond, an alkylene group or an alkenylene group. Means a monovalent substituent to which an aryl group is linked. Specific examples of the terminal aryl group include, for example, aromatic hydrocarbons having 6 to 12 carbon atoms (for example, phenyl, naphthyl, etc.), and these aromatic hydrocarbons may be a linking group such as an alkylene group or an alkenylene group. (For example, phenylmethyl, diphenylethyl, triphenylmethyl, 1-phenylethylene, 1,1-diphenylethylene, etc.) are not limited to these. Among these, as the terminal aryl group, 1-phenylethylene, 1,1-diphenylethylene and the like are preferable.

一般式(1)において、「末端アルキル基」とは、末端がアルキル基である1価の置換基を意味し、より具体的には、単結合、アリール基又はアルケニレン基等の連結基を介してアルキル基が連結した1価の置換基を意味する。末端アルキル基の具体例としては、例えば、炭素数が1〜20の直鎖状、分枝状又は環状の炭化水素(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、tert−ペンチル、n−ヘキシル、イソヘキシル、2−ヘキシル、ジメチルブチル、エチルブチル、ヘプチル、オクチル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等)の他、これらの炭化水素がアリール基又はアルケニレン基等の連結基を介して連結したもの等(メチルフェニル、エチルフェニル、ジメチルフェニル等)が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、末端アルキル基としては、炭素数が1〜20の直鎖状又は分枝状の炭化水素(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、tert−ペンチル、n−ヘキシル、イソヘキシル、2−ヘキシル、ジメチルブチル、エチルブチル、ヘプチル、オクチル等)が好ましい。   In the general formula (1), “terminal alkyl group” means a monovalent substituent whose terminal is an alkyl group, and more specifically, via a linking group such as a single bond, an aryl group or an alkenylene group. Means a monovalent substituent to which an alkyl group is linked. Specific examples of the terminal alkyl group include linear, branched or cyclic hydrocarbons having 1 to 20 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl). Tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, tert-pentyl, n-hexyl, isohexyl, 2-hexyl, dimethylbutyl, ethylbutyl, heptyl, octyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, etc.) Examples include, but are not limited to, those in which hydrogen is linked through a linking group such as an aryl group or an alkenylene group (methylphenyl, ethylphenyl, dimethylphenyl, etc.). Among these, as the terminal alkyl group, a linear or branched hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl) Butyl, n-pentyl, isopentyl, tert-pentyl, n-hexyl, isohexyl, 2-hexyl, dimethylbutyl, ethylbutyl, heptyl, octyl, etc.) are preferred.

一般式(1)において、「末端アルコキシ基」とは、末端がアルコキシ基である1価の置換基を意味し、より具体的には、単結合、アリール基又はアルケニレン基等の連結基を介してアルコキシ基が連結した1価の置換基を意味する。末端アルコキシ基の具体例としては、例えば、炭素数が1〜20のアルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、ヘキシロキシ等)の他、これらのアルコキシ基がアリール基又はアルケニレン基等の連結基を介して連結したもの等(メトキシフェニル、エトキシフェニル、ジメトキシフェニル、メトキシフェニルエチレン、エトキシフェニルエチレン等)が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、末端アルコキシ基としては、炭素数が1〜20の直鎖状又は分枝状の炭化水素(例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、ヘキシロキシ等)が好ましい。   In the general formula (1), the “terminal alkoxy group” means a monovalent substituent whose terminal is an alkoxy group, and more specifically, via a linking group such as a single bond, an aryl group or an alkenylene group. Means a monovalent substituent to which an alkoxy group is linked. Specific examples of the terminal alkoxy group include, for example, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms (for example, methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, hexyloxy, etc.) Examples include, but are not particularly limited to, those in which an alkoxy group is linked via a linking group such as an aryl group or an alkenylene group (methoxyphenyl, ethoxyphenyl, dimethoxyphenyl, methoxyphenylethylene, ethoxyphenylethylene, etc.). Among these, as a terminal alkoxy group, a C1-C20 linear or branched hydrocarbon (for example, methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, hexyloxy) Etc.) is preferred.

一般式(1)において、R1及びR2は、結合して環を形成していてもよい。R1及びR2が結合して形成される環の具体例としては、例えば、ピラン、ジオキシン、ジオキサン等が挙げられるが、これらに特に限定されない。   In general formula (1), R1 and R2 may combine to form a ring. Specific examples of the ring formed by combining R1 and R2 include, but are not limited to, pyran, dioxin, dioxane and the like.

一般式(1)において、光電変換特性を高める観点から、R1及びR2の少なくとも一方は、上述した末端アリール基、末端アルキル基、又は、末端アルコキシ基であることが必要とされる。したがって、R1及びR2の双方が、上述した末端アリール基、末端アルキル基、又は、末端アルコキシ基であってもよいが、R1及びR2の一方が上述した末端アリール基、末端アルキル基、又は、末端アルコキシ基であり、他方が水素原子であることが好ましい。とりわけ、光電変換特性を高める観点から、R1が末端アリール基又は末端アルキル基であり、R2が水素原子であることがより好ましい。   In the general formula (1), from the viewpoint of improving the photoelectric conversion characteristics, at least one of R1 and R2 is required to be the above-described terminal aryl group, terminal alkyl group, or terminal alkoxy group. Therefore, both R1 and R2 may be the terminal aryl group, terminal alkyl group, or terminal alkoxy group described above, but one of R1 and R2 is the terminal aryl group, terminal alkyl group, or terminal described above. It is preferably an alkoxy group and the other is a hydrogen atom. In particular, from the viewpoint of improving photoelectric conversion characteristics, it is more preferable that R1 is a terminal aryl group or a terminal alkyl group, and R2 is a hydrogen atom.

本発明者らの知見によれば、ロダニンの窒素原子に−CH2COOH基が導入された上記特許文献1に記載の有機色素は、金属酸化物層への密着性(吸着性)が弱く、光電変換素子に用いる色素としては光電変換効率が不十分であった。これに対し、本実施形態のロダニン化合物においては、アンカー基として−CH2CH2COOH基が2つ導入されており、1分子あたりのCOOH基の含有量が高められている。また、本実施形態のロダニン化合物は、アンカー基として−CH2CH2COOH基を採用しているため、その立体構造上、2つの−COOH基が同方向に配向し易く、言い換えれば、2つの−COOH基が同時に金属酸化物層に吸着し易い設計となっている。そのため、本実施形態のロダニン化合物は、上記従来の有機色素に比して、金属酸化物層への密着性(吸着性)が高められたものとなっている。しかも、本実施形態のロダニン化合物は、2つの−COOHの配向方向に起因して、金属酸化物層に対して垂直に吸着し得るため、金属酸化物層の単位面積あたりの色素吸着量が高められ得る。よって、金属酸化物層が水分を多く含む環境に曝されても、金属酸化物層から色素が剥離する割合が低くなる。これらの作用が相まった結果、本実施形態のロダニン化合物を用いた光電変換素子においては、担持体である金属酸化物からの色素の剥離が抑制され、その結果、光電変換特性が高められるとともに、耐久性が高められたものと推察される。 According to the knowledge of the present inventors, the organic dye described in Patent Document 1 in which a —CH 2 COOH group is introduced into the nitrogen atom of rhodanine has low adhesion (adsorption) to the metal oxide layer, Photoelectric conversion efficiency was insufficient as a dye used for the photoelectric conversion element. In contrast, in the rhodanine compound of the present embodiment, two —CH 2 CH 2 COOH groups are introduced as anchor groups, and the content of COOH groups per molecule is increased. In addition, since the rhodanine compound of the present embodiment employs —CH 2 CH 2 COOH groups as anchor groups, two —COOH groups are easily oriented in the same direction due to its three-dimensional structure, in other words, two The —COOH group is designed to be easily adsorbed on the metal oxide layer at the same time. Therefore, the rhodanine compound of the present embodiment has improved adhesion (adsorbability) to the metal oxide layer as compared with the conventional organic dye. In addition, the rhodanine compound of the present embodiment can adsorb perpendicularly to the metal oxide layer due to the orientation direction of the two —COOH, so that the dye adsorption amount per unit area of the metal oxide layer is increased. Can be. Therefore, even when the metal oxide layer is exposed to an environment containing a large amount of moisture, the rate at which the pigment peels from the metal oxide layer is reduced. As a result of a combination of these actions, in the photoelectric conversion element using the rhodanine compound of the present embodiment, the peeling of the dye from the metal oxide as the support is suppressed, and as a result, the photoelectric conversion characteristics are enhanced, It is inferred that durability has been improved.

ここで、各々のロダニン構造部分の窒素原子に導入されるアンカー基は、各々−CH2CH2COOH基であることが要求される。例えば、従来技術の如く、アンカー基に代えてアルキル基等を採用すると、金属酸化物層への吸着性が不十分となり、金属酸化物層から剥離し易く、光電変換特性が著しく低下する。一方、−CH2COOH基等の短いアンカー基を採用すると、−CH2COOH基が色素平面に対して垂直に且つ互いに反対方向へ配向し得る等の色素分子の立体障害により、金属酸化物層への吸着性が不十分となり、金属酸化物層から剥離し易く、光電変換特性が低下する。また、−CH2CH2CH2COOH基等の長いアンカー基を採用すると、色素から金属酸化物層への電子注入効率が低下して、光電変換特性が低下する。 Here, the anchor group introduced into the nitrogen atom of each rhodanine structure portion is required to be a —CH 2 CH 2 COOH group. For example, when an alkyl group or the like is employed instead of the anchor group as in the prior art, the adsorptivity to the metal oxide layer becomes insufficient, the film easily peels off from the metal oxide layer, and the photoelectric conversion characteristics are remarkably deteriorated. On the other hand, when a short anchor group such as —CH 2 COOH group is employed, the metal oxide layer is caused by the steric hindrance of the dye molecule such that the —CH 2 COOH group can be oriented perpendicular to the dye plane and opposite to each other. Adsorption to the resin becomes insufficient, it is easy to peel off from the metal oxide layer, and the photoelectric conversion characteristics deteriorate. In addition, when a long anchor group such as a —CH 2 CH 2 CH 2 COOH group is employed, the efficiency of electron injection from the dye into the metal oxide layer is lowered, and the photoelectric conversion characteristics are lowered.

