JP5620316B2 - Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell and dye - Google Patents

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Description

本発明は、変換効率が高く、耐久性に優れた光電変換素子、光電気化学電池及び色素に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element, a photoelectrochemical cell, and a dye having high conversion efficiency and excellent durability.

光電変換素子は各種の光センサー、複写機、太陽電池等に用いられている。この光電変換素子には金属を用いたもの、半導体を用いたもの、有機顔料や色素を用いたもの、あるいはこれらを組み合わせたものなどの様々な方式が実用化されている。中でも、非枯渇性の太陽エネルギーを利用した太陽電池は、燃料が不要であり、無尽蔵なクリーンエネルギーを利用したものとして、その本格的な実用化が大いに期待されている。この中でも、シリコン系太陽電池は古くから研究開発が進められてきた。各国の政策的な配慮もあって普及が進んでいる。しかし、シリコンは無機材料であり、スループット及び分子修飾には自ずと限界がある。   Photoelectric conversion elements are used in various optical sensors, copying machines, solar cells, and the like. Various types of photoelectric conversion elements have been put to practical use, such as those using metals, semiconductors, organic pigments and dyes, or combinations thereof. Above all, a solar cell using non-depleting solar energy does not require fuel, and its full-scale practical use is expected greatly as it uses inexhaustible clean energy. Among these, silicon solar cells have been researched and developed for a long time. It is spreading due to the policy considerations of each country. However, silicon is an inorganic material, and its throughput and molecular modification are naturally limited.

そこで色素増感型太陽電池の研究が精力的に行われている。とくに、スイスのローザンヌ工科大学のGraetzel等がポーラス酸化チタン薄膜の表面にルテニウム錯体からなる色素を固定した色素増感型太陽電池を開発し、アモルファスシリコン並の変換効率を実現した。これにより、色素増感型太陽電池が一躍世界の研究者から注目を集めるようになった。   Therefore, research on dye-sensitized solar cells has been vigorously conducted. In particular, Graetzel et al. Of Lausanne University of Technology in Switzerland developed a dye-sensitized solar cell in which a dye composed of a ruthenium complex was fixed on the surface of a porous titanium oxide thin film, and realized conversion efficiency comparable to amorphous silicon. As a result, dye-sensitized solar cells have attracted a great deal of attention from researchers around the world.

特許文献1には、この技術を応用し、ルテニウム錯体色素によって増感された半導体微粒子を用いた色素増感光電変換素子が記載されている。しかしながら従来のルテニウム錯体色素は、可視光線を用いて光電変換できるものの、700nmより長波長の赤外光をほとんど吸収することができないため、赤外域での光電変換能が低いという問題点がある。
そこで特定のポリメチン色素を用いることにより、800nmでの光吸収を多くし、変換効率の高い光電変換素子を提供する提案がされている(例えば、特許文献2、3参照)。しかしこれらの光電変換素子では、さらに高波長域での光吸収及びこの波長域における光電変換効率は十分とはいえないため、さらに高波長域での光電変換効率を向上させることが求められている。
そこで、800nmを越える波長域の光を吸収して高い変換効率を得ることができる光電変換素子及び光電気化学電池が必要とされている。
Patent Document 1 describes a dye-sensitized photoelectric conversion element using semiconductor fine particles sensitized with a ruthenium complex dye by applying this technique. However, although conventional ruthenium complex dyes can be photoelectrically converted using visible light, they hardly absorb infrared light having a wavelength longer than 700 nm, and thus have a problem of low photoelectric conversion ability in the infrared region.
Therefore, there has been proposed to provide a photoelectric conversion element having a high conversion efficiency by increasing the light absorption at 800 nm by using a specific polymethine dye (for example, see Patent Documents 2 and 3). However, in these photoelectric conversion elements, the light absorption in the higher wavelength region and the photoelectric conversion efficiency in this wavelength region are not sufficient, and therefore it is required to improve the photoelectric conversion efficiency in the higher wavelength region. .
Therefore, there is a need for a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell that can absorb light in a wavelength region exceeding 800 nm and obtain high conversion efficiency.

米国特許第5463057号明細書US Pat. No. 5,463,057 特開2000−195570号公報JP 2000-195570 A 特開2009−242379号公報JP 2009-242379 A

本発明の課題は、800nmを越える波長域でも高い変換効率を得ることができる光電変換素子、光電気化学電池及び色素を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element, a photoelectrochemical cell, and a dye capable of obtaining high conversion efficiency even in a wavelength region exceeding 800 nm.

本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、特定部位に電子供与性の官能基を有するポリメチン色素が、半導体微粒子への電子注入効率を向上させ、800nmを越える波長域でも高い変換効率を得ることができることを見出した。本発明はこの知見に基づきなされたものである。
本発明の課題は、以下の手段によって達成された。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a polymethine dye having an electron-donating functional group at a specific site improves electron injection efficiency into semiconductor fine particles, and obtains high conversion efficiency even in a wavelength region exceeding 800 nm. I found that I can do it. The present invention has been made based on this finding.
The object of the present invention has been achieved by the following means.

<1>少なくとも下記一般式(1)で表される化合物からなる色素と、半導体微粒子とを有する感光体層を具備することを特徴とする光電変換素子。 <1> A photoelectric conversion element comprising a photosensitive layer having at least a dye composed of a compound represented by the following general formula (1) and semiconductor fine particles.

Figure 0005620316
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[一般式(1)において、Qは、4価のベンゼンまたはナフタレンし、X およびはそれぞれ独立に硫黄原子またはC(R)Rを表す。ここでR およびはそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基を表す。RおよびR’はそれぞれ独立に脂肪族基を表す。P およびはそれぞれ独立に、下記一般式(3−1)のP30−1 または下記一般式(3−2)のP30−2で表されるのに必要な非金属原子群を表し、PとPは異なる構造を表す。Wは電荷を中和させるのに必要な場合の対イオンを表す
記一般式(3−1)および(3−2)において、P30−1 またはP30−2は、末端の炭素であるC*31で、上記一般式(1)のC*1 および/またはC*2と炭素−炭素二重結合により結合している。]
[In one general formula (1), Q is to display the tetravalent benzene or naphthalene, X 1 and X 2 is sulfur atom frames other independently represent a C (R 1) R 2. Here, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. R and R ′ each independently represents an aliphatic group . P 1 and P 2 are each independently a non-metallic atoms necessary or P 30-1 below following general formula (3-1) is represented by P 30-2 of the following general formula (3-2) Represents a group, P 1 and P 2 represent different structures. W 1 represents a counter ion as necessary to neutralize the charge .
In lower following general formula (3-1) and (3-2), P 30-1 or P 30-2 is a C * 31 is the terminal carbons, the general formula (1) C * 1 and / or C * 2 and carbon - are linked by carbon-carbon double bond. ]

Figure 0005620316
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Figure 0005620316
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[一般式(3−1および(3−2)において、AおよびBはベンゼン環またはナフタレン環を表す。 31 およびV31’は水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基、p−アミノフェニル基、5−カルボキシ基、6−カルボキシ基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基、5−ホスホリル基またはこれらの塩を表す。n31およびn31’は1以上の整数を表す。n31が2以上のときは、V31は同じでも異なっていてもよく、n31’が2以上のときは、V31’は同じでも異なっていてもよい。
31 またはV31’は互いに連結して環を形成していてもよい。P またはPの置換基であるV 31 およびV31’の少なくとも1つは、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基およびp−アミノフェニル基から選択されるHammett則におけるσp値が負の置換基を表す。R34 およびR34’は酸素原子または下記一般式(4−1)〜(4−3)で表される基を表す。
31 およびY31’は硫黄原子またはC(R)Rを表す。Rは水素原子、脂肪族基、芳香族基、または炭素原子で結合するヘテロ環基を表す。R およびは、水素原子、脂肪族基、芳香族基、または炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、同じでも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
31 およびR31’は脂肪族基、芳香族基、または炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、置換基を有していてもよい。
32、R32’ 、R 33 および33 それぞれ独立に、水素原子または脂肪族基を表し、置換基を有していてもよい。]

Figure 0005620316
[一般式(4−1)〜(4−3)において、Raは水素原子たは脂肪族基を表す。
[In one general formula (3-1) and (3-2), A and B represents a benzene ring or a naphthalene ring. V 31 and V 31 'is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkyloxy group, diphenylamino group, p- aminophenyl group, 5-carboxy, 6-carboxy group, 5-sulfonic acid, 5-phosphonyl group, It represents a 5-phosphoryl group or a salt thereof . n 31 and n31 'represents an integer of 1 or more. When n 31 is 2 or more, V 31 may be the same or different, and when n 31 ′ is 2 or more, V 31 ′ may be the same or different.
V 31 or V 31 'may have with each other to form a ring. P 1 or at least one of V 31 and V 31 Ru substituents der of P 2 'is an alkyl group, an alkyloxy group, .sigma.p in Hammett rule selected from a diphenylamino group and p- aminophenyl group The value represents a negative substituent. R 34 and R 34 'is to display the group represented by an oxygen atom or the following general formula (4-1) to (4-3).
Y 31 and Y 31 'is sulfur atom frames other represents a C (R 6) R 7. R 5 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or represents a heterocyclic group bonded through a carbon atom. R 6 and R 7 are hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded through a carbon atom, may be the same or different, they may form a ring bonded to each other Good.
R 31 and R 31 'represents an aliphatic group, an aromatic group, or represents a heterocyclic group bonded through a carbon atom, which may have a substituent.
R 32, R 32 to ', R 33 and R 33' each independently represents a hydrogen atom or an aliphatic group, which may have a substituent. ]
Figure 0005620316
[In the general formula (4-1) ~ (4-3), Ra is was or hydrogen atom an aliphatic group. ]

<2>前記一般式(1)で表される化合物からなる色素が、5−カルボキシ基、6−カルボキシ基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基、5−ホスホリル基およびこれらの塩から選択される酸性基を有することを特徴とする<1>記載の光電変換素子。
<3>記一般式(1)におけるV 31 およびV31’のいずれかがアルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基およびp−アミノフェニル基から選択されるHammett則におけるσp値が負の置換基を有し、他方が5−カルボキル基、6−カルボキシ基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基、5−ホスホリル基およびこれらの塩から選択される酸性基を有することを特徴とする<1>または<2>記載の光電変換素子。
>前記R34 またはR34’が、記一般式(4−1)〜(4−)で表されることを特徴とする<1>〜<>のいずれか1項記載の光電変換素子。
<2> The dye comprising the compound represented by the general formula (1) is selected from 5-carboxy group, 6-carboxy group, 5-sulfonic acid group, 5-phosphonyl group, 5-phosphoryl group and salts thereof The photoelectric conversion device according to <1> , which has an acidic group.
<3> before Symbol or an alkyl group of the general formula (1) V 31 that put in and V 31 ', an alkyl group, .sigma.p value in Hammett rule selected from a diphenylamino group and p- aminophenyl group Has a negative substituent, and the other has an acidic group selected from a 5-carboxyl group, a 6-carboxy group, a 5-sulfonic acid group, a 5-phosphonyl group, a 5-phosphoryl group, and salts thereof. wherein <1> or the photoelectric conversion element according to <2>.
<4> the R 34 or the R 34 ', before following general formula (4-1), characterized by being represented by - (4-3) <1> to to any one of <3> The photoelectric conversion element as described.