なお、上記の一般式(1)で表される構造を有するロダニン系化合物は、立体異性体であっても同様の効果が得られる。また、上記の一般式(1)で表される構造を有するロダニン系化合物は、共鳴構造をとることができる化合物である。したがって、本実施形態のロダニン系化合物は、上記一般式(1)に示した構造に限定されるものではなく、その共鳴構造も含むものである。   In addition, the same effect is acquired even if the rhodanine-type compound which has a structure represented by said General formula (1) is a stereoisomer. Moreover, the rhodanine-type compound which has a structure represented by said General formula (1) is a compound which can take a resonance structure. Therefore, the rhodanine-based compound of the present embodiment is not limited to the structure shown in the general formula (1), but includes its resonance structure.

上記の一般式(1)で表される構造を有するロダニン系化合物の具体例としては、例えば、化学式(1−1)〜化学式(1−10)で表される化合物が挙げられる。   Specific examples of the rhodanine compound having the structure represented by the general formula (1) include compounds represented by the chemical formulas (1-1) to (1-10).

次に、上記の一般式(1)で表される構造を有するロダニン系化合物を用いた光電変換素子について説明する。   Next, a photoelectric conversion element using a rhodanine compound having a structure represented by the general formula (1) will be described.

図1は、本実施形態の光電変換素子である色素増感型太陽電池100の概略構成を示す断面図である。
本実施形態の色素増感型太陽電池100は、作用電極11と、対向電極21と、これら作用電極11及び対向電極21の間に設けられた電解質31とを備える。作用電極11及び対向電極21のうち少なくとも一方は、光透過性を有する電極となっている。作用電極11と対向電極21とは、スペーサ41を介して対向配置され、これら作用電極11、対向電極21及びスペーサ41並びに図示しない封止部材によって画成される封止空間内に電解質31が封入されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a dye-sensitized solar cell 100 which is a photoelectric conversion element of the present embodiment.
The dye-sensitized solar cell 100 according to this embodiment includes a working electrode 11, a counter electrode 21, and an electrolyte 31 provided between the working electrode 11 and the counter electrode 21. At least one of the working electrode 11 and the counter electrode 21 is an electrode having optical transparency. The working electrode 11 and the counter electrode 21 are arranged to face each other via a spacer 41, and an electrolyte 31 is enclosed in a sealing space defined by the working electrode 11, the counter electrode 21, the spacer 41, and a sealing member (not shown). Has been.

作用電極11は、外部回路に対して、負極として機能する。作用電極11は、基体12の導電性表面12a上に金属酸化物(金属酸化物半導体材料)を含有する多孔性の金属酸化物層13を備え、その金属酸化物層13に上述した一般式(1)で表される構造を有するロダニン系化合物(色素)が担持(吸着)されることにより、色素担持金属酸化物電極14が形成されたものである。換言すれば、本実施形態の作用電極11は、上述した一般式(1)で表される構造を有するロダニン系化合物が金属酸化物層13の金属酸化物(金属酸化物半導体材料)表面に担持(吸着)された複合構造体が、基体12の導電性表面12a上に積層された構成(色素担持金属酸化物電極14)となっている。   The working electrode 11 functions as a negative electrode for the external circuit. The working electrode 11 includes a porous metal oxide layer 13 containing a metal oxide (metal oxide semiconductor material) on the conductive surface 12a of the base 12, and the metal oxide layer 13 has the general formula ( The dye-supporting metal oxide electrode 14 is formed by supporting (adsorbing) the rhodanine compound (dye) having the structure represented by 1). In other words, in the working electrode 11 of the present embodiment, the rhodanine compound having the structure represented by the general formula (1) described above is carried on the surface of the metal oxide (metal oxide semiconductor material) of the metal oxide layer 13. The (adsorbed) composite structure is laminated on the conductive surface 12a of the substrate 12 (dye-supported metal oxide electrode 14).

基体12としては、少なくとも金属酸化物層13を支持可能なものであればその種類や寸法形状は特に制限されず、例えば、板状或いはシート状の物が好適に用いられる。その具体例としては、例えば、ガラス基板、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、テトラアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポリスルフォン(PSF)、ポリエステルスルフォン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、環状ポリオレフィンあるいはブロム化フェノキシ等のプラスチック基板、金属基板或いは合金基板、セラミックス基板又はこれらの積層体等が挙げられる。また、基体12は、透光性を有することが好ましく、可視光領域における透光性に優れるものがより好ましい。さらに、基体12は、可撓性を有することが好ましい。この場合、その可撓性を生かした種々の形態の構造物を提供できる。   The type and size of the substrate 12 are not particularly limited as long as at least the metal oxide layer 13 can be supported. For example, a plate-like or sheet-like material is preferably used. Specific examples thereof include glass substrates, polyethylene, polypropylene, polystyrene, tetraacetylcellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), syndiotactic polystyrene (SPS), and polyphenylene sulfide (PPS). , Polycarbonate (PC), polyarylate (PAR), polysulfone (PSF), polyester sulfone (PES), polyetherimide (PEI), cyclic polyolefin or brominated phenoxy plastic substrate, metal substrate or alloy substrate, ceramic substrate Or these laminated bodies etc. are mentioned. Moreover, it is preferable that the base | substrate 12 has translucency, and the thing excellent in the translucency in visible region is more preferable. Further, the base 12 is preferably flexible. In this case, it is possible to provide various types of structures utilizing the flexibility.

導電性表面12aは、例えば、導電性PETフィルムのように基体12上に透明導電膜を形成する等して、基体12に付与することができる。ここで、導電性表面12aの形成時に、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、セルロース、メラミン樹脂、フロロエラストマーまたはポリイミド樹脂等の結着材を用いてもよい。また、導電性を有する基体12を用いることで、基体12に導電性表面12aを付与する処理を省略することができる。透明導電膜の具体例としては、例えば、金(Au)、銀(Ag)或いは白金(Pt)等を含む金属薄膜や、導電性高分子等で形成されたものの他、インジウム−スズ酸化物(ITO)、インジウム−亜鉛酸化物(IZO)、SnO2、InO3の他、SnO2にフッ素をドープしたFTO(F−SnO2)等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、各々を単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。透明導電膜の形成方法は、特に限定されず、例えば、蒸着法、CVD法、スプレー法、スピンコート法、或いは浸漬法等、公知の手法を適用できる。また、透明導電膜の膜厚は、適宜設定可能である。なお、基体12の導電性表面12aは、必要に応じて、適宜の表面改質処理が施されていてもよい。その具体的としては、例えば、界面活性剤、有機溶剤又はアルカリ性水溶液等による脱脂処理、機械的研磨処理、水溶液への浸漬処理、電解液による予備電解処理、水洗処理、乾燥処理等公知の表面処理が挙げられるが、これらに特に限定されない。 The conductive surface 12a can be applied to the base 12 by, for example, forming a transparent conductive film on the base 12 like a conductive PET film. Here, when forming the conductive surface 12a, for example, a binder such as acrylic resin, polyester resin, phenol resin, epoxy resin, cellulose, melamine resin, fluoroelastomer, or polyimide resin may be used. Moreover, the process which provides the electroconductive surface 12a to the base | substrate 12 can be skipped by using the base | substrate 12 which has electroconductivity. Specific examples of the transparent conductive film include, for example, a metal thin film containing gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt) or the like, a conductive polymer or the like, and an indium-tin oxide ( ITO), indium - zinc oxide (IZO), other SnO 2, InO 3, although FTO fluorine-doped SnO 2 (F-SnO 2), and the like, not particularly limited thereto. These may be used alone or in combination. The formation method of a transparent conductive film is not specifically limited, For example, well-known methods, such as a vapor deposition method, CVD method, a spray method, a spin coat method, or an immersion method, are applicable. Moreover, the film thickness of a transparent conductive film can be set suitably. The conductive surface 12a of the substrate 12 may be subjected to appropriate surface modification treatment as necessary. Specifically, for example, a known surface treatment such as a degreasing treatment with a surfactant, an organic solvent or an alkaline aqueous solution, a mechanical polishing treatment, an immersion treatment in an aqueous solution, a preliminary electrolytic treatment with an electrolytic solution, a water washing treatment, a drying treatment, etc. However, it is not particularly limited to these.

金属酸化物層13は、色素を担持する担持体である。金属酸化物層13は、一般的には、空隙が多く、表面積の大きな多孔質構造を有しているものが用いられ、緻密で空隙の少ないものであることが好ましく、膜状であることがより好ましい。特に、金属酸化物層13は、多孔質の微粒子が付着している構造であることがより好ましい。   The metal oxide layer 13 is a carrier that carries a dye. The metal oxide layer 13 generally has a porous structure with many voids and a large surface area, and is preferably dense and has few voids, and preferably has a film shape. More preferred. In particular, the metal oxide layer 13 preferably has a structure in which porous fine particles are attached.

本実施形態の金属酸化物層13は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化バナジウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を主成分とする多孔性の半導体層である。これらの金属酸化物は、1種のみを単独で用いても、2種以上を複合(混合、混晶、固溶体など)して用いてもよい。例えば、酸化亜鉛と酸化スズ、酸化チタンと酸化ニオブ等の組み合わせで使用することができる。光電変換効率及び耐久性を高める観点から、金属酸化物層13は、実質的に酸化亜鉛からなる層であることが好ましい。ここで、「実質的に酸化亜鉛からなる」とは、酸化亜鉛を95wt%以上含むことを意味する。なお、金属酸化物層13は、チタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、カドミウム、鉛、アンチモン、ビスマス等の金属、これらの金属酸化物及びこれらの金属カルコゲニドを含んでいてもよい。なお、金属酸化物層13の厚みは、特に限定されないが、0.05〜50μmであることが好ましい。   The metal oxide layer 13 of this embodiment is mainly composed of a metal oxide such as titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, niobium oxide, indium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, vanadium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, or magnesium oxide. It is a porous semiconductor layer as a component. These metal oxides may be used alone or in combination of two or more (mixed, mixed crystal, solid solution, etc.). For example, a combination of zinc oxide and tin oxide, titanium oxide and niobium oxide, or the like can be used. From the viewpoint of enhancing photoelectric conversion efficiency and durability, the metal oxide layer 13 is preferably a layer substantially made of zinc oxide. Here, “consisting essentially of zinc oxide” means containing 95 wt% or more of zinc oxide. The metal oxide layer 13 is made of a metal such as titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, strontium, indium, cerium, vanadium, niobium, tantalum, cadmium, lead, antimony, bismuth, these metal oxides and These metal chalcogenides may be included. In addition, although the thickness of the metal oxide layer 13 is not specifically limited, It is preferable that it is 0.05-50 micrometers.

金属酸化物層13の形成方法としては、例えば、金属酸化物の分散液を基体12の導電性表面12a上に付与した後に乾燥する方法、金属酸化物の分散液或いはペースト(金属酸化物スラリー)を基体12の導電性表面12a上に付与した後に高温焼結する方法、金属酸化物の分散液或いはペーストを基体12の導電性表面12a上に付与した後に50〜150℃程度の低温処理を行う方法の他、金属塩を含有する電解液から基体12の導電性表面12a上にカソード電析させる方法等が挙げられるが、これらに特に限定されない。ここで、高温焼結を必要としない方法を採用すると、基体12として耐熱性が低いプラスチック材料を用いることができるため、フレキシブル性の高い作用電極11を作製することが可能となる。   As a method for forming the metal oxide layer 13, for example, a method of applying a metal oxide dispersion on the conductive surface 12a of the substrate 12 and then drying, a metal oxide dispersion or paste (metal oxide slurry) Is applied to the conductive surface 12a of the substrate 12 and then sintered at a high temperature. After the metal oxide dispersion or paste is applied to the conductive surface 12a of the substrate 12, a low temperature treatment of about 50 to 150 ° C. is performed. In addition to the method, a method of cathodic electrodeposition from an electrolytic solution containing a metal salt onto the conductive surface 12a of the substrate 12 is exemplified, but the method is not particularly limited thereto. Here, when a method that does not require high-temperature sintering is employed, a plastic material having low heat resistance can be used as the base 12, and thus the working electrode 11 having high flexibility can be manufactured.

金属酸化物層13には、光を吸収して励起されることにより電子を金属酸化物へ注入することが可能な色素(増感色素)として、上述した一般式(1)で表される構造を有するロダニン系化合物が担持(吸着)されている。このように一般式(1)で表される構造を有するロダニン系化合物を用いることにより、水分を多く含む環境に曝されても、金属酸化物層13から色素が剥離する割合が低くなる。よって、耐久性が向上する。   The metal oxide layer 13 has a structure represented by the above-described general formula (1) as a dye (sensitizing dye) capable of injecting electrons into the metal oxide by being excited by absorbing light. A rhodanine-based compound having the above is supported (adsorbed). As described above, by using the rhodanine compound having the structure represented by the general formula (1), the rate at which the pigment peels from the metal oxide layer 13 is lowered even when exposed to an environment containing a lot of moisture. Therefore, durability is improved.

なお、色素として、上述した一般式(1)で表される構造を有するロダニン系化合物の他に、他の色素(増感色素)を含んでいてもよい。光電変換素子に要求される性能に応じて、所望の光吸収帯・吸収スペクトルを有するものが適用可能である。   In addition, as a pigment | dye, other pigment | dye (sensitizing pigment | dye) other than the rhodanine-type compound which has the structure represented by General formula (1) mentioned above may be included. Depending on the performance required for the photoelectric conversion element, one having a desired light absorption band / absorption spectrum can be applied.

他の色素の具体例としては、例えば、エオシンY、ジブロモフルオレセイン、フルオレセイン、ローダミンB、ピロガロール、ジクロロフルオレセイン、エリスロシンB(エリスロシンは登録商標)、フルオレシン、マーキュロクロム、シアニン系色素、メロシアニンジスアゾ系色素、トリスアゾ系色素、アントラキノン系色素、多環キノン系色素、インジゴ系色素、ジフェニルメタン系色素、トリメチルメタン系色素、キノリン系色素、ベンゾフェノン系色素、ナフトキノン系色素、ペリレン系色素、フルオレノン系色素、スクワリリウム系色素、アズレニウム系色素、ペリノン系色素、キナクリドン系色素、無金属フタロシアニン系色素又は無金属ポルフィリン系色素等の有機色素等が挙げられる。また、これらの他の色素は、金属酸化物と結合又は吸着することができるアンカー基を有することが好ましい。ここで、アンカー基の具体例としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基或いはリン酸基等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、これらの他の色素は、各々を単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。   Specific examples of other dyes include, for example, eosin Y, dibromofluorescein, fluorescein, rhodamine B, pyrogallol, dichlorofluorescein, erythrosine B (erythrocin is a registered trademark), fluorescin, mercurochrome, cyanine dye, merocyanine disazo dye, trisazo Dyes, anthraquinone dyes, polycyclic quinone dyes, indigo dyes, diphenylmethane dyes, trimethylmethane dyes, quinoline dyes, benzophenone dyes, naphthoquinone dyes, perylene dyes, fluorenone dyes, squarylium dyes, Examples thereof include organic dyes such as azulenium dyes, perinone dyes, quinacridone dyes, metal-free phthalocyanine dyes, and metal-free porphyrin dyes. Moreover, it is preferable that these other pigment | dyes have an anchor group which can be couple | bonded or adsorb | sucked with a metal oxide. Here, specific examples of the anchor group include a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group, but are not particularly limited thereto. These other dyes may be used alone or in combination.

また、他の色素として、例えば、有機金属錯体化合物も使用可能である。有機金属錯体化合物の具体例としては、例えば、芳香族複素環内にある窒素アニオンと金属カチオンとで形成されるイオン性の配位結合と、窒素原子またはカルコゲン原子と金属カチオンとの間に形成される非イオン性配位結合の両方を有する有機金属錯体化合物や、酸素アニオンもしくは硫黄アニオンと金属カチオンとで形成されるイオン性の配位結合と、窒素原子またはカルコゲン原子と金属カチオンとの間に形成される非イオン性配位結合の両方を有する有機金属錯体化合物等が挙げられる。より具体的には、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニン等の金属フタロシアニン系色素、金属ナフタロシアニン系色素、金属ポルフィリン系色素、並びに、ビピリジルルテニウム錯体、ターピリジルルテニウム錯体、フェナントロリンルテニウム錯体、ビシンコニン酸ルテニウム錯体、アゾルテニウム錯体或いはキノリノールルテニウム錯体等のルテニウム錯体等が挙げられる。これらは、各々を単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。   In addition, for example, an organometallic complex compound can be used as the other dye. Specific examples of the organometallic complex compound include, for example, an ionic coordination bond formed between a nitrogen anion and a metal cation in an aromatic heterocyclic ring, and a nitrogen atom or a chalcogen atom formed between the metal cation. Between a nitrogen atom or a chalcogen atom and a metal cation, and an organometallic complex compound having both a nonionic coordinate bond and an ionic coordinate bond formed by an oxygen or sulfur anion and a metal cation. And organometallic complex compounds having both nonionic coordination bonds formed on the surface. More specifically, metal phthalocyanine dyes such as copper phthalocyanine and titanyl phthalocyanine, metal naphthalocyanine dyes, metal porphyrin dyes, bipyridyl ruthenium complexes, terpyridyl ruthenium complexes, phenanthroline ruthenium complexes, ruthenium bicinchonirate complexes, azo Examples include ruthenium complexes such as ruthenium complexes and quinolinol ruthenium complexes. These may be used alone or in combination.

また、色素は、1種又は2種以上の添加剤を含んでいてもよい。この添加剤としては、例えば、色素の会合を抑制する会合抑制剤が挙げられ、具体的には、化学式(2)で表されるコール酸系化合物等である。これらは単独で用いもよいし、複数種を混合して用いてもよい。   Moreover, the pigment | dye may contain the 1 type (s) or 2 or more types of additive. Examples of the additive include an association inhibitor that suppresses association of the dye, and specifically, a cholic acid compound represented by the chemical formula (2). These may be used alone or in combination of two or more.

(上記式(2)中、R91は酸性基を有するアルキル基である。R92は化学式中のステロイド骨格を構成する炭素原子のいずれかに結合する基を表し、水酸基、ハロゲン基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、アシル基、アシルオキシ基、オキシカルボニル基、オキソ基あるいは酸性基またはそれらの誘導体であり、それらは同一であってもよいし異なっていてもよい。tは1以上5以下の整数である。化学式中のステロイド骨格を構成する炭素原子と炭素原子との間の結合は、単結合であってもよいし、二重結合であってもよい。) (In the above formula (2), R91 is an alkyl group having an acidic group. R92 represents a group bonded to any of the carbon atoms constituting the steroid skeleton in the chemical formula, and represents a hydroxyl group, a halogen group, an alkyl group, an alkoxy group. A group, an aryl group, a heterocyclic group, an acyl group, an acyloxy group, an oxycarbonyl group, an oxo group, an acidic group, or a derivative thereof, which may be the same or different, and t is 1 or more. (It is an integer of 5 or less. The bond between the carbon atoms constituting the steroid skeleton in the chemical formula may be a single bond or a double bond.)

色素を金属酸化物層13に担持させる方法は、特に限定されない。その具体例としては、例えば、色素を含む溶液に金属酸化物層13を浸漬する方法、色素を含む溶液を金属酸化物層13に塗布する方法等が挙げられる。ここで用いる色素含有溶液の溶媒は、使用する色素の溶解性又は相溶性等に応じて、例えば、水、エタノール系溶媒、ニトリル系溶媒、ケトン系溶媒等の公知の溶媒から適宜選定することができる。   The method for supporting the dye on the metal oxide layer 13 is not particularly limited. Specific examples thereof include a method of immersing the metal oxide layer 13 in a solution containing a dye and a method of applying a solution containing a dye to the metal oxide layer 13. The solvent of the dye-containing solution used here may be appropriately selected from known solvents such as water, ethanol solvents, nitrile solvents, ketone solvents, etc., depending on the solubility or compatibility of the dyes used. it can.