>前記R34 またはR34’が、下記一般式(5−1)または(5−2)で表されることを特徴とする<1>〜<>のいずれか1項記載の光電変換素子。
<5> the R 34 or the R 34 ', the following general formula (5-1) or is characterized by being represented by (5-2) <1> to any one of <4> The photoelectric conversion element as described.

Figure 0005620316
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>前記R 34 またはR34’が、酸素原子であることを特徴とする<1>〜<>のいずれか1項記載の光電変換素子。
<6> pre Symbol R 34 or R 34 'is characterized by an oxygen atom <1> to photoelectric conversion element according to any one of <3>.

>前記感光体層が、下記一般式(6)で表される化合物からなる色素を含むことを特徴とする<1>〜<>のいずれか1項記載の光電変換素子。
z(LLm1(LLm2(X)m3・CI 一般式(6)
[一般式(6)において、Mzは金属原子を表し、LLは下記一般式(7)で表される2座または3座の配位子を表し、LLは下記一般式(8)で表される2座または3座の配位子を表す。Xはアシルオキシ基、アシルチオ基、チオアシルオキシ基、チオアシルチオ基、アシルアミノオキシ基、チオカルバメート基、ジチオカルバメート基、チオカルボネート基、ジチオカルボネート基、トリチオカルボネート基、アシル基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれた基で配位する1座または2座の配位子、またはハロゲン原子、カルボニル、ジアルキルケトン、1,3−ジケトン、カルボンアミド、チオカルボンアミドおよびチオ尿素からなる群より選ばれる1座または2座の配位子を表す。m1は0〜3の整数を表し、m1が2以上のとき、LLは同じでも異なっていてもよい。m2は1〜3の整数を表し、m2が2以上のとき、LLは同じでも異なっていてもよい。m3は0〜3の整数を表し、m3が2以上のとき、Xは同じでも異なっていてもよく、X同士が連結していてもよい。CIは、一般式(6)において電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。]
< 7 > The photoelectric conversion device according to any one of <1> to < 6 >, wherein the photoreceptor layer contains a dye composed of a compound represented by the following general formula (6).
M z (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI General formula (6)
[In one general formula (6), Mz represents a metal atom, LL 1 is bidentate or represented by the following general formula (7) represents a tridentate ligand, LL 2 the following general formula (8 ) with bidentate or represented represents the tridentate ligand. X is an acyloxy group, an acylthio group, a thioacyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a thiocarbamate group, a dithiocarbamate group, a thiocarbonate group, a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, an acyl group, a thiocyanate group, isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, 1 seat or bidentate ligand coordinated with a group selected from the group consisting of an alkoxy group and an aryloxy group, or it represents a halogen atom, carbonyl, dialkyl ketone, 1,3-diketone, carbonamide, 1 seat or bidentate ligand selected from the group consisting of thio carboxylic amide and thiourea. m1 represents an integer of 0 to 3, and when m1 is 2 or more, LL 1 may be the same or different. m2 represents an integer of 1 to 3, when m2 is 2 or more, LL 2 may be the same or different. m3 represents an integer of 0 to 3, and when m3 is 2 or more, Xs may be the same or different, and Xs may be linked to each other. CI represents a counter ion when a counter ion is necessary to neutralize the charge in the general formula (6). ]

Figure 0005620316
Figure 0005620316

[一般式(7)において、R51 およびR52はそれぞれ独立に酸性基または酸性基を有する基を表す。R53 およびR54はそれぞれ独立に置換基を表し、R55 およびR56はそれぞれ独立にアリール基またはヘテロ環基を表す。d1およびd2はそれぞれ0〜5の整数を表す。L およびLはそれぞれ独立に、エテニレン基および/またはエチニレン基からなる共役鎖を表す。a1およびa2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、a1が2以上のときR51は同じでも異なっていてもよく、a2が2以上のときR52は同じでも異なっていてもよい。b1およびb2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、b1が2以上のときR53は同じでも異なっていてもよく、R53は互いに連結して環を形成してもよく、b2が2以上のときR54は同じでも異なっていてもよく、R54は互いに連結して環を形成してもよい。b1およびb2が共に1以上のとき、R53とR54が連結して環を形成してもよい。d3は0または1を表す。]
[In one general formula (7), each of R 51 and R 52 independently or acidic group represents a group having an acidic group. R 53 and R 54 each independently represents a substituent, each R 55 and R 56 are independently or an aryl group or a heterocyclic group. d1 and d2 each represent an integer of 0 to 5. To L 1 and L 2 are each independently, an ethenylene group and / or represents a conjugated chain composed of ethynylene group. a1 and a2 each independently represents an integer of 0 to 3, a1 is or different and is R 51 when two or more same, R 52 when a2 is 2 or more may be the same or different . b1 and b2 each independently represents an integer of 0 to 3, b1 is or different and is R 53 when two or more same, R 53 may be linked with each other to form a ring, b2 When R is 2 or more, R 54 may be the same or different, and R 54 may be linked together to form a ring. b1 Oyo When beauty b2 are both 1 or more, may be connected to form a ring R 53 and R 54. d3 is 0 or represents 1. ]

Figure 0005620316
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[一般式(8)において、Za、ZbおよびZcはそれぞれ独立に、5員環または6員環を形成しうる非金属原子群を表し、cは0または1を表す。ただし、Za、ZbおよびZcが形成する環のうち少なくとも1つは酸性基を有する。]
[In one general formula (8), Za, are each Zb and Zc independently, 5-membered ring or represents a non-metal atomic group which can form a 6-membered ring, c is 0 or represents 1. Provided that at least one of the rings Za, Zb and Zc is formed having an acid group. ]

>前記一般式(7)において、d1およびd2が1以上の整数であることを特徴とする<記載の光電変換素子。
>前記R55 またはR56が、下記一般式(9−1)〜(9−7)のいずれかであることを特徴とする<または<記載の光電変換素子。
<8> In the general formula (7), the photoelectric conversion element according to <7>, wherein the d1 and d2 is an integer of 1 or more.
<9> the R 55 or R 56 is represented by the following general formula (9-1) is characterized in that either - (9-7) <7> or photoelectric conversion device according to <8> .

Figure 0005620316
Figure 0005620316

[一般式(9−1)〜(9−7)中、R59、R63、R66、R69 およびR74は置換基を有してよいアルキル基、アルキニル基またはアリール基を表す。R57、R58、R60〜R62、R64、R、R65、R67、R68、R70〜R73、R75、R76 および78〜R81は各々独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、チオアルキル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、ヘテロ環基またはハロゲン原子を表す。R57とR58、R60〜R62 およびR64とR65、R67とR68、R70〜R73 およびR75とR76 およびR78〜R81は互いに環を形成していてもよい。同一特性基中に二つ存在するR77 およびR82は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはヘテロ環基を表す。
m1〜m6は各々1〜5の整数を表す。YおよびXは独立に、S、O、Se、TeまたはNR83を表し、R83は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。]
[One general formula (9-1) in ~ (9-7), R 59, R 63, R 66, R 69 and R 74 may the alkyl group which may have a substituent, an alkynyl group or an aryl group Represents. R 57 , R 58 , R 60 to R 62 , R 64 , R h , R 65 , R 67 , R 68 , R 70 to R 73 , R 75 , R 76 and R 78 to R 81 are each independently hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, a thioalkyl group, an aryl group, an aryloxy group, an arylthio group, an amino group, also heterocyclic group represents a halogen atom. R 57 and R 58, R 60 ~R 62 and R 64 and R 65, R 67 and R 68, R 70 ~R 73 and R 75 and R 76 and R 78 to R 81 are each ring May be formed. R 77 and R 82 to present twice in the same characteristic group may be the same or different, represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or a heterocyclic group.
m1 to m6 each represents an integer of 1 to 5. Y and X are independently represents S, O, Se, and Te, or NR 83, R 83 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkenyl group, an aryl group or a heterocyclic group. ]

10>導電性支持体上に、前記感光体層、電荷移動体層及び対極をこの順序で積層した構造を有することを特徴とする<1>〜<>のいずれか1項に記載の光電変換素子。
11>前記色素が前記半導体微粒子に吸着していることを特徴とする<1>〜<10>のいずれか1項に記載の光電変換素子。
12><1>〜<11>のいずれか1項に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする光電気化学電池。
13>少なくとも下記一般式(1)で表される化合物からなる色素。
< 10 > The structure according to any one of <1> to < 9 >, wherein the photosensitive layer, the charge transfer layer, and the counter electrode are stacked in this order on a conductive support. Photoelectric conversion element.
< 11 > The photoelectric conversion element according to any one of <1> to < 10 >, wherein the dye is adsorbed on the semiconductor fine particles.
< 12 > A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion element according to any one of <1> to < 11 >.
< 13 > A dye comprising at least a compound represented by the following general formula (1).

Figure 0005620316
Figure 0005620316

[一般式(1)において、Qは、4価のベンゼンまたはナフタレンし、X およびはそれぞれ独立に硫黄原子またはC(R)Rを表す。ここでR およびはそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基を表す。RおよびR’はそれぞれ独立に脂肪族基を表す。P およびはそれぞれ独立に、下記一般式(3−1)のP30−1 または下記一般式(3−2)のP30−2で表されるのに必要な非金属原子群を表し、PとPは異なる構造を表す。Wは電荷を中和させるのに必要な場合の対イオンを表す
記一般式(3−1)および(3−2)において、P30−1 またはP30−2は、末端の炭素であるC*31で、上記一般式(1)のC*1 および/またはC*2と炭素−炭素二重結合により結合している。]
[In one general formula (1), Q is to display the tetravalent benzene or naphthalene, X 1 and X 2 is sulfur atom frames other independently represent a C (R 1) R 2. Here, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. R and R ′ each independently represents an aliphatic group . P 1 and P 2 are each independently a non-metallic atoms necessary or P 30-1 below following general formula (3-1) is represented by P 30-2 of the following general formula (3-2) Represents a group, P 1 and P 2 represent different structures. W 1 represents a counter ion as necessary to neutralize the charge .
In lower following general formula (3-1) and (3-2), P 30-1 or P 30-2 is a C * 31 is the terminal carbons, the general formula (1) C * 1 and / or C * 2 and carbon - are linked by carbon-carbon double bond. ]

Figure 0005620316
Figure 0005620316

Figure 0005620316
Figure 0005620316

[一般式(3−1および(3−2)において、AおよびBはベンゼン環またはナフタレン環を表す。 31 およびV31’は水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基、p−アミノフェニル基、5−カルボキシ基、6−カルボキシ基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基、5−ホスホリル基またはこれらの塩を表す。n31およびn31’は1以上の整数を表す。n31が2以上のときは、V31は同じでも異なっていてもよく、n31’が2以上のときは、V31’は同じでも異なっていてもよい。
31 またはV31’は互いに連結して環を形成していてもよい。P またはPの置換基であるV 31 およびV31’の少なくとも1つは、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基およびp−アミノフェニル基から選択されるHammett則におけるσp値が負の置換基を表す。R34 およびR34’は酸素原子または下記一般式(4−1)〜(4−3)で表される基を表す。
31 およびY31’は硫黄原子またはC(R)Rを表す。Rは水素原子、脂肪族基、芳香族基、又は炭素原子で結合するヘテロ環基を表す。R およびは、水素原子、脂肪族基、芳香族基、または炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、同じでも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
31 およびR31’は脂肪族基、芳香族基、または炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、置換基を有していてもよい。
32、R32’ 、R 33 および33 それぞれ独立に、水素原子または脂肪族基を表し、置換基を有していてもよい。]

Figure 0005620316
[一般式(4−1)〜(4−3)において、Raは水素原子たは脂肪族基を表す。
[In one general formula (3-1) and (3-2), A and B represents a benzene ring or a naphthalene ring. V 31 and V 31 'is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkyloxy group, diphenylamino group, p- aminophenyl group, 5-carboxy, 6-carboxy group, 5-sulfonic acid, 5-phosphonyl group, It represents a 5-phosphoryl group or a salt thereof . n 31 and n31 'represents an integer of 1 or more. When n 31 is 2 or more, V 31 may be the same or different, and when n 31 ′ is 2 or more, V 31 ′ may be the same or different.
V 31 or V 31 'may have with each other to form a ring. P 1 or at least one of V 31 and V 31 Ru substituents der of P 2 'is an alkyl group, an alkyloxy group, .sigma.p in Hammett rule selected from a diphenylamino group and p- aminophenyl group The value represents a negative substituent. R 34 and R 34 'is to display the group represented by an oxygen atom or the following general formula (4-1) to (4-3).
Y 31 and Y 31 'is sulfur atom frames other represents a C (R 6) R 7. R 5 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. R 6 and R 7 are hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded through a carbon atom, may be the same or different, they may form a ring bonded to each other Good.
R 31 and R 31 'represents an aliphatic group, an aromatic group, or represents a heterocyclic group bonded through a carbon atom, which may have a substituent.
R 32, R 32 to ', R 33 and R 33' each independently represents a hydrogen atom or an aliphatic group, which may have a substituent. ]
Figure 0005620316
[In the general formula (4-1) ~ (4-3), Ra is was or hydrogen atom an aliphatic group. ]

本発明により、変換効率が高い光電変換素子及び光電気化学電池を提供することができる。また、本発明により、変換効率が高い増感色素を提供することができる。   According to the present invention, a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell having high conversion efficiency can be provided. In addition, the present invention can provide a sensitizing dye having high conversion efficiency.

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

本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、特定部位に電子供与性の官能基を有するポリメチン色素が、半導体微粒子への電子注入効率を向上させ、800nmを越える波長域でも高い変換効率を得ることができることを見出した。その詳細な原理は定かではないが、以下のように推定される。ポリメチン色素の特定部位に電子供与性の官能基を有することにより、電子の局在化(HOMO(最高被占軌道)とLUMO(最低空軌道)の軌道の偏り)が促進され、半導体微粒子への電子注入効率を向上させる。さらに、電子供与性の官能基を有する部位と異なる部位に酸性基などを有することにより、この官能基で半導体微粒子に色素が吸着し、半導体微粒子からの逆電子移動が起こりにくくすることができるものと思われる。以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a polymethine dye having an electron-donating functional group at a specific site improves the electron injection efficiency into semiconductor fine particles, and obtains high conversion efficiency even in a wavelength region exceeding 800 nm. I found that I can do it. Although the detailed principle is not certain, it is estimated as follows. By having an electron-donating functional group at a specific part of the polymethine dye, localization of electrons (HOMO (highest occupied orbital) and LUMO (lowest orbital orbital bias)) is promoted, and the semiconductor fine particles Improve electron injection efficiency. Furthermore, by having an acidic group or the like at a site different from the site having an electron-donating functional group, the dye can be adsorbed to the semiconductor fine particles by this functional group, and reverse electron transfer from the semiconductor fine particles can be made difficult to occur. I think that the. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明の光電変換素子の好ましい実施態様を、図面を参照して説明する。図1に示すように、光電変換素子10は、導電性支持体1、導電性支持体1上にその順序で配された、感光体層2、電荷移動体層3、及び対極4からなる。前記導電性支持体1と感光体2とにより受光電極5を構成している。その感光体2は導電性微粒子22と増感色素21とを有しており、色素21はその少なくとも一部において導電性微粒子22に吸着している(色素は吸着平衡状態になっており、一部電荷移動体層に存在していてもよい。)。感光体2が形成された導電性支持体1は光電変換素子10において作用電極として機能する。この光電変換素子10を外部回路6で仕事をさせるようにして、光電気化学電池100として作動させることができる。   A preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element 10 includes a conductive support 1, a photosensitive layer 2, a charge transfer layer 3, and a counter electrode 4 arranged in that order on the conductive support 1. The conductive support 1 and the photoreceptor 2 constitute a light receiving electrode 5. The photoreceptor 2 has conductive fine particles 22 and a sensitizing dye 21, and the dye 21 is adsorbed on the conductive fine particles 22 at least in part (the dye is in an adsorption equilibrium state, It may be present in the partial charge transfer layer.) The conductive support 1 on which the photoreceptor 2 is formed functions as a working electrode in the photoelectric conversion element 10. The photoelectric conversion element 10 can be operated as the photoelectrochemical cell 100 by causing the external circuit 6 to work.

受光電極5は、導電性支持体1および導電性支持体上に塗設される色素21の吸着した半導体微粒子22を含む感光体層(半導体膜)2よりなる電極である。感光体層(半導体膜)2に入射した光は色素を励起する。励起色素はエネルギーの高い電子を有している。そこでこの電子が色素21から半導体微粒子22の伝導帯に渡され、さらに拡散によって導電性支持体1に到達する。このとき色素21の分子は酸化体となっている。電極上の電子が外部回路で仕事をしながら色素酸化体に戻ることにより、光電気化学電池として作用する。この際、受光電極5はこの電池の負極として働く。   The light-receiving electrode 5 is an electrode composed of a conductive support 1 and a photosensitive layer (semiconductor film) 2 including semiconductor fine particles 22 adsorbed with a dye 21 coated on the conductive support. Light incident on the photoreceptor layer (semiconductor film) 2 excites the dye. The excited dye has high energy electrons. Therefore, the electrons are transferred from the dye 21 to the conduction band of the semiconductor fine particles 22 and further reach the conductive support 1 by diffusion. At this time, the molecule of the dye 21 is an oxidant. The electrons on the electrode return to the oxidized dye while working in an external circuit, thereby acting as a photoelectrochemical cell. At this time, the light receiving electrode 5 functions as a negative electrode of the battery.

本実施形態の光電変換素子は、導電性支持体上に後述の色素が吸着された多孔質半導体微粒子の層を有する感光体を有する。このとき色素において一部電解質中に解離したもの等があってもよいことは上述のとおりである。感光体は目的に応じて設計され、単層構成でも多層構成でもよい。本実施形態の光電変換素子の感光体には、特定の複合増感色素が吸着した半導体微粒子を含み、感度が高く、光電気化学電池として使用する場合に、高い変換効率を得ることができる。   The photoelectric conversion element of this embodiment has a photoreceptor having a layer of porous semiconductor fine particles on which an after-mentioned dye is adsorbed on a conductive support. At this time, as described above, a part of the dye may be dissociated in the electrolyte. The photoreceptor is designed according to the purpose, and may have a single layer structure or a multilayer structure. The photoreceptor of the photoelectric conversion element of the present embodiment contains semiconductor fine particles adsorbed with a specific composite sensitizing dye, has high sensitivity, and can be used as a photoelectrochemical cell, and high conversion efficiency can be obtained.