ここで、カソード電析法により金属酸化物層13を形成する場合、金属塩及び色素を含む電解液を用いることで、金属酸化物層13の形成と色素担持とを同時に行って、色素が金属酸化物層13の金属酸化物表面に担持(吸着)された色素担持金属酸化物電極14を直ちに形成することもできる。電解条件は、常法にしたがい、使用する材料の特性に応じて適宜設定すればよい。例えば、ZnOと色素からなる色素担持金属酸化物電極14を形成する場合には、還元電解電位は−0.8〜−1.2V(vs.Ag/AgCl)程度、pHは4〜9程度、電解液の浴温は0〜100℃程度が好ましい。また、電解液中の金属イオン濃度は、0.5〜100mM程度、電解液中の色素濃度は50〜500μM程度が好ましい。さらに、光電変換特性をより一層高めるために、色素が担持された金属酸化物層13から、一旦、色素を脱着し、その後に、他の色素を再吸着させてもよい。   Here, when the metal oxide layer 13 is formed by the cathode electrodeposition method, by using an electrolytic solution containing a metal salt and a dye, the metal oxide layer 13 is formed and the dye is supported at the same time. The dye-supported metal oxide electrode 14 supported (adsorbed) on the metal oxide surface of the oxide layer 13 can also be formed immediately. The electrolysis conditions may be appropriately set according to the characteristics of the material used in accordance with a conventional method. For example, when forming the dye-supported metal oxide electrode 14 composed of ZnO and a dye, the reduction electrolysis potential is about −0.8 to −1.2 V (vs. Ag / AgCl), the pH is about 4 to 9, The bath temperature of the electrolytic solution is preferably about 0 to 100 ° C. Further, the metal ion concentration in the electrolytic solution is preferably about 0.5 to 100 mM, and the dye concentration in the electrolytic solution is preferably about 50 to 500 μM. Furthermore, in order to further improve the photoelectric conversion characteristics, the dye may be once desorbed from the metal oxide layer 13 on which the dye is supported, and then another dye may be adsorbed again.

なお、作用電極11(色素担持金属酸化物電極14)は、基体12の導電性表面12aと金属酸化物層13との間に、中間層を有していてもよい。中間層の材料は、特に限定されないが、例えば、上記の透明導電膜12aで説明した金属酸化物等が好ましい。中間層は、例えば、蒸着法、CVD法、スプレー法、スピンコート法、浸漬法或いは電析法等の公知の手法によって、基体12の導電性表面12aに金属酸化物を析出或いは堆積することで形成することができる。なお、中間層は、透光性を有することが好ましく、さらに導電性を有することが好ましい。また、中間層の厚みは、特に限定されるものではないが、0.1〜5μm程度が好ましい。   The working electrode 11 (dye-supported metal oxide electrode 14) may have an intermediate layer between the conductive surface 12a of the base 12 and the metal oxide layer 13. Although the material of an intermediate | middle layer is not specifically limited, For example, the metal oxide etc. which were demonstrated by said transparent conductive film 12a are preferable. The intermediate layer is formed by depositing or depositing a metal oxide on the conductive surface 12a of the substrate 12 by a known method such as vapor deposition, CVD, spraying, spin coating, dipping, or electrodeposition. Can be formed. Note that the intermediate layer preferably has translucency, and more preferably has conductivity. The thickness of the intermediate layer is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 5 μm.

対向電極21は、外部回路に対して正極として機能する。対向電極21は、導電性表面22aを有する基体22からなり、その導電性表面21aが作用電極11の金属酸化物層13と対面するように対向配置されている。基体22及び導電性表面22aは、上述した基体12及び導電性表面12aと同様に、公知のものを適宜採用することができ、例えば、導電性を有する基体12の他、基体12上に透明導電膜12aを有するもの、基体12の透明導電膜12a上にさらに白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、モリブデン、チタン、ロジウム、ルテニウム或いはマグネシウム等の金属、カーボン、導電性ポリマー等の膜(板、箔)を形成したもの等を用いることができる。なお、導電性表面22aの形成時に、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、セルロース、メラミン樹脂、フロロエラストマーまたはポリイミド樹脂等の結着材を用いてもよい。   The counter electrode 21 functions as a positive electrode for the external circuit. The counter electrode 21 includes a base body 22 having a conductive surface 22 a, and is disposed so as to face the metal oxide layer 13 of the working electrode 11. As the base body 22 and the conductive surface 22a, well-known ones can be appropriately employed as in the case of the base body 12 and the conductive surface 12a. For example, in addition to the base body 12 having conductivity, a transparent conductive material is formed on the base body 12. A film having a film 12a, and a film of a metal such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, indium, molybdenum, titanium, rhodium, ruthenium, or magnesium, carbon, or a conductive polymer on the transparent conductive film 12a of the substrate 12 ( A plate, foil, or the like can be used. When forming the conductive surface 22a, for example, a binder such as acrylic resin, polyester resin, phenol resin, epoxy resin, cellulose, melamine resin, fluoroelastomer, or polyimide resin may be used.

電解質31としては、酸化還元対を有するレドックス電解質やこれをゲル化した半固体電解質或いはp型半導体固体ホール輸送材料を成膜したもの等、一般に電池や太陽電池等において使用されているものを適宜用いることができる。なお、電解質31は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。   As the electrolyte 31, a redox electrolyte having a redox pair, a semi-solid electrolyte obtained by gelling the redox electrolyte, or a film formed of a p-type semiconductor solid hole transport material, or the like, which is generally used in batteries, solar cells, etc., is appropriately used. Can be used. In addition, the electrolyte 31 may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

レドックス電解質としては、例えば、I-/I3 -系、Br-/Br3 -系、又は、キノン/ハイドロキノン系等が挙げられる。具体的には、ヨウ化物塩とヨウ素単体とを組み合わせたもの、又は、臭化物塩と臭素とを組み合わせたもの等、ハロゲン化物塩とハロゲン単体とを組み合わせたもの等である。かかる酸化還元剤の含有量は、特に限定されないが、電解質の総量に対し、1×10-4〜1×10-2mol/gが好ましく、1×10-3〜1×10-2mol/gがより好ましい。 Examples of the redox electrolyte include I / I 3 system, Br / Br 3 system, and quinone / hydroquinone system. Specifically, a combination of an iodide salt and a simple substance of iodine, a combination of a bromide salt and bromine, a combination of a halide salt and a simple substance of halogen, or the like. The content of the redox agent is not particularly limited, but is preferably 1 × 10 −4 to 1 × 10 −2 mol / g with respect to the total amount of the electrolyte, and 1 × 10 −3 to 1 × 10 −2 mol / g. g is more preferable.

上記のハロゲン化物塩としては、例えば、ハロゲン化セシウム、ハロゲン化四級アルキルアンモニウム類、ハロゲン化イミダゾリウム類、ハロゲン化チアゾリウム類、ハロゲン化オキサゾリウム類、ハロゲン化キノリニウム類、又は、ハロゲン化ピリジニウム類等が挙げられる。より具体的には、これらのヨウ化物塩としては、例えば、ヨウ化セシウムや、テトラエチルアンモニウムヨージド、テトラプロピルアンモニウムヨージド、テトラブチルアンモニウムヨージド、テトラペンチルアンモニウムヨージド、テトラヘキシルアンモニウムヨージド、テトラへプチルアンモニウムヨージド或いはトリメチルフェニルアンモニウムヨージド等の4級アルキルアンモニウムヨージド類や、3−メチルイミダゾリウムヨージド或いは1−プロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウムヨージド等のイミダゾリウムヨージド類や、3−エチル−2−メチル−2−チアゾリウムヨージド、3−エチル−5−(2−ヒドロキシエチル)−4−メチルチアゾリウムヨージド或いは3−エチル−2−メチルベンゾチアゾリウムヨージド等のチアゾリウムヨージド類や、3−エチル−2−メチル−ベンゾオキサゾリウムヨージド等のオキサゾリウムヨージド類や、1−エチル−2−メチルキノリニウムヨージド等のキノリニウムヨージド類や、ピリジニウムヨージド類等が挙げられる。また、臭化物塩としては、例えば、四級アルキルアンモニウムブロミド等が挙げられる。ハロゲン化物塩とハロゲン単体とを組み合わせたものの中でも、上記したヨウ化物塩のうちの少なくとも1種とヨウ素単体との組み合わせが好ましい。   Examples of the halide salts include cesium halides, quaternary alkyl ammonium halides, imidazolium halides, thiazolium halides, oxazolium halides, quinolinium halides, pyridinium halides, and the like. Is mentioned. More specifically, as these iodide salts, for example, cesium iodide, tetraethylammonium iodide, tetrapropylammonium iodide, tetrabutylammonium iodide, tetrapentylammonium iodide, tetrahexylammonium iodide, Quaternary alkylammonium iodides such as tetraheptylammonium iodide or trimethylphenylammonium iodide; imidazolium iodides such as 3-methylimidazolium iodide or 1-propyl-2,3-dimethylimidazolium iodide 3-ethyl-2-methyl-2-thiazolium iodide, 3-ethyl-5- (2-hydroxyethyl) -4-methylthiazolium iodide or 3-ethyl-2-methylbenzothia Zorium iodide, etc. Thiazolium iodides, oxazolium iodides such as 3-ethyl-2-methyl-benzoxazolium iodide, and quinolinium iodides such as 1-ethyl-2-methylquinolinium iodide And pyridinium iodides. Examples of the bromide salt include quaternary alkyl ammonium bromide. Among the combinations of halide salts and simple halogens, combinations of at least one of the above-described iodide salts and simple iodine are preferable.

また、レドックス電解質は、例えば、イオン性液体とハロゲン単体とを組み合わせたものでもよい。この場合には、さらに上記したハロゲン化物塩などを含んでいてもよい。イオン性液体は、一般に電池や太陽電池等において使用されているものを適宜用いることができ、特に限定されない。イオン性液体の具体例としては、例えば、「Inorg.Chem.」1996,35,p1168〜1178、「Electrochemistry」2002,2,p130〜136、特表平9−507334号公報、或いは、特開平8−259543号公報等に開示されているものが挙げられる。   The redox electrolyte may be, for example, a combination of an ionic liquid and a halogen simple substance. In this case, the above-described halide salt and the like may be further included. What is generally used in a battery, a solar cell, etc. can be used suitably as an ionic liquid, and it does not specifically limit. Specific examples of the ionic liquid include, for example, “Inorg. Chem.” 1996, 35, p 1168 to 1178, “Electrochemistry” 2002, 2, p 130 to 136, JP-A-9-507334, or JP-A-8 Examples disclosed in JP-A No. 259543.

イオン性液体は、室温(25℃)より低い融点を有する塩、又は、室温よりも高い融点を有していても他の溶融塩等と溶解することにより室温で液状化する塩が好ましい。このようなイオン性液体の具体例としては、以下に示したアニオン及びカチオン等が挙げられる。   The ionic liquid is preferably a salt having a melting point lower than room temperature (25 ° C.), or a salt that has a melting point higher than room temperature and liquefies at room temperature by dissolving with other molten salts. Specific examples of such an ionic liquid include the following anions and cations.