(A)色素
(A1)一般式(1)の化合物からなる色素
本発明の光電変換素子においては、少なくとも下記一般式(1)で表される化合物からなる色素が使用される。一般式(1)の色素は、共鳴構造式の1つが一般式(1)で表されるものも含まれる。
(A) Dye (A1) Dye made of compound of general formula (1) In the photoelectric conversion device of the present invention, a dye made of at least a compound represented by the following general formula (1) is used. The dye of the general formula (1) includes one in which one of the resonance structural formulas is represented by the general formula (1).

Figure 0005620316
Figure 0005620316

一般式(1)中、Qは少なくとも四官能以上の芳香族基を示す。芳香族基の例としては、芳香族炭化水素として、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンなどが挙げられ、芳香族へテロ環として、アントラキノン、カルバゾール、ピリジン、キノリン、チオフェン、フラン、キサンテン、チアントレンなどが挙げられ、これらは連結部分以外に置換基を有していてもよい。Qで表される芳香族基として、好ましくは芳香族炭化水素であり、さらに好ましくはベンゼン又はナフタレンである。ここで、QへのXとN(R’)の結合は、図示した式中で、N(R’)の位置にXが、Xの位置にN(R’)が結合するものも含むものである。
ただし、本発明ではQは4価のベンゼンまたはナフタレンである。
In general formula (1), Q represents at least a tetrafunctional or higher aromatic group. Examples of aromatic groups include aromatic hydrocarbons such as benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, and aromatic heterocycles such as anthraquinone, carbazole, pyridine, quinoline, thiophene, furan, xanthene, and thianthrene. These may have a substituent other than the linking moiety. The aromatic group represented by Q is preferably an aromatic hydrocarbon, and more preferably benzene or naphthalene. Here, X 2 and N (R ') to Q bonds are in the illustrated formula, N (R' which X 2 in position of) the, N (R ') is attached to the position of X 2 Is also included.
However, in the present invention, Q is tetravalent benzene or naphthalene.

また、X、Xは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子又はCRを表す。X、Xは好ましくは、硫黄原子またはC(R)Rであり、最も好ましくはC(R)Rである。ここでR及びRは、それぞれ独立に水素原子、脂肪族基、芳香族基、又は炭素原子で結合するヘテロ環基を表す。R、Rは、好ましくは、脂肪族基、芳香族基であり、より好ましくは脂肪族基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)である。
ただし、本発明では、X およびX は硫黄原子またはC(R )R である。
X 1 and X 2 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom or CR 1 R 2 . X 1 and X 2 are preferably a sulfur atom or C (R 1 ) R 2 , and most preferably C (R 1 ) R 2 . Here, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. R 1 and R 2 are preferably an aliphatic group or an aromatic group, more preferably an aliphatic group (for example, methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, cyclohexyl, benzyl, etc.).
However, in the present invention, X 1 and X 2 are a sulfur atom or C (R 1 ) R 2 .

R、R’は、それぞれ独立に、脂肪族基、芳香族基、又は炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、これらは置換されていてもよい。好ましくは、脂肪族基又は芳香族基である(芳香族基の炭素原子数は、好ましくは5〜16、さらに好ましくは5又は6である。脂肪族基の炭素原子数は、好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜6である。無置換の脂肪族基、芳香族基としては、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、シクロヘキシル、フェニル、ナフチル等が挙げられる。
ただし、本発明では、RおよびR’は脂肪族基である。
R and R ′ each independently represents an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom, and these may be substituted. Preferably, it is an aliphatic group or an aromatic group (the number of carbon atoms of the aromatic group is preferably 5 to 16, more preferably 5 or 6. The number of carbon atoms of the aliphatic group is preferably 1 to More preferably, it is 1 to 6. Examples of the unsubstituted aliphatic group and aromatic group include methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, cyclohexyl, phenyl, naphthyl and the like.
However, in the present invention, R and R ′ are aliphatic groups.

一般式(1)において、P、Pはそれぞれ独立に、下記一般式(2−1)のP20−1、下記一般式(2−2)のP20−2、下記一般式(3−1)のP30−1又は下記一般式(3−2)のP30−2で表されるのに必要な非金属原子群を表し、PとPは異なる構造を表す。Wは電荷を中和させるのに必要な場合の対イオンを表す。
ただし、本発明では、P およびP は、下記一般式(3−1)のP 30−1 または下記一般式(3−2)のP 30−2 で表されるのに必要な非金属原子群である。
下記一般式(2−1)及び(2−2)において、P20−1又はP20−2は、末端の炭素であるC*21で、上記一般式(1)のC*1及び/又はC*2と炭素−炭素二重結合により結合している。
下記一般式(3−1)及び(3−2)において、P30−1又はP30−2は、末端の炭素であるC*31で、上記一般式(1)のC*1及び/又はC*2と炭素−炭素二重結合により結合している。
In the general formula (1), P 1 and P 2 are each independently P 20-1 in the following general formula (2-1), P 20-2 in the following general formula (2-2), and the following general formula (3 -1) represents a non-metallic atomic group necessary to be represented by P 30-1 or P 30-2 of the following general formula (3-2), and P 1 and P 2 represent different structures. W 1 represents a counter ion as necessary to neutralize the charge.
However, in the present invention, P 1 and P 2 are nonmetals necessary for being represented by P 30-1 of the following general formula (3-1) or P 30-2 of the following general formula (3-2). It is an atomic group.
In the following general formulas (2-1) and (2-2), P 20-1 or P 20-2 is C * 21 which is a terminal carbon, and C * 1 and / or of the above general formula (1) It is bonded to C * 2 by a carbon-carbon double bond.
In the following general formulas (3-1) and (3-2), P 30-1 or P 30-2 is C * 31 , which is a terminal carbon, and C * 1 and / or in the general formula (1). C * 2 and a carbon - it is linked by a carbon double bond.

Figure 0005620316
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Figure 0005620316
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Figure 0005620316
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Figure 0005620316
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前記一般式(2−1)と一般式(2−2)において、V21とV21’、n21とn21’、n22とn22’、Y21とY21’、R21とR21’、R22とR22’、R23とR23’、R24とR24’は同義であるため、それぞれ、以下の説明においては、一方について説明する。
また前記一般式(3−1)と一般式(3−2)において、V31とV31’、n31とn31’、Y31とY31’、R31とR31’、R32とR32’、R33とR33’、R34とR34’は同義であるため、それぞれ、以下の説明においては、一方について説明する。
前記一般式(2−1)〜(3−2)において、AおよびBはベンゼン環またはナフタレン環を表す。V21及びV31は水素原子又は置換基を表す。n21は1以上の整数を表し、n21が2以上のときは、V21は同じでも異なっていてもよく、n31が2以上のときは、V31は同じでも異なっていてもよく、V21又はV31は互いに連結して環を形成していてもよい。V21及びV31はR21又はR31が結合している窒素原子のパラ位に置換されていることが好ましい。n21及びn31の好ましい範囲は1〜2であり、さらに好ましくは1である。P、Pのいずれかの置換基であるV21もしくはV31の少なくとも1つは、Hammett則におけるσp値が負の置換基を表し、本発明では、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基およびp−アミノフェニル基から選択される。R34は酸素原子、窒素原子又は炭素原子であり、R34が窒素原子の場合は、該窒素原子は、水素原子、脂肪族基及び芳香族基からなる置換基群から選ばれる2つの基を有し、R34が炭素原子の場合は、該炭素原子上の該置換基のHammett則におけるσp値の和が正である。n22は0以上の整数を表す。n22は0又は1であることが好ましい。
ただし、本発明では、V 31 は、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基、p−アミノフェニル基、5−カルボキシ基、6−カルボキシ基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基、5−ホスホリル基またはこれらの塩である。R 34 は酸素原子または後述の一般式(4−1)〜(4−3)で表される基であって、Raは水素原子または脂肪族基である。
In the general formulas (2-1) and (2-2), V 21 and V 21 ′ , n21 and n21 ′, n22 and n22 ′, Y 21 and Y 21 ′ , R 21 and R 21 ′ , R 22 and R 22 ′ , R 23 and R 23 ′ , and R 24 and R 24 ′ are synonymous. Therefore, one of them will be described in the following description.
In the general formulas (3-1) and (3-2), V 31 and V 31 ′ , n31 and n31 ′, Y 31 and Y 31 ′ , R 31 and R 31 ′ , R 32 and R 32 ' , R 33 and R 33' and R 34 and R 34 ' are synonymous, and therefore, in the following description, one of them will be described.
In the general formulas (2-1) to (3-2), A and B represent a benzene ring or a naphthalene ring. V 21 and V 31 represent a hydrogen atom or a substituent. n21 represents an integer of 1 or more, when n21 is 2 or more, V 21 may be the same or different, when n31 is 2 or more, V 31 may be the same or different, V 21 or V 31 may be connected to each other to form a ring. V 21 and V 31 are preferably substituted at the para-position of the nitrogen atom to which R 21 or R 31 is bonded. The preferable range of n21 and n31 is 1 to 2, more preferably 1. At least one of P 1, V 21 or V 31 is any substituent P 2 is to table σp value a negative substituent in Hammett rule, in the present invention, an alkyl group, an alkyloxy group, diphenyl It is selected from an amino group and a p-aminophenyl group . R 34 is an oxygen atom, a nitrogen atom or a carbon atom, and when R 34 is a nitrogen atom, the nitrogen atom represents two groups selected from a substituent group consisting of a hydrogen atom, an aliphatic group and an aromatic group. And R 34 is a carbon atom, the sum of the σp values in the Hammett rule of the substituent on the carbon atom is positive. n22 represents an integer of 0 or more. n22 is preferably 0 or 1.
However, in the present invention, V 31 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkyloxy group, a diphenylamino group, a p-aminophenyl group, a 5-carboxy group, a 6-carboxy group, a 5-sulfonic acid group, or a 5-phosphonyl group. , 5-phosphoryl group or a salt thereof. R 34 is an oxygen atom or a group represented by general formulas (4-1) to (4-3) described later, and Ra is a hydrogen atom or an aliphatic group.

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

ハメット定数σp値が負の置換基の例としては、メチル(σp=−0.17)、メトキシ(σp=−0.27)、トリメチルシリルオキシ(σp=−0.27)、tert−ブチル(σp=−0.20)、p−トリル(σp=−0.03)、ジプロピルアミノ(σp=−0.93)、ジフェニルアミノ(σp=−0.22)などが挙げられる。P又はPにおいて、少なくとも1つのVをHammett則におけるσp値が負の置換基とすることにより、HOMOの軌道の局在化を促進する効果が得られると考えられる。Vとしては、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ、p−アミノフェニルなどが好ましい。なお、括弧内の値は代表的な置換基のσp値をChem.Rev.,1991年,91巻,165〜195ページなどから抜粋したものである。 Examples of substituents having a negative Hammett σp value include methyl (σp = −0.17), methoxy (σp = −0.27), trimethylsilyloxy (σp = −0.27), tert-butyl (σp = −0.20), p-tolyl (σp = −0.03), dipropylamino (σp = −0.93), diphenylamino (σp = −0.22), and the like. In P 1 or P 2, it is considered that at least one V 1 is a substituent having a negative σp value in Hammett's rule, thereby obtaining an effect of promoting localization of HOMO orbitals. V 1 is preferably an alkyl group, an alkyloxy group, diphenylamino, p-aminophenyl, or the like. The values in parentheses are the σp values of typical substituents in Chem. Rev. 1991, Vol. 91, pp. 165-195.

前記一般式(2−1)〜(3−2)において、R34又はR34’が窒素原子の場合、窒素原子に結合する2つの置換基として水素原子、脂肪族基、芳香族基からなる置換基群として、以下のものを挙げることができる。例えば水素原子、メチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イゾブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジルまたは、フェニル、トリル、ナフチル、アントラニル、チエニル、フラニル等から選ばれる。炭素原子に2つの置換基を有し、該置換基のHammett則におけるσp値の和が正であるものとしては、例えば、シアノ基(σp=0.66)、クロロ基(σp=0.23)、エステル基(σp=0.45)、カルボン酸基(σp=0.45)、スルホン酸基(σp=0.35)、カルボンアミド基(σp= 0.36)、トリフルオロメチル基(σp=0.54)などが挙げられる。この中でも、シアノ基、エステル基、カルボン酸基などが好ましい。 In the general formulas (2-1) to (3-2), when R 34 or R 34 ′ is a nitrogen atom, it is composed of a hydrogen atom, an aliphatic group, and an aromatic group as two substituents bonded to the nitrogen atom. Examples of the substituent group include the following. For example, selected from a hydrogen atom, methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, izobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, cyclohexyl, benzyl or phenyl, tolyl, naphthyl, anthranyl, thienyl, furanyl, etc. . Examples of the carbon atom having two substituents and the sum of the σp values in the Hammett rule of the substituent being positive are, for example, a cyano group (σp = 0.66), a chloro group (σp = 0.23) ), Ester group (σp = 0.45), carboxylic acid group (σp = 0.45), sulfonic acid group (σp = 0.35), carbonamido group (σp = 0.36), trifluoromethyl group ( σp = 0.54). Among these, a cyano group, an ester group, a carboxylic acid group, and the like are preferable.

21及びY31は硫黄原子、NR、又はCRを表すが、本発明では、硫黄原子またはCR である。Rは水素原子、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基を表す。Rの好ましい例は、脂肪族基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)又は芳香族基(例えばフェニル、トリル、ナフチル等)である。Rは、より好ましくは、脂肪族基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)である。
、Rは、水素原子、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、RとRとは、同じでも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。R、Rの好ましい例は、脂肪族基又は芳香族基であり、より好ましくは脂肪族基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)である。
Y 21 and Y 31 is a sulfur atom, NR 5, or represents a CR 6 R 7, in the present invention, a sulfur atom or a CR 6 R 7. R 5 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. Preferred examples of R 5 are aliphatic groups (eg methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, cyclohexyl, benzyl etc.) or aromatic groups (eg phenyl , Tolyl, naphthyl, etc.). R 5 is more preferably an aliphatic group (for example, methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, cyclohexyl, benzyl, etc.).
R 6 and R 7 represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded by a carbon atom, and R 6 and R 7 may be the same or different, and are bonded to each other to form a ring. May be formed. Preferred examples of R 6 and R 7 are aliphatic groups or aromatic groups, and more preferably aliphatic groups (for example, methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, cyclohexyl, benzyl, etc.).

21及びR31は脂肪族基、芳香族基、又は炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、置換基を有していてもよい。置換基の好ましい例として酸性基が挙げられ、より好ましくはカルボキシ基を有する基が挙げられる。
22、R32、R23、R33及びR24はそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族基、芳香族基、又はヘテロ環基を表し、置換基を有していてもよく、好ましくは水素原子または脂肪族基であり、より好ましくは水素原子である。
ただし、本発明では、R 32 およびR 33 は水素原子または脂肪族基である。
R 21 and R 31 represent an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom, and may have a substituent. Acidic group can be mentioned as preferred examples of the substituent, more preferably a group having a carboxy sheet group.
R 22 , R 32 , R 23 , R 33 and R 24 each independently represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group, and may have a substituent, preferably hydrogen. An atom or an aliphatic group, more preferably a hydrogen atom.
However, in the present invention, R 32 and R 33 are a hydrogen atom or an aliphatic group.

一般式(1)で表される色素は酸性基を有することが好ましい。本発明の色素において、R、R’、P、及びPの少なくともひとつに酸性基を有することが好ましい。さらに好ましくは、PとPにおけるV21、V21’、V31及びV31’のいずれかがHammett則におけるσp値が負の置換基を有し、他方が酸性基を有することが好ましい。この場合のHammett則におけるσp値が負の置換基とは、前記のV21、V21’、V31又はV31’と同様のものを挙げることができる。例えば、アルキルオキシ基、p−アミノフェニル基、ジフェニルアミノ基、アルキル基などが好ましい。
ここで酸性基とは、解離性のプロトンを有する置換基であり、例えば、カルボキシ基、ホスホニル基、スルホニル基、ホウ酸基などを有する基が挙げられ、好ましくはカルボキシ基を有する基である。また酸性基はプロトンを放出して解離した形を採っていてもよく、塩であってもよい。Vはベンゼン環に直接上記の酸性基が結合していてもよく、連結基を介して酸性基が結合していてもよい。V21、V21’、V31又はV31’における酸性基は、5−カルボキシ基、6−カルボキシル基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基若しくは5−ホスホリル基又はこれらの塩のいずれかであることが好ましい。なお、ここで位置番号は、Nを1とし、反時計回りに付けるものである。
なお、本発明では、酸性基は、5−カルボキシル基、6−カルボキシル基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基、5−ホスホリル基およびこれらの塩から選択される。
前記一般式(1)の構造の色素は、好ましくは、P30−1の構造を有することが好ましい。さらに好ましくは、PとPの両方が、P30−1の構造を有することが好ましい。
It is preferable that the pigment | dye represented by General formula (1) has an acidic group. In the dye of the present invention, it is preferable that at least one of R, R ′, P 1 and P 2 has an acidic group. More preferably, any of V 21 , V 21 ′ , V 31 and V 31 ′ in P 1 and P 2 has a substituent with a negative σp value in Hammett's rule, and the other preferably has an acidic group. . Examples of the substituent having a negative σp value in Hammett's rule in this case include the same as those for V 21 , V 21 ′ , V 31 or V 31 ′ . For example, an alkyloxy group, p-aminophenyl group, diphenylamino group, alkyl group and the like are preferable.
Here, the acidic group is a substituent having a dissociable proton, for example, carboxy shea group, a phosphonyl group, a sulfonyl group, and a group having a boric acid group, preferably a group having a carboxy sheet group is there. Further, the acidic group may take a form of releasing a proton and dissociating, or may be a salt. In V 1, the above acidic group may be directly bonded to the benzene ring, or the acidic group may be bonded via a linking group. Acidic group in V 21, V 21 ', V 31 or V 31' are 5-carboxy sheet group, 6-carboxyl group, one 5-sulfonic acid, 5-phosphonyl group or 5-phosphoryl group or a salt thereof It is preferable that Here, the position number is given counterclockwise, with N + being 1.
In the present invention, the acidic group is selected from 5-carboxyl group, 6-carboxyl group, 5-sulfonic acid group, 5-phosphonyl group, 5-phosphoryl group and salts thereof.
The dye having the structure of the general formula (1) preferably has a structure of P 30-1 . More preferably, it is preferable that both P 1 and P 2 have the structure of P 30-1 .

34又はR34’は、下記一般式(4−1)〜(4−4)で表されることが好ましい。

Figure 0005620316
R 34 or R 34 ′ is preferably represented by the following general formulas (4-1) to (4-4).
Figure 0005620316

一般式(4−1)〜(4−3)で、Raにおける置換基としては、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基、好ましくは、脂肪族基を挙げることができる。これにより、短波長側の吸収を強化する効果を奏することができる。前記R34又はR34’が、下記一般式(5−1)又は(5−2)で表されることが好ましい。これらの酸性基を有する色素は、半導体電極への吸着力を強め、耐久性を向上させる効果を奏する。さらに、吸収域拡大効果がある。 In the general formulas (4-1) to (4-3), examples of the substituent in Ra include an aliphatic group, an aromatic group, and a heterocyclic group bonded with a carbon atom, preferably an aliphatic group. . Thereby, the effect which reinforces absorption by the short wavelength side can be show | played. The R 34 or R 34 ′ is preferably represented by the following general formula (5-1) or (5-2). These dyes having an acidic group have the effect of enhancing the adsorptive power to the semiconductor electrode and improving the durability. Furthermore, there is an effect of expanding the absorption range.