イオン性液体のカチオンとしては、例えば、アンモニウム、イミダゾリウム、オキサゾリウム、チアゾリウム、オキサジアゾリウム、トリアゾリウム、ピロリジニウム、ピリジニウム、ピペリジニウム、ピラゾリウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、トリアジニウム、ホスホニウム、スルホニウム、カルバゾリウム、インドリウム及びそれらの誘導体が挙げられる。これらは、各々を単独で用いても、複数組み合わせて用いてもよい。具体的には、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウム、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウム或いは1−エチル−3−メチルイミダゾリウム等が挙げられる。   Examples of the cation of the ionic liquid include ammonium, imidazolium, oxazolium, thiazolium, oxadiazolium, triazolium, pyrrolidinium, pyridinium, piperidinium, pyrazolium, pyrimidinium, pyrazinium, triazinium, phosphonium, sulfonium, carbazolium, indolium, and their Derivatives. These may be used alone or in combination. Specific examples include 1-methyl-3-propylimidazolium, 1-butyl-3-methylimidazolium, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, and the like. .

イオン性液体のアニオンとしては、例えば、AlCl4 -或いはAl2Cl7 -等の金属塩化物や、PF6 -、BF4 -、CF3SO3 -、N(CF3SO22 -、F(HF)n -或いはCF3COO-等のフッ素含有物イオンや、NO3 -、CH3COO-、C611COO-、CH3OSO3 -、CH3OSO2 -、CH3SO3 -、CH3SO2 -、(CH3O)2PO2 -、N(CN)2 -或いはSCN-等の非フッ素化合物イオンや、ヨウ化物イオン或いは臭化物イオン等のハロゲン化物イオンが挙げられる。これらは、各々を単独で用いても、複数組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、イオン性液体のアニオンとしては、ヨウ化物イオンが好ましい。 Examples of the anion of the ionic liquid include metal chlorides such as AlCl 4 or Al 2 Cl 7 , PF 6 , BF 4 , CF 3 SO 3 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , Fluorine-containing ions such as F (HF) n or CF 3 COO , NO 3 , CH 3 COO , C 6 H 11 COO , CH 3 OSO 3 , CH 3 OSO 2 , CH 3 SO Non-fluorine compound ions such as 3 , CH 3 SO 2 , (CH 3 O) 2 PO 2 , N (CN) 2 or SCN , and halide ions such as iodide ions or bromide ions can be mentioned. . These may be used alone or in combination. Among these, iodide ions are preferable as the anions of the ionic liquid.

電解質31は、上記したレドックス電解質を溶媒に対して溶解、分散或いは懸濁させた液状の電解質(電解液)であっても、上記したレドックス電解質を高分子物質中に保持させた固体高分子電解質であってもよい。また、レドックス電解質とカーボンブラック等の粒子状の導電性炭素材料とを含む擬固体状(ペースト状)の電解質であってもよい。ここで、本明細書において、「擬固体」とは、固体の他、流動性はほとんど認められないが応力の印加により変形可能であるゲル状固形物或いは粘土状固形物を包含する概念を意味し、具体的には、静置して一定時間を放置した後に、自重による形状変化がないか又はその形状変化がわずかなものを意味する。なお、導電性炭素材料を含む擬固体状の電解質では、導電性炭素材料が酸化還元反応を触媒する機能を有するため、電解質中にハロゲン単体を含まなくてもよい。   Even if the electrolyte 31 is a liquid electrolyte (electrolytic solution) in which the above-described redox electrolyte is dissolved, dispersed or suspended in a solvent, the solid polymer electrolyte in which the above-described redox electrolyte is held in a polymer substance. It may be. Further, it may be a quasi-solid (paste-like) electrolyte containing a redox electrolyte and a particulate conductive carbon material such as carbon black. Here, in the present specification, “pseudo-solid” means a concept including a solid solid or a gel-like solid or a clay-like solid that hardly deforms but is deformable by application of stress. Specifically, it means that there is no change in shape due to its own weight or a slight change in shape after standing for a certain period of time. Note that in a quasi-solid electrolyte containing a conductive carbon material, the conductive carbon material has a function of catalyzing the oxidation-reduction reaction, and therefore the halogen may not be contained in the electrolyte.

電解質31は、上記したハロゲン化物塩やイオン性液体等を溶解、分散、膨潤又は懸濁させる有機溶媒を含んでいてもよい。有機溶媒は、電気化学的に不活性であれば特に制限なく用いることができるが、融点が20℃以下、且つ、沸点が80℃以上のものが好ましい。融点及び沸点がこの範囲にあるものを用いることにより、耐久性が高められる傾向にある。また、有機溶媒は、粘度が高いものが好ましい。粘度が高いことにより沸点が高くなるため、高温環境下に曝されても電解質の漏れが抑制される傾向にある。さらに、有機溶媒は、電気伝導率が高いものが好ましい。電気伝導率が高いことにより高い光電変換効率が得られる傾向にある。   The electrolyte 31 may include an organic solvent that dissolves, disperses, swells, or suspends the above-described halide salt, ionic liquid, and the like. The organic solvent can be used without any particular limitation as long as it is electrochemically inactive, but preferably has a melting point of 20 ° C. or lower and a boiling point of 80 ° C. or higher. Durability tends to be increased by using a material having a melting point and a boiling point within this range. In addition, the organic solvent preferably has a high viscosity. Since the boiling point is increased due to the high viscosity, leakage of the electrolyte tends to be suppressed even when exposed to a high temperature environment. Furthermore, the organic solvent preferably has a high electrical conductivity. High photoelectric conversion efficiency tends to be obtained due to high electrical conductivity.

有機溶媒の具体例としては、例えば、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キノリン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、アセトン、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、ベンゾニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、バレロニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、酢酸、ギ酸、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、ペンタノール、メチルエチルケトン、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ジオキサン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル、N−メチルピロリドン、γ‐ブチロラクトン、α‐メチル‐γ‐ブチロラクトン、β‐メチル‐γ‐ブチロラクトン、γ‐バレロラクトン、3‐メチル‐γ‐バレロラクトン等が挙げられる。これらの中でも、有機溶媒は、官能基として、ニトリル基、炭酸エステル構造、環状エステル構造、ラクタム構造、アミド基、アルコール基、スルフィニル基、ピリジン環、環状エーテル構造のうちの少なくとも1種を有するものが好ましい。このような官能基を有する有機溶媒は、これらの官能基をいずれも含まないものと比較して、高い効果が得られるからである。このような官能基を有する有機溶媒としては、例えば、アセトニトリル、プロピルニトリル、ブチロニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、N−メチルピロリドン、ペンタノール、キノリン、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドあるいは1,4−ジオキサンなどが挙げられる。中でも、メトキシプロピオニトリル、プロピレンカーボネート、N−メチルピロリドン、ペンタノール、キノリン、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、1,4−ジオキサン、メトキシアセトニトリルおよびブチロニトリルが挙げられる。なお、これらは、有機溶媒は、各々を単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。また、有機溶媒の含有量は、電解質31の総量に対し、10〜80wt%であることが好ましい。   Specific examples of the organic solvent include hexane, benzene, toluene, quinoline, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran, methylene chloride, acetone, acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, butyronitrile, benzonitrile, 3-methoxy. Propionitrile, valeronitrile, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, acetic acid, formic acid, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, pentanol, methyl ethyl ketone, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate , Ethylene carbonate, propylene carbonate, ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene Ren glycol monoalkyl ether, polypropylene glycol monoalkyl ether, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin, dioxane, 1,4-dioxane, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, polypropylene Examples include glycol dialkyl ether, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, β-methyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and 3-methyl-γ-valerolactone. Among these, the organic solvent has at least one of a nitrile group, a carbonate ester structure, a cyclic ester structure, a lactam structure, an amide group, an alcohol group, a sulfinyl group, a pyridine ring, and a cyclic ether structure as a functional group. Is preferred. This is because an organic solvent having such a functional group can provide a higher effect as compared with those not containing any of these functional groups. Examples of the organic solvent having such a functional group include acetonitrile, propyl nitrile, butyronitrile, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, N-methylpyrrolidone, pentanol, Examples include quinoline, N, N-dimethylformamide, γ-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, or 1,4-dioxane. Among them, methoxypropionitrile, propylene carbonate, N-methylpyrrolidone, pentanol, quinoline, N, N-dimethylformamide, γ-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, 1,4-dioxane, methoxyacetonitrile and butyronitrile are exemplified. These organic solvents may be used alone or in combination. Further, the content of the organic solvent is preferably 10 to 80 wt% with respect to the total amount of the electrolyte 31.

なお、電解質31は、要求性能に応じて各種添加剤を含んでいてもよい。添加剤は、一般に電池や太陽電池等において使用されているものを適宜用いることができる。その具体例としては、例えば、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン及びそれらの誘導体等のp型導電性ポリマー;イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、トリアゾリウムイオン及びそれらの誘導体とハロゲンイオンとの組み合わせからなる溶融塩;ゲル化剤;オイルゲル化剤;分散剤;界面活性剤;安定化剤等が挙げられるが、これらに特に限定されない。   The electrolyte 31 may contain various additives depending on the required performance. As the additive, those generally used in batteries, solar cells and the like can be appropriately used. Specific examples thereof include, for example, p-type conductive polymers such as polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, and derivatives thereof; imidazolium ions, pyridinium ions, triazolium ions, derivatives thereof, and halogen ions. Examples include, but are not limited to, a molten salt comprising a combination of the following: a gelling agent; an oil gelling agent; a dispersant; a surfactant;

電解質31を作用電極11と対向電極21との間に配する方法は特に限定されず、各種公知の手法を用いて行うことができる。例えば、作用電極11の色素担持金属酸化物電極14と対向電極21の導電性表面22aとを、必要に応じてスペーサを介し、所定の間隔を置いて対向配置し、予め形成された注入口を除いて封止剤等を用いて周囲を貼り合わせた後、全体を封止する。続いて、作用電極11と対向電極21との間に、電解質を注入口から注入し、その後、注入口を封止することにより、電解質31を形成することができる。   The method for disposing the electrolyte 31 between the working electrode 11 and the counter electrode 21 is not particularly limited, and can be performed using various known methods. For example, the dye-carrying metal oxide electrode 14 of the working electrode 11 and the conductive surface 22a of the counter electrode 21 are disposed to face each other with a predetermined interval through a spacer as necessary. The whole is sealed using a sealant or the like, and then the whole is sealed. Subsequently, the electrolyte 31 can be formed by injecting an electrolyte from the injection port between the working electrode 11 and the counter electrode 21 and then sealing the injection port.