Figure 0005620316
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34又はR34’は、酸素原子であることが好ましい。これにより、最大モル吸光係数向上の効果を奏することができる。 R 34 or R 34 ′ is preferably an oxygen atom. Thereby, the effect of improving the maximum molar extinction coefficient can be produced.

一般式(1)において、Wは電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。一般に、色素が陽イオン、陰イオンであるか、あるいは正味のイオン電荷を持つかどうかは、色素中の助色団及び置換基に依存する。一般式(1)の構造を有する色素が解離性の置換基を有する場合、解離して負電荷を有していてもよい。この場合、分子全体の電荷はWによって中和される。
が陽イオンの場合、例えば、無機若しくは有機のアンモニウムイオン(例えばテトラアルキルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオン)又はアルカリ金属イオンである。Wが陰イオンの場合、無機陰イオン又は有機陰イオンのいずれであってもよい。例えば、ハロゲン陰イオン、(例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン)、置換アリールスルホン酸イオン(例えば、p−トルエンスルホン酸イオン、p−クロロベンゼンスルホン酸イオン)、アリールジスルホン酸イオン(例えば、1,3−ベンゼンジスルホン酸イオン、1,5−ナフタレンジスルホン酸イオン、2,6−ナフタレンジスルホン酸イオン)、アルキル硫酸イオン(例えば、メチル硫酸イオン)、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオンなどが挙げられる。さらに電荷均衡対イオンとしてイオン性ポリマーあるいは、色素と逆電荷を有する他の色素を用いてもよいし、金属錯イオン(例えば、ビスベンゼン−1,2−ジチオラトニッケル(III))でもよい。
In the general formula (1), W 1 represents a counter ion when a counter ion is necessary to neutralize the charge. Generally, whether a dye is a cation, an anion, or has a net ionic charge depends on the auxiliary color groups and substituents in the dye. When the dye having the structure of the general formula (1) has a dissociable substituent, it may be dissociated and have a negative charge. In this case, the charge of the whole molecule is neutralized by W 1.
When W 1 is a cation, for example, it is an inorganic or organic ammonium ion (for example, a tetraalkylammonium ion or a pyridinium ion) or an alkali metal ion. When W 1 is an anion, either an inorganic anion or an organic anion may be used. For example, halogen anion (for example, fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion), substituted aryl sulfonate ion (for example, p-toluene sulfonate ion, p-chlorobenzene sulfonate ion), aryl disulfone Acid ion (for example, 1,3-benzenedisulfonic acid ion, 1,5-naphthalenedisulfonic acid ion, 2,6-naphthalenedisulfonic acid ion), alkyl sulfate ion (for example, methyl sulfate ion), sulfate ion, thiocyanate ion Perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, picrate ion, acetate ion, trifluoromethanesulfonate ion and the like. Furthermore, an ionic polymer or another dye having a charge opposite to that of the dye may be used as the charge balance counter ion, or a metal complex ion (for example, bisbenzene-1,2-dithiolatonickel (III)) may be used.

一般式(1)で表される本発明の色素は、テトラヒドロフラン:エタノール=1:1溶液における極大吸収波長が、好ましくは500〜1300nmの範囲であり、より好ましくは 600〜1100nmの範囲である。
以下に本発明の一般式(1)で表される色素の好ましい具体例を示すが、本発明がこれに限定されるものではない。以下の色素のうち、例えば、A−1は、骨格Aにおいて、各記号は、表1の「1」及び表2の「1」の行のものを表し、B−1は、骨格Bにおいて、各記号は、表1の「1」及び表2の「1」の行のものを表す。表1及び表2に、A−1〜F−23を示す。
In the dye of the present invention represented by the general formula (1), the maximum absorption wavelength in a tetrahydrofuran: ethanol = 1: 1 solution is preferably in the range of 500 to 1300 nm, more preferably in the range of 600 to 1100 nm.
Although the preferable specific example of the pigment | dye represented by General formula (1) of this invention below is shown, this invention is not limited to this. Among the following dyes, for example, A-1 is in the skeleton A, each symbol represents a row of “1” in Table 1 and “1” in Table 2, and B-1 is in the skeleton B. Each symbol represents a row of “1” in Table 1 and “1” in Table 2. Tables 1 and 2 show A-1 to F-23.

Figure 0005620316
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Figure 0005620316
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Figure 0005620316
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前記表1及び表2と同様に、表3及び表4に、G−24〜H−35を示す。
なお、下記骨格G、HおよびG−24〜H−35は参考例である。

Figure 0005620316
Like Table 1 and Table 2, Tables 3 and 4 show G-24 to H-35.
The following skeletons G and H and G-24 to H-35 are reference examples.
Figure 0005620316

Figure 0005620316
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Figure 0005620316
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ここで、下記A−37、A−43、A−44、A−47、A−50〜A−52は、参考例である。Here, the following A-37, A-43, A-44, A-47, and A-50 to A-52 are reference examples.

Figure 0005620316
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一般式(1)で表される化合物からなる色素の合成は、Ukrainskii Khimicheskii Zhurnal 第40巻3号253〜258頁、Dyes and Pigments 第21巻227〜234頁及びこれらの文献中に引用された文献の記載等を参考にして行うことができる。
例えば、前記例示色素A−1は、以下のスキームにより得ることができる。他の色素も同様の方法で得ることができる。
Synthesis of a dye comprising a compound represented by the general formula (1) is described in Ukrainski Kimicheskii Zhurnal Vol. 40, No. 3, pages 253-258, Dies and Pigments, Vol. This can be done with reference to the description.
For example, the exemplified dye A-1 can be obtained by the following scheme. Other dyes can be obtained in the same manner.

Figure 0005620316
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(A2)一般式(6)で表される構造を有する色素
本発明の光電変換素子及び光電気化学電池においては、下記一般式(6)で表される化合物からなる色素を含む。
Mz(LLm1(LLm2(X)m3・CI 一般式(6)
一般式一般式(6)で表される化合物からなる色素は、金属原子に、配位子LL及び/又は配位子LLと、場合により特定の官能基Xが配位しており、必要な場合はCIにより電気的に中性に保たれている。
(A2−1)金属原子Mz
Mzは金属原子を表す。Mzは好ましくは4配位または6配位が可能な金属であり、より好ましくはRu、Fe、Os、Cu、W、Cr、Mo、Ni、Pd、Pt、Co、Ir、Rh、Re、Mn又はZnである。特に好ましくは、Ru、Os、Zn又はCuであり、最も好ましくはRuである。
(A2) Dye having a structure represented by the general formula (6) The photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell of the present invention include a dye composed of a compound represented by the following general formula (6).
Mz (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI General formula (6)
In the dye comprising the compound represented by the general formula (6), the ligand LL 1 and / or the ligand LL 2 and optionally a specific functional group X are coordinated to the metal atom, When necessary, it is kept electrically neutral by CI.
(A2-1) Metal atom Mz
Mz represents a metal atom. Mz is preferably a metal capable of tetracoordinate or hexacoordinate, and more preferably Ru, Fe, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, Rh, Re, Mn Or it is Zn. Particularly preferred is Ru, Os, Zn or Cu, and most preferred is Ru.

(A2−2)配位子LL
配位子LLは、下記一般式(7)により表される2座または3座の配位子により表される2座または3座の配位子であり、好ましくは2座配位子である。配位子LLの数を表すm1は0〜3の整数であり、1〜3であるのが好ましく、1であるのがより好ましい。m1が2以上のとき、LLは同じでも異なっていてもよい。ただし、m1と、後述の配位子LLの数を表すm2のうち少なくとも一方は1以上の整数である。したがって金属原子に、配位子LL及び/又は配位子LLが配位している。
一般式(3)中のR51及びR52はそれぞれ独立に酸性基を表し、例えばカルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキサム酸基(好ましくは炭素原子数1〜20のヒドロキサム酸基、例えば、―CONHOH、―CONCHOH等)、ホスホリル基(例えば―OP(O)(OH)等)及びホスホニル基(例えば―P(O)(OH)等)並びにこれらの塩が挙げられ、好ましくはカルボキシル基、ホスホニル基及びこれらの塩であり、より好ましくはカルボキシル基又はその塩が挙げられる。R51およびR52はピリジン環上のどの炭素原子に置換してもよい。

Figure 0005620316
(A2-2) Ligand LL 1
The ligand LL 1 is a bidentate or tridentate ligand represented by a bidentate or tridentate ligand represented by the following general formula (7), preferably a bidentate ligand. is there. M1 representing the number of the ligand LL 1 is an integer of 0 to 3, preferably 1 to 3, and more preferably 1. When m1 is 2 or more, LL 1 may be the same or different. However, the m1, at least one of m2 representing the number of ligands LL 2 below is an integer of 1 or more. Thus the metal atom, the ligand LL 1 and / or ligand LL 2 is coordinated.
R 51 and R 52 in the general formula (3) each independently represent an acidic group, for example, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxamic acid group (preferably a hydroxamic acid group having 1 to 20 carbon atoms, for example, , —CONHOH, —CONCH 3 OH, etc.), phosphoryl groups (eg —OP (O) (OH) 2 etc.) and phosphonyl groups (eg —P (O) (OH) 2 etc.) and salts thereof. Preferably they are a carboxyl group, a phosphonyl group, and these salts, More preferably, a carboxyl group or its salt is mentioned. R 51 and R 52 may be substituted on any carbon atom on the pyridine ring.
Figure 0005620316

式中、R53、R54はそれぞれ独立に置換基を表し、好ましくはアルキル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘプチル、1−エチルペンチル、ベンジル、2−エトキシエチル、1−カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル等)、アリール基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリール基、例えば、フェニル、1−ナフチル、4−メトキシフェニル、2−クロロフェニル、3−メチルフェニル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素原子数2〜20のヘテロ環基、例えば、2−ピリジル、4−ピリジル、2−イミダゾリル、2−ベンゾイミダゾリル、2−チアゾリル、2−オキサゾリル等)、アルコキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1−ナフチルオキシ、3−メチルフェノキシ、4−メトキシフェノキシ等)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2−エチルヘキシルオキシカルボニル等)、アミノ基(好ましくは炭素原子数0〜20のアミノ基、例えば、アミノ、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N−エチルアミノ、アニリノ等)、スルホンアミド基(好ましくは炭素原子数0〜20のスルホンアミド基、例えば、N,N−ジメチルスルホンアミド、N−フェニルスルホンアミド等)、アシルオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素原子数1〜20のカルバモイル基、例えば、N,N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、シアノ基、又はハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、シアノ基又はハロゲン原子であり、特に好ましくはアルキル基、アルケニル基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基又はシアノ基である。
配位子LLがアルキル基、アルケニル基等を含むとき、これらは直鎖状でも分岐状でもよく、置換されていても無置換でもよい。また配位子LLがアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても無置換でもよい。
In the formula, R 53 and R 54 each independently represent a substituent, preferably an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1 -Ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.), alkenyl groups (preferably alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms such as vinyl, allyl, oleyl etc.), alkynyl groups (preferably carbon atoms) C2-C20 alkynyl groups such as ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl, etc., cycloalkyl groups (preferably C3-C20 cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc.) ), An aryl group (preferably an ant having 6 to 26 carbon atoms) Group such as phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, 3-methylphenyl and the like, a heterocyclic group (preferably a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, such as 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-imidazolyl, 2-benzimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl, etc.), an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy, etc.) An aryloxy group (preferably an aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms such as phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy, etc.), an alkoxycarbonyl group (preferably having 2 to 2 carbon atoms) 20 alkoxycarbonyl groups such as ethoxycarbonyl, 2 Ethylhexyloxycarbonyl, etc.), amino group (preferably an amino group having 0-20 carbon atoms, such as amino, N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethylamino, anilino, etc.), sulfonamide group (Preferably a sulfonamide group having 0 to 20 carbon atoms, such as N, N-dimethylsulfonamide, N-phenylsulfonamide, etc.), an acyloxy group (preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, for example, acetyl Oxy, benzoyloxy and the like), a carbamoyl group (preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.), an acylamino group (preferably having 1 to 20 carbon atoms). An acylamino group such as acetylamino, benzoylamino, etc.), A cyano group or a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc.), more preferably an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group An amino group, an acylamino group, a cyano group or a halogen atom, particularly preferably an alkyl group, an alkenyl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group or a cyano group.
When the ligand LL 1 contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, these may be linear or branched, and may be substituted or unsubstituted. Further, when the ligand LL 1 contains an aryl group, a heterocyclic group or the like, they may be monocyclic or condensed and may be substituted or unsubstituted.

一般式(7)中、R55およびR56はそれぞれ独立に、芳香族基(好ましくは炭素原子数6〜30の芳香族基、例えば、フェニル、置換フェニル、ナフチル、置換ナフチル等)又はヘテロ環基(好ましくは炭素原子数1〜30のヘテロ環基、例えば、2−チエニル、2−ピロリル、2−イミダゾリル、1−イミダゾリル、4−ピリジル、3−インドリル)であり、好ましくは1〜3個の電子供与基を有するヘテロ環基であり、より好ましくはチエニルが挙げられる。該電子供与基はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基(以上好ましい例はR53及びR54の場合と同様)またはヒドロキシル基であるのが好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基またはヒドロキシル基であるのがより好ましく、アルキル基であるのが特に好ましい。R55とR56は同じであっても異なっていてもよいが、同じであるのが好ましい。 In the general formula (7), R 55 and R 56 are each independently an aromatic group (preferably an aromatic group having 6 to 30 carbon atoms such as phenyl, substituted phenyl, naphthyl, substituted naphthyl, etc.) or a heterocyclic ring Group (preferably a heterocyclic group having 1 to 30 carbon atoms, such as 2-thienyl, 2-pyrrolyl, 2-imidazolyl, 1-imidazolyl, 4-pyridyl, 3-indolyl), preferably 1 to 3 A heterocyclic group having an electron donating group, more preferably thienyl. The electron donating group is an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, an acylamino group (preferred examples are the same as those for R 53 and R 54 ) or a hydroxyl group. And more preferably an alkyl group, an alkoxy group, an amino group or a hydroxyl group, and particularly preferably an alkyl group. R 55 and R 56 may be the same or different, but are preferably the same.

55とR56は、直接ベンゼン環に結合していてもよい。R55とR56は、L及び/又はLを介してベンゼン環に結合していてもよい。
ここでL及びLはそれぞれ独立に、エテニレン基及び/又はエチニレン基からなる共役鎖を表す。エテニレン基やエチニレン基は、無置換でも置換されていてもよい。エテニレン基が置換基を有する場合、該置換基はアルキル基であるのが好ましく、メチルであるのがより好ましい。L及びLはそれぞれ独立に、炭素原子数2〜6個の共役鎖であるのが好ましく、エテニレン、ブタジエニレン、エチニレン、ブタジイニレン、メチルエテニレン又はジメチルエテニレンがより好ましく、エテニレン又はブタジエニレンが特に好ましく、エテニレンが最も好ましい。LとLは同じであっても異なっていてもよいが、同じであるのが好ましい。なお、共役鎖が炭素―炭素二重結合を含む場合、各二重結合はトランス体であってもシス体であってもよく、これらの混合物であってもよい。
R 55 and R 56 may be directly bonded to the benzene ring. R 55 and R 56 may be bonded to the benzene ring via L 1 and / or L 2 .
Here, L 1 and L 2 each independently represent a conjugated chain composed of an ethenylene group and / or an ethynylene group. The ethenylene group or ethynylene group may be unsubstituted or substituted. When the ethenylene group has a substituent, the substituent is preferably an alkyl group, and more preferably methyl. L 1 and L 2 are each independently preferably a conjugated chain having 2 to 6 carbon atoms, more preferably ethenylene, butadienylene, ethynylene, butadienylene, methylethenylene or dimethylethenylene, particularly ethenylene or butadienylene. Preferably, ethenylene is most preferred. L 1 and L 2 may be the same or different, but are preferably the same. When the conjugated chain contains a carbon-carbon double bond, each double bond may be a trans isomer, a cis isomer, or a mixture thereof.

d3は0または1であり、a1及びa2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表す。a1が2以上のときR51は同じでも異なっていてもよく、a2が2以上のときR52は同じでも異なっていてもよい。a1は0又は1であるのが好ましく、a2は0〜2の整数であるのが好ましい。特に、nが0のときa2は1又は2であるのが好ましく、nが1のときa2は0又は1であるのが好ましい。a1とa2の和は0〜2の整数であるのが好ましい。 d3 is 0 or 1, and a1 and a2 each independently represent an integer of 0 to 3. a1 is may be the R 51 when two or more be the same or different, R 52 when a2 is 2 or more may be the same or different. a1 is preferably 0 or 1, and a2 is preferably an integer of 0 to 2. In particular, when n is 0, a2 is preferably 1 or 2, and when n is 1, a2 is preferably 0 or 1. The sum of a1 and a2 is preferably an integer of 0-2.

b1及びb2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、0〜2の整数であるのが好ましい。b1が2以上のとき、R53は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。b2が2以上のとき、R54は同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。またb1及びb2がともに1以上のとき、R53とR54が連結して環を形成していてもよい。形成する環の好ましい例としては、ベンゼン環、ピリジン環、チオフェン環、ピロール環、シクロヘキサン環、シクロペンタン環等が挙げられる。
a1とa2の和が1以上であって、配位子LLが酸性基を少なくとも1個有するときは、一般式(8)中のm1は2または3であるのが好ましく、2であるのがより好ましい。
b1 and b2 each independently represent an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2. When b1 is 2 or more, R 53 may be the same or different and may be connected to each other to form a ring. When b2 is 2 or more, R 54 may be the same or different, and may be connected to each other to form a ring. When both b1 and b2 are 1 or more, R 53 and R 54 may be connected to form a ring. Preferable examples of the ring to be formed include a benzene ring, a pyridine ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a cyclohexane ring, a cyclopentane ring and the like.
When the sum of a1 and a2 is 1 or more and the ligand LL 1 has at least one acidic group, m1 in the general formula (8) is preferably 2 or 3, and preferably 2. Is more preferable.

(A2−3)配位子LL
一般式(6)中、LLは2座又は3座の配位子を表す。配位子LLの数を表すmは0〜2の整数であり、0又は1であるのが好ましい。mが2のときLLは同じでも異なっていてもよい。ただし、mと、前述の配位子LLの数を表すmのうち少なくとも一方は1以上の整数である。
配位子LLは、下記一般式(8)で表される2座又は3座の配位子である。

Figure 0005620316
一般式(8)中、Za、Zb及びZcはそれぞれ独立に、5員環又は6員環を形成しうる非金属原子群を表す。形成される5員環又は6員環は置換されていても無置換でもよく、単環でも縮環していてもよい。Za、Zb及びZcは炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子及び/又はハロゲン原子で構成されることが好ましく、芳香族環を形成するのが好ましい。5員環の場合はイミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環又はトリアゾール環を形成するのが好ましく、6員環の場合はピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環又はピラジン環を形成するのが好ましい。なかでもイミダゾール環又はピリジン環がより好ましい。
一般式(8)中、cは0または1を表す。cは0であるのが好ましく、LLは2座配位子であるのが好ましい。 (A2-3) Ligand LL 2
In the general formula (6), LL 2 represents a bidentate or tridentate ligand. M 2 representing the number of ligands LL 2 is an integer of 0 to 2, is preferably 0 or 1. When m 2 is 2, LL 2 may be the same or different. However, at least one is an integer equal to or greater than 1 among m 2 and m 1 representing the number of the ligand LL 1 described above.
Ligand LL 2 is a bidentate or tridentate ligand represented by the following general formula (8).
Figure 0005620316
In General Formula (8), Za, Zb, and Zc each independently represent a nonmetallic atom group that can form a 5-membered ring or a 6-membered ring. The formed 5-membered or 6-membered ring may be substituted or unsubstituted, and may be monocyclic or condensed. Za, Zb and Zc are preferably composed of a carbon atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom and / or a halogen atom, and preferably form an aromatic ring. In the case of a 5-membered ring, an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring or a triazole ring is preferably formed. In the case of a 6-membered ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring or a pyrazine ring is preferably formed. Of these, an imidazole ring or a pyridine ring is more preferable.
In general formula (8), c represents 0 or 1. c is preferably 0, and LL 2 is preferably a bidentate ligand.