なお、電解質31として固体電荷移動材料を採用する場合、電子輸送材料や正孔(ホール)輸送材料等を用いることが好ましい。   When a solid charge transfer material is employed as the electrolyte 31, it is preferable to use an electron transport material, a hole transport material, or the like.

正孔輸送材料としては、例えば、芳香族アミン類やトリフェニレン誘導体類等が好ましく用いられる。その具体例としては、例えば、オリゴチオフェン化合物、ポリピロール、ポリアセチレン或いはその誘導体、ポリ(p−フェニレン)或いはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)或いはその誘導体、ポリチエニレンビニレン或いはその誘導体、ポリチオフェン或いはその誘導体、ポリアニリン或いはその誘導体、ポリトルイジン或いはその誘導体等の有機導電性高分子等が挙げられるが、これらに特に限定されない。   As the hole transport material, for example, aromatic amines and triphenylene derivatives are preferably used. Specific examples thereof include, for example, oligothiophene compounds, polypyrrole, polyacetylene or derivatives thereof, poly (p-phenylene) or derivatives thereof, poly (p-phenylene vinylene) or derivatives thereof, polythienylene vinylene or derivatives thereof, polythiophene or Examples thereof include, but are not limited to, organic conductive polymers such as polyaniline or derivatives thereof, polytoluidine or derivatives thereof, and the like.

また、正孔輸送材料として、例えば、p型無機化合物半導体を用いることもできる。この場合、バンドギャップが2eV以上のp型無機化合物半導体を用いることが好ましく、2.5eV以上のp型無機化合物半導体であることがより好ましい。また、p型無機化合物半導体のイオン化ポテンシャルは、色素の正孔を還元できる条件から、作用電極11のイオン化ポテンシャルより小さいことが必要である。使用する色素によってp型無機化合物半導体のイオン化ポテンシャルの好ましい範囲は異なってくるが、そのイオン化ポテンシャルは、4.5eV以上5.5eV以下の範囲内であることが好ましく、4.7eV以上5.3eV以下の範囲内であることがより好ましい。   Further, as the hole transport material, for example, a p-type inorganic compound semiconductor can be used. In this case, a p-type inorganic compound semiconductor having a band gap of 2 eV or more is preferably used, and a p-type inorganic compound semiconductor having 2.5 eV or more is more preferable. In addition, the ionization potential of the p-type inorganic compound semiconductor needs to be smaller than the ionization potential of the working electrode 11 from the condition that the holes of the dye can be reduced. The preferable range of the ionization potential of the p-type inorganic compound semiconductor varies depending on the dye used, but the ionization potential is preferably in the range of 4.5 eV or more and 5.5 eV or less, and 4.7 eV or more and 5.3 eV or less. More preferably within the following range.

p型無機化合物半導体としては、例えば、1価の銅を含む化合物半導体等が好ましく用いられる。1価の銅を含む化合物半導体の具体例としては、例えば、CuI、CuSCN、CuInSe2、Cu(In,Ga)Se2、CuGaSe2、Cu2O、CuS、CuGaS2、CuInS2、CuAlSe2、GaP、NiO、CoO、FeO、Bi23、MoO2、Cr23等が挙げられるが、これらに特に限定されない。 As the p-type inorganic compound semiconductor, for example, a compound semiconductor containing monovalent copper is preferably used. Specific examples of the compound semiconductor containing monovalent copper include, for example, CuI, CuSCN, CuInSe 2 , Cu (In, Ga) Se 2 , CuGaSe 2 , Cu 2 O, CuS, CuGaS 2 , CuInS 2 , CuAlSe 2 , Examples include GaP, NiO, CoO, FeO, Bi 2 O 3 , MoO 2 , and Cr 2 O 3, but are not particularly limited thereto.

固体電荷移動材料から電解質31を形成する方法は、特に限定されず、各種公知の手法を用いて行うことができる。有機導電性高分子を含む正孔輸送材料を用いる場合、例えば、真空蒸着法、キャスト法、塗布法、スピンコート法、浸漬法、電解重合法、光電解重合法等の手法を採用することができる。また、無機固体化合物を用いる場合、例えば、キャスト法、塗布法、スピンコート法、浸漬法、電解メッキ法等の手法を採用することができる。   The method for forming the electrolyte 31 from the solid charge transfer material is not particularly limited, and can be performed using various known methods. When using a hole transport material containing an organic conductive polymer, for example, a technique such as a vacuum deposition method, a cast method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, an electrolytic polymerization method, or a photoelectrolytic polymerization method may be employed. it can. Moreover, when using an inorganic solid compound, methods, such as a casting method, the apply | coating method, a spin coat method, the immersion method, the electrolytic plating method, can be employ | adopted, for example.

さて、本実施形態の色素増感型太陽電池100は、作用電極11に対して光(太陽光、又は、太陽光と同等の紫外光、可視光或いは近赤外光)が照射されると、その光を吸収して励起した色素が金属酸化物層13へ電子を注入する。注入された電子は、隣接した導電性表面12aに移動したのち外部回路を経由して、対向電極21に到達する。一方、電解質31は、電子の移動にともなって酸化された色素(電子を放出した色素)を基底状態に戻す(還元する)ように、酸化される。この酸化された電解質31が上記の電子を受け取ることによって還元される。このように、作用電極11と対向電極21との間における電子の移動と、これにともなう電解質31の酸化還元反応とが繰り返されることにより、連続的な電子の移動が生じ、定常的に光電変換が行われる。   Now, when the dye-sensitized solar cell 100 of this embodiment is irradiated with light (sunlight or ultraviolet light, visible light, or near infrared light equivalent to sunlight) to the working electrode 11, The dye that has been excited by absorbing the light injects electrons into the metal oxide layer 13. The injected electrons move to the adjacent conductive surface 12a and then reach the counter electrode 21 via an external circuit. On the other hand, the electrolyte 31 is oxidized so as to return (reduce) the dye that has been oxidized (the dye that has emitted electrons) as the electrons move. The oxidized electrolyte 31 is reduced by receiving the electrons. As described above, the movement of electrons between the working electrode 11 and the counter electrode 21 and the accompanying oxidation-reduction reaction of the electrolyte 31 are repeated, whereby continuous movement of electrons occurs, and photoelectric conversion is constantly performed. Is done.

ここで、本実施形態の色素増感型太陽電池100においては、上述した一般式(1)で表される構造を有するロダニン系化合物を用いているので、カルボン酸基を1つだけ有する色素を用いた場合や、複数のカルボン酸基を有する一方でロダニン構造部分をもたない色素(例えば、フタロシアニン系色素)を用いた場合や、−CH2COOH基等の短いアンカー基或いは−CH2CH2CH2COOH基等の長いアンカー基を導入したロダニン構造部分を有する色素を用いた場合と比較して、金属酸化物層13に対する色素の吸着性が高められている。そのため、素子中に水分が残存している場合や、外部から素子中に水分が侵入した場合であっても、金属酸化物層13から色素が剥離する割合が低くなる。よって、本実施形態の色素増感型太陽電池100によれば、長期間使用しても、色素の剥離による光電変換効率の低下が抑えられ、また、耐久性を向上させることができる。しかも、本実施形態の色素増感型太陽電池100は、ロダニン構造部分をもたない色素を用いた場合と比較して、光を吸収して励起された場合の金属酸化物層13への電子注入効率に優れるので、光電変換効率に優れる。とりわけ、金属酸化物層13が実質的に酸化亜鉛からなる作用電極11を採用した色素増感型太陽電池100においては、光電変換効率及び耐久性がより一層高められたものとなる。 Here, in the dye-sensitized solar cell 100 of the present embodiment, since the rhodanine compound having the structure represented by the general formula (1) is used, a dye having only one carboxylic acid group is used. When used, when using a dye having a plurality of carboxylic acid groups but having no rhodanine structure (for example, a phthalocyanine dye), a short anchor group such as —CH 2 COOH group, or —CH 2 CH Compared to the case of using a dye having a rhodanine structure part into which a long anchor group such as 2 CH 2 COOH group is introduced, the adsorptivity of the dye to the metal oxide layer 13 is enhanced. Therefore, even when moisture remains in the element or when moisture enters the element from the outside, the rate at which the pigment peels from the metal oxide layer 13 is low. Therefore, according to the dye-sensitized solar cell 100 of this embodiment, even if it is used for a long time, the fall of the photoelectric conversion efficiency by peeling of a pigment | dye can be suppressed, and durability can be improved. Moreover, in the dye-sensitized solar cell 100 of this embodiment, the electrons to the metal oxide layer 13 in the case of being excited by absorbing light as compared with the case where a dye having no rhodanine structure portion is used. Since the injection efficiency is excellent, the photoelectric conversion efficiency is excellent. In particular, in the dye-sensitized solar cell 100 in which the metal oxide layer 13 employs the working electrode 11 substantially made of zinc oxide, the photoelectric conversion efficiency and the durability are further improved.

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.

(実施例1)
以下の手順により、上記の実施形態で説明した色素増感型太陽電池100を作製した。
Example 1
The dye-sensitized solar cell 100 described in the above embodiment was manufactured by the following procedure.

まず、以下の手順で、作用電極11を作製した。
最初に、導電性表面12aを有する基体12として、フッ素ドープしたSnOを透明導電膜とする縦2.0cm×横1.5cm×厚さ1.1mmの導電性ガラス基板(F−SnO2)を用意した。続いて、その導電性表面12a上に、縦0.5cm×横0.5cmの四角形を囲むように厚さ70μmのマスキングテープを貼り、この部分に金属酸化物スラリー3cm3を一様の厚さとなるように塗布して乾燥させた。このとき、金属酸化物スラリーとしては、10重量%となるように酸化亜鉛粉末(表面積60m2/g、平均一次粒径50nm以下;堺化学工業社製FINEX−30)を、非イオン性界面活性剤としてTriton X-100(Tritonは登録商標)を1滴添加した水に懸濁して調製したものを用いた。続いて、導電性表面12a上のマスキングテープを剥がし取り、この基体12を電気炉により450℃で焼成し、金属酸化物層13として厚さ約5μmの酸化亜鉛膜を形成した。
First, the working electrode 11 was produced according to the following procedure.
First, as a substrate 12 having a conductive surface 12a, a conductive glass substrate (F-SnO 2 ) having a length of 2.0 cm, a width of 1.5 cm, and a thickness of 1.1 mm using fluorine-doped SnO as a transparent conductive film. Prepared. Subsequently, a masking tape having a thickness of 70 μm is pasted on the conductive surface 12a so as to surround a square of 0.5 cm in length and 0.5 cm in width, and 3 cm 3 of the metal oxide slurry is uniformly applied to this portion. It was applied and dried. At this time, as the metal oxide slurry, zinc oxide powder (surface area 60 m 2 / g, average primary particle size 50 nm or less; FINEX-30 manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) is used as a nonionic surface active so as to be 10% by weight. An agent prepared by suspending in water to which 1 drop of Triton X-100 (Triton is a registered trademark) was added was used. Subsequently, the masking tape on the conductive surface 12 a was peeled off, and the substrate 12 was baked at 450 ° C. in an electric furnace to form a zinc oxide film having a thickness of about 5 μm as the metal oxide layer 13.

続いて、化学式(1−1)のロダニン化合物とデオキシコール酸とをそれぞれ3×10-4mol/dm3及び1×10-3mol/dm3の濃度になるように無水エタノールに溶解させて、色素含有溶液を調製した。そして、この色素含有溶液中に金属酸化物層13が形成された基体12を浸漬し、化学式(1−1)のロダニン化合物を金属酸化物層13に担持させて色素担持金属酸化物電極14を形成することにより、作用電極11を得た。 Subsequently, the rhodanine compound of formula (1-1) and deoxycholic acid were dissolved in absolute ethanol so as to have concentrations of 3 × 10 −4 mol / dm 3 and 1 × 10 −3 mol / dm 3 , respectively. A dye-containing solution was prepared. And the base | substrate 12 with which the metal oxide layer 13 was formed in this pigment | dye containing solution was immersed, and the rhodanine compound of Chemical formula (1-1) was carry | supported by the metal oxide layer 13, and the pigment | dye carrying | support metal oxide electrode 14 was carried out. By forming, the working electrode 11 was obtained.

次に、以下の手順で、対向電極21を作製した。
まず、導電性表面22aを有する基体22として、フッ素ドープしたSnOを透明導電膜とする縦2.0cm×横1.5cm×厚さ1.1mmの導電性ガラス基板(F−SnO2)を用意した。続いて、その導電性表面22a上に、スパッタリングにより厚さ100nmのPt層を形成することにより、対向電極21を得た。なお、この場合、導電性表面22aを有する基体22には、電解液注入用の孔(φ1mm)を、予め、2つ開けておいた。
Next, the counter electrode 21 was produced according to the following procedure.
First, as a base 22 having a conductive surface 22a, a conductive glass substrate (F-SnO 2 ) having a length of 2.0 cm, a width of 1.5 cm, and a thickness of 1.1 mm using fluorine-doped SnO as a transparent conductive film is prepared. did. Subsequently, a counter electrode 21 was obtained by forming a Pt layer having a thickness of 100 nm on the conductive surface 22a by sputtering. In this case, two holes (φ1 mm) for injecting the electrolyte were previously formed in the base 22 having the conductive surface 22a.

次いで、アセトニトリルに対して、ジメチルヘキシルイミダゾリウムヨージド(0.6mol/dm3)、ヨウ化リチウム(0.1mol/dm3)、ヨウ素(0.05mol/dm3)を、それぞれ所定の濃度になるように混合して、電解液を調製した。 Then, with respect to acetonitrile, dimethyl hexyl imidazolium iodide (0.6mol / dm 3), lithium iodide (0.1mol / dm 3), iodine (0.05mol / dm 3), each predetermined concentration It mixed so that electrolyte solution might be prepared.

その後、上記の作用電極11及び対向電極21並びに電解液を用いて、以下の手順で、色素増感型太陽電池100を作製した。
まず、厚さ50μmのスペーサを金属酸化物層13の周りを囲むように配置し、その後、作用電極11の色素担持金属酸化物電極14と対向電極21のPt層とを対向配置し、スペーサを介して貼り合わせた。その後、対向電極21に開けておいた注入孔から電解液を注入して、電解質31を形成した。最後に、セルの周囲全体及び注入孔を封止することにより、実施例1の色素増感型太陽電池100を得た。
Then, the dye-sensitized solar cell 100 was produced according to the following procedure using the working electrode 11, the counter electrode 21, and the electrolytic solution.
First, a spacer having a thickness of 50 μm is arranged so as to surround the metal oxide layer 13, and then the dye-supported metal oxide electrode 14 of the working electrode 11 and the Pt layer of the counter electrode 21 are arranged to face each other, and the spacer is arranged. Pasted together. Thereafter, an electrolyte solution was injected from an injection hole opened in the counter electrode 21 to form an electrolyte 31. Finally, the entire periphery of the cell and the injection hole were sealed to obtain the dye-sensitized solar cell 100 of Example 1.

(実施例2〜7)
化学式(1−1)のロダニン化合物に代えて、化学式(1−2)〜(1−6)及び(1−11)のロダニン化合物をそれぞれ用いること以外は、実施例1と同様に処理して、実施例2〜7の色素増感型太陽電池100を得た。
(Examples 2 to 7)
The same treatment as in Example 1 was conducted except that the rhodanine compounds of chemical formulas (1-2) to (1-6) and (1-11) were used instead of the rhodanine compound of chemical formula (1-1). The dye-sensitized solar cells 100 of Examples 2 to 7 were obtained.

(比較例1〜6)
化学式(1−1)のロダニン化合物に代えて、下記の化学式(3−1)〜(3−6)のロダニン化合物をそれぞれ用いること以外は、実施例1と同様に処理して、比較例1〜6の色素増感型太陽電池100を得た。
(Comparative Examples 1-6)
Comparative Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 except that the rhodanine compounds of the following chemical formulas (3-1) to (3-6) were used instead of the rhodanine compound of the chemical formula (1-1). -6 dye-sensitized solar cells 100 were obtained.

<光電変換効率の測定>
実施例1〜7及び比較例1〜6の色素増感型太陽電池100の電池特性を、AM−1.5(1000W/m2)のソーラーシミュレーターを用いて測定した。評価結果を、表1に示す。
なお、光電変換効率(η:%)は、色素増感型太陽電池100の電圧をソースメーターにて掃引して応答電流を測定し、これにより得られた電圧と電流との積である最大出力を1cm2あたりの光強度で除した値を算出し、この算出結果に100を乗じてパーセント表示したものである。すなわち、光電変換効率(η:%)は、(最大出力/1cm2あたりの光強度)×100で表される。
<Measurement of photoelectric conversion efficiency>
The battery characteristics of the dye-sensitized solar cells 100 of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 were measured using an AM-1.5 (1000 W / m 2 ) solar simulator. The evaluation results are shown in Table 1.
The photoelectric conversion efficiency (η:%) is the maximum output that is the product of the voltage and current obtained by measuring the response current by sweeping the voltage of the dye-sensitized solar cell 100 with a source meter. Is calculated by dividing the result by the light intensity per 1 cm 2 and multiplying this calculation result by 100 to display a percentage. That is, the photoelectric conversion efficiency (η:%) is expressed by (maximum output / 1 light intensity per 1 cm 2 ) × 100.

<剥離試験>
色素の吸着性(密着性)を評価するために、実施例1〜7及び比較例1〜6の色素増感型太陽電池100の作用電極11につき、剥離試験を行った。評価結果を、表1に示す。
なお、剥離試験は、以下の手順により行った。まず、UVスペクトルメータにより、作用電極11の色素担持金属酸化物層14の表面の吸収スペクトル(測定波長は350nm〜850nmの範囲)を測定し、ピーク波長における初期の吸光度を求めた。次に、作用電極11を10重量%の割合で水を含むアセトニトリル混合液100cm3に2時間浸漬した後、同様に吸収スペクトルを測定し、ピーク波長における10重量%水含有アセトニトリル2時間浸漬後の吸光度を求めた。最後に、ピーク波長における初期の吸光度と10重量%水含有アセトニトリル2時間浸漬後の吸光度から、色素残存率(%)=(10重量%水含有アセトニトリル2時間浸漬後の吸光度/初期の吸光度)×100を算出した。なお、この一連の吸収スペクトルの測定には、島津製作所製UV−3101PCを用いて、スリット幅5nmとして行った。
<Peel test>
In order to evaluate the adsorptivity (adhesiveness) of the dye, a peeling test was performed on the working electrode 11 of the dye-sensitized solar cell 100 of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6. The evaluation results are shown in Table 1.
The peel test was performed according to the following procedure. First, the absorption spectrum (measurement wavelength was in the range of 350 nm to 850 nm) of the surface of the dye-supported metal oxide layer 14 of the working electrode 11 was measured with a UV spectrometer, and the initial absorbance at the peak wavelength was determined. Next, after immersing the working electrode 11 in 100 cm 3 of an acetonitrile mixed solution containing water at a ratio of 10% by weight for 2 hours, the absorption spectrum was measured in the same manner, and 10% by weight of acetonitrile containing water at the peak wavelength was immersed for 2 hours. Absorbance was determined. Finally, from the initial absorbance at the peak wavelength and the absorbance after immersion in acetonitrile containing 10 wt% water for 2 hours, the residual ratio of dye (%) = (absorbance after immersion in acetonitrile containing 10 wt% water / initial absorbance) × 100 was calculated. The series of absorption spectra was measured using a Shimadzu UV-3101PC with a slit width of 5 nm.