配位子LLは、下記一般式(9−1)〜(9−8)のいずれかにより表されるのが好ましく、一般式(9−1)、(9−2)、(9−4)又は(9−6)により表されるのがより好ましく、一般式(9−1)又は(9−2)により表されるのが特に好ましく、一般式(9−1)により表されるのが最も好ましい。 Ligand LL 2 is preferably represented by any of the following general formula (9-1) - (9-8), the formula (9-1), (9-2), (9-4 ) Or (9-6), more preferably represented by formula (9-1) or (9-2), and represented by formula (9-1). Is most preferred.

Figure 0005620316
Figure 0005620316

一般式(9−1)〜(9−8)中、R101〜R108はそれぞれ独立に酸性基又はその塩を表す。R101〜R108は、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキサム酸基(好ましくは炭素原子数1〜20のヒドロキサム酸基、例えば―CONHOH、―CONCHOH等)、ホスホリル基(例えば―OP(O)(OH)等)若しくはホスホニル基(例えば―P(O)(OH)等)又はこれらの塩を表す。R101〜R108は、好ましくはカルボキシル基、ホスホリル基若しくはホスホニル基又はこれらの塩等、さらに好ましくはカルボキシル基若しくはホスホニル基又はこれらの塩であり、より好ましくはカルボキシル基又はその塩である。 In general formulas (9-1) to (9-8), R 101 to R 108 each independently represents an acidic group or a salt thereof. R 101 to R 108 are, for example, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxamic acid group (preferably a hydroxamic acid group having 1 to 20 carbon atoms, such as —CONHOH, —CONCH 3 OH, etc.), a phosphoryl group ( For example, —OP (O) (OH) 2 etc.) or a phosphonyl group (eg —P (O) (OH) 2 etc.) or a salt thereof is represented. R 101 to R 108 are preferably a carboxyl group, a phosphoryl group, a phosphonyl group, or a salt thereof, more preferably a carboxyl group, a phosphonyl group, or a salt thereof, and more preferably a carboxyl group or a salt thereof.

一般式(9−1)〜(9−8)中、R109〜R116はそれぞれ独立に置換基を表し、好ましくはアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシル基、スルホンアミド基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、シアノ基またはハロゲン原子(以上好ましい例は、一般式(3)におけるR11及びR12の場合と同様)であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基またはハロゲン原子であり、特に好ましくはアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基またはアシルアミノ基である。 In general formulas (9-1) to (9-8), R 109 to R 116 each independently represent a substituent, preferably an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, or an alkoxy group. , Aryloxy group, alkoxycarbonyl group, amino group, acyl group, sulfonamido group, acyloxy group, carbamoyl group, acylamino group, cyano group or halogen atom (the above preferred examples are R 11 and R 12 in formula (3)) More preferably an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group or a halogen atom, particularly preferably an alkyl group or an alkenyl group. , Alkoxy group, alkoxycarbonyl group, amino group or acylamino group A.

一般式(9−1)〜(9−8)中、R117〜R121はそれぞれ独立に水素原子、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基を表し。好ましくは、脂肪族基、芳香族基であり。より好ましくはカルボキシル基を有する脂肪族基である。配位子LLがアルキル基、アルケニル基等を含むとき、それらは直鎖状でも分岐状でもよく、置換されていても無置換でもよい。また、LLがアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても無置換でもよい。 In formulas (9-1) to (9-8), R 117 to R 121 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. Of these, an aliphatic group and an aromatic group are preferable. More preferably, it is an aliphatic group having a carboxyl group. When the ligand LL 2 contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, they may be linear or branched and may be unsubstituted substituted. Further, LL 2 is an aryl group, when containing heterocyclic group, they may be a condensed ring may be monocyclic or unsubstituted substituted.

一般式(9−1)〜(9−8)中、R101〜R116は環上のどの位置に結合していてもよい。またe1〜e6はそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、好ましくは0〜2の整数を表す。e7及びe8はそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、好ましくは0〜3の整数を表す。e9〜e12及びe15はそれぞれ独立に0〜6の整数を表し、e13、e14及びe16はそれぞれ独立に0〜4の整数を表す。e9〜e16はそれぞれ独立に0〜3の整数であるのが好ましい。 In General Formulas (9-1) to (9-8), R 101 to R 116 may be bonded to any position on the ring. E1 to e6 each independently represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2. e7 and e8 each independently represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 3. e9 to e12 and e15 each independently represents an integer of 0 to 6, and e13, e14 and e16 each independently represents an integer of 0 to 4. e9 to e16 are each independently preferably an integer of 0 to 3.

e1〜e8が2以上のとき、R101〜R108はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、e9〜e16が2以上のとき、R109〜R116はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、互いに連結して環を形成していてもよい。 When e1 to e8 is 2 or more, R 101 to R 108 may be the same or different, and when e9 to e16 is 2 or more, R 109 to R 116 may be the same or different and are connected to each other. To form a ring.

(A2−4)配位子X
一般式(6)中、Xは1座又は2座の配位子を表す。配位子Xの数を表すm3は0〜3の整数を表し、m3は好ましくは1又は2である。Xが1座配位子のとき、m3は2であるのが好ましく、Xが2座配位子のとき、m3は1であるのが好ましい。m3が2以上のとき、Xは同じでも異なっていてもよく、X同士が連結していてもよい。
(A2-4) Ligand X
In general formula (6), X represents a monodentate or bidentate ligand. M3 representing the number of ligands X represents an integer of 0 to 3, and m3 is preferably 1 or 2. When X is a monodentate ligand, m3 is preferably 2. When X is a bidentate ligand, m3 is preferably 1. When m3 is 2 or more, Xs may be the same or different, and Xs may be linked together.

配位子Xは、アシルオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ、サリチル酸、グリシルオキシ、N,N−ジメチルグリシルオキシ、オキザリレン(―OC(O)C(O)O―)等)、アシルチオ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルチオ基、例えば、アセチルチオ、ベンゾイルチオ等)、チオアシルオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のチオアシルオキシ基、例えば、チオアセチルオキシ基(CHC(S)O―)等))、チオアシルチオ基(好ましくは炭素原子数1〜20のチオアシルチオ基、例えば、チオアセチルチオ(CHC(S)S―)、チオベンゾイルチオ(PhC(S)S―)等))、アシルアミノオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルアミノオキシ基、例えば、N−メチルベンゾイルアミノオキシ(PhC(O)N(CH)O―)、アセチルアミノオキシ(CHC(O)NHO―)等))、チオカルバメート基(好ましくは炭素原子数1〜20のチオカルバメート基、例えば、N,N−ジエチルチオカルバメート等)、ジチオカルバメート基(好ましくは炭素原子数1〜20のジチオカルバメート基、例えば、N−フェニルジチオカルバメート、N,N−ジメチルジチオカルバメート、N,N−ジエチルジチオカルバメート、N,N−ジベンジルジチオカルバメート等)、チオカルボネート基(好ましくは炭素原子数1〜20のチオカルボネート基、例えば、エチルチオカルボネート等)、ジチオカルボネート(好ましくは炭素原子数1〜20のジチオカルボネート、例えば、エチルジチオカルボネート(COC(S)S―)等)、トリチオカルボネート基(好ましくは炭素原子数1〜20のトリチオカルボネート基、例えば、エチルトリチオカルボネート(CSC(S)S−)等)、アシル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシル基、例えば、アセチル、ベンゾイル等)、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基、アルキルチオ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、例えばメタンチオ、エチレンジチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素原子数6〜20のアリールチオ基、例えば、ベンゼンチオ、1,2−フェニレンジチオ等)、アルコキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルコキシ基、例えばメトキシ等)及びアリールオキシ基(好ましくは炭素原子数6〜20のアリールオキシ基、例えばフェノキシ、キノリン−8−ヒドロキシル等)からなる群から選ばれた基で配位された1座又は2座の配位子、若しくはハロゲン原子(好ましくは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、カルボニル(…CO)、ジアルキルケトン(好ましくは炭素原子数3〜20のジアルキルケトン、例えばアセトン((CHCO…)等)、1,3−ジケトン(好ましくは炭素原子数3〜20の1,3−ジケトン、例えば、アセチルアセトン(CHC(O…)CH=C(O―)CH)、トリフルオロアセチルアセトン(CFC(O…)CH=C(O―)CH)、ジピバロイルメタン(tCC(O…)CH=C(O―)t−C)、ジベンゾイルメタン(PhC(O…)CH=C(O―)Ph)、3−クロロアセチルアセトン(CHC(O…)CCl=C(O―)CH)等)、カルボンアミド(好ましくは炭素原子数1〜20のカルボンアミド、例えば、CHN=C(CH)O―、―OC(=NH)―C(=NH)O―等)、チオカルボンアミド(好ましくは炭素原子数1〜20のチオカルボンアミド、例えば、CHN=C(CH)S―等)、またはチオ尿素(好ましくは炭素原子数1〜20のチオ