表1に示すように、実施例1〜7の色素増感型太陽電池100は、比較例1〜6の色素増感型太陽電池100に比して、光電変換効率及び色素残存率の双方ともに高性能であることが確認された。
また、比較例1と実施例1及び比較例2〜6との対比から、アンカー基として機能するカルボン酸基が複数導入されたロダニン化合物を用いることにより、カルボン酸基を1つのみ導入されたロダニン化合物を用いた場合に比して、色素残存率が著しく向上することが確認された。一方、比較例1と比較例2〜6との対比から、アンカー基として機能するカルボン酸基が複数導入されたロダニン化合物の使用は、光電変換効率の低下を招く傾向にあることが確認された。これに対し、実施例1と比較例2〜6との対比から、アンカー基として機能するカルボン酸基として−CH2CH2COOH基が2つ導入された場合においてのみ、光電変換効率が有意に高められることが確認された。
さらに、実施例1〜7及び比較例1との対比から、一般式(1)で表される構造を有する化合物は、そのフェニルアミン骨格の置換基R1及びR2の種別に大きく依存することなく、光電変換効率及び色素残存率の双方ともに高性能な色素増感型太陽電池100を実現できることが確認された。
As shown in Table 1, the dye-sensitized solar cells 100 of Examples 1 to 7 both have both photoelectric conversion efficiency and dye residual ratio as compared to the dye-sensitized solar cells 100 of Comparative Examples 1 to 6. High performance was confirmed.
Further, from the comparison between Comparative Example 1 and Example 1 and Comparative Examples 2 to 6, only one carboxylic acid group was introduced by using a rhodanine compound into which a plurality of carboxylic acid groups functioning as anchor groups were introduced. It was confirmed that the dye residual ratio was remarkably improved as compared with the case where the rhodanine compound was used. On the other hand, from the comparison between Comparative Example 1 and Comparative Examples 2 to 6, it was confirmed that the use of a rhodanine compound in which a plurality of carboxylic acid groups functioning as anchor groups were introduced tends to cause a decrease in photoelectric conversion efficiency. . On the other hand, from the comparison between Example 1 and Comparative Examples 2 to 6, only when two —CH 2 CH 2 COOH groups were introduced as carboxylic acid groups that function as anchor groups, the photoelectric conversion efficiency was significantly increased. It was confirmed that it could be increased.
Furthermore, from the comparison with Examples 1 to 7 and Comparative Example 1, the compound having the structure represented by the general formula (1) does not greatly depend on the types of substituents R1 and R2 of the phenylamine skeleton, It was confirmed that the high-performance dye-sensitized solar cell 100 can be realized in both the photoelectric conversion efficiency and the dye residual ratio.

(実施例8〜14及び比較例7〜12)
焼成法により金属酸化物層13を形成する際に、酸化亜鉛粉末に代えて、酸化チタン(TiO2)粉末を含む金属酸化物スラリーをそれぞれ用いること以外は、実施例1〜6及び比較例1〜5と同様にそれぞれ処理して、実施例8〜14及び比較例7〜12の色素増感型太陽電池100を得た。
なお、上記の酸化チタン粉末を含む金属酸化物スラリーとしては、以下のように調製したものを用いた。まず、チタンイソプロポキシド125cm3を、0.1mol/dm3硝酸水溶液750cm3に攪拌しながら添加し、80℃で8時間激しく攪拌した。得られた液体をテフロン(登録商標)製の圧力容器に注ぎ入れ、その圧力容器を230℃、16時間オートクレーブにて処理した。その後、オートクレーブ処理した沈殿物を含む液体(ゾル液)を攪拌することにより再懸濁させた。続いて、この懸濁液を吸引濾過して再懸濁しなかった沈殿物を除き、ゾル状の濾液をエバポレータで酸化チタン濃度が11質量%になるまで濃縮した。こののち、基板への塗れ性を高めるために、濃縮液にTriton X-100を1滴添加した。続いて、平均粒径30nmの酸化チタン粉末(日本アエロジル社製P−25)をこのゾル状の濃縮液に、酸化チタンの含有率が全体として33質量%となるように加え、自転公転を利用した遠心撹拌を1時間行い、分散させた。
(Examples 8-14 and Comparative Examples 7-12)
When forming the metal oxide layer 13 by the firing method, Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 were used except that a metal oxide slurry containing titanium oxide (TiO 2 ) powder was used instead of the zinc oxide powder. The dye-sensitized solar cells 100 of Examples 8 to 14 and Comparative Examples 7 to 12 were obtained by processing in the same manner as in.
In addition, what was prepared as follows was used as metal oxide slurry containing said titanium oxide powder. First, titanium isopropoxide 125 cm 3, was added with stirring to 0.1 mol / dm 3 aqueous solution of nitric acid 750 cm 3, and 8 hours vigorously stirred at 80 ° C.. The obtained liquid was poured into a pressure vessel made of Teflon (registered trademark), and the pressure vessel was treated in an autoclave at 230 ° C. for 16 hours. Thereafter, the liquid (sol solution) containing the precipitate subjected to autoclaving was resuspended by stirring. Subsequently, this suspension was subjected to suction filtration to remove precipitates that were not resuspended, and the sol-like filtrate was concentrated with an evaporator until the titanium oxide concentration became 11% by mass. Thereafter, one drop of Triton X-100 was added to the concentrated solution in order to improve the paintability to the substrate. Subsequently, titanium oxide powder having an average particle size of 30 nm (P-25 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was added to the sol-like concentrated solution so that the total content of titanium oxide was 33% by mass, and rotation revolution was utilized. Centrifugal stirring was performed for 1 hour to disperse.

得られた実施例8〜14及び比較例7〜12の色素増感型太陽電池100の光電変換効率及び色素残存率を、上記と同様の手法で測定した。評価結果を、表2に示す。   The photoelectric conversion efficiency and the dye residual ratio of the obtained dye-sensitized solar cells 100 of Examples 8 to 14 and Comparative Examples 7 to 12 were measured by the same method as described above. The evaluation results are shown in Table 2.

表2に示すように、実施例8〜14の色素増感型太陽電池100は、比較例7〜12の色素増感型太陽電池100に比して、光電変換効率及び色素残存率の双方ともに高性能であることが確認された。
これらの結果から、実質的に酸化チタンからなる金属酸化物層13を用いた実施例8〜14の色素増感型太陽電池100においても、実質的に酸化亜鉛からなる金属酸化物層13を用いた実施例1〜7の色素増感型太陽電池100と同様の傾向が現れることが確認された。
また、実施例1〜7と実施例8〜14との対比から、一般式(1)で表される構造を有する化合物は、実質的に酸化チタンからなる金属酸化物層13よりも、実質的に酸化亜鉛からなる金属酸化物層13との吸着性に優れ、実質的に酸化亜鉛からなる金属酸化物層13を採用した色素増感型太陽電池100において、光電変換効率及び耐久性が著しく高められることが確認された。
As shown in Table 2, the dye-sensitized solar cells 100 of Examples 8 to 14 both have both photoelectric conversion efficiency and dye residual ratio as compared to the dye-sensitized solar cells 100 of Comparative Examples 7 to 12. High performance was confirmed.
From these results, also in the dye-sensitized solar cells 100 of Examples 8 to 14 using the metal oxide layer 13 substantially made of titanium oxide, the metal oxide layer 13 substantially made of zinc oxide was used. It was confirmed that the same tendency as the dye-sensitized solar cell 100 of Examples 1 to 7 appeared.
Further, from the comparison between Examples 1 to 7 and Examples 8 to 14, the compound having the structure represented by the general formula (1) is substantially more effective than the metal oxide layer 13 substantially made of titanium oxide. In the dye-sensitized solar cell 100 which is excellent in adsorptivity with the metal oxide layer 13 made of zinc oxide and adopts the metal oxide layer 13 made substantially of zinc oxide, the photoelectric conversion efficiency and durability are remarkably increased. It was confirmed that

なお、上述したとおり、本発明は、上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更を加えることが可能である。   In addition, as above-mentioned, this invention is not limited to the said embodiment and Example, In the range which does not deviate from the summary, it can add suitably.

以上説明した通り、本発明は、色素増感型太陽電池や光センサー等の光電変換素子に関わる電子・電気材料、電子・電気デバイス、及びそれらを備える各種機器、設備、システム等に広く且つ有効に利用可能である。   As described above, the present invention is widely and effective for electronic / electrical materials, electronic / electrical devices related to photoelectric conversion elements such as dye-sensitized solar cells and optical sensors, and various devices, facilities, systems, and the like equipped with them. Is available.

11…作用電極、12…基体、12a…導電性表面、13…金属酸化物層、14…色素担持金属酸化物電極、21…対向電極、22a…導電性表面、22…基体、31…電解質、41…スペーサ、100…光電変換素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Working electrode, 12 ... Base | substrate, 12a ... Conductive surface, 13 ... Metal oxide layer, 14 ... Dye carrying | support metal oxide electrode, 21 ... Counter electrode, 22a ... Conductive surface, 22 ... Base | substrate, 31 ... Electrolyte, 41: spacer, 100: photoelectric conversion element.

Claims (4)

色素が金属酸化物層に担持された色素担持金属酸化物電極を有する作用電極を備える光電変換素子において、
前記色素として、下記一般式(1):
(式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、末端アリール基、末端アルキル基、又は、末端アルコキシ基であり、R1及びR2の少なくとも一方は、末端アリール基、末端アルキル基、又は、末端アルコキシ基である。また、R1及びR2が結合して環を形成していてもよい)。
で表される構造を有する化合物を含む、
光電変換素子。
In a photoelectric conversion element comprising a working electrode having a dye-supported metal oxide electrode in which a dye is supported on a metal oxide layer,
As the dye, the following general formula (1):
(In Formula (1), R1 and R2 are each independently a hydrogen atom, a terminal aryl group, a terminal alkyl group, or a terminal alkoxy group, and at least one of R1 and R2 is a terminal aryl group, a terminal alkyl group. Or a terminal alkoxy group, and R1 and R2 may combine to form a ring).
Including a compound having a structure represented by:
Photoelectric conversion element.
前記一般式(1)において、R1が、末端アリール基、又は、末端アルキル基である、
請求項1に記載の光電変換素子。
In the general formula (1), R1 is a terminal aryl group or a terminal alkyl group.
The photoelectric conversion element according to claim 1.
前記一般式(1)において、R1が、1−1ジフェニルエチレンである、
請求項1又は2に記載の光電変換素子。
In the general formula (1), R1 is 1-1 diphenylethylene.
The photoelectric conversion element according to claim 1.
前記金属酸化物層は、実質的に酸化亜鉛からなる、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の光電変換素子。
The metal oxide layer is substantially composed of zinc oxide;
The photoelectric conversion element as described in any one of Claims 1-3.
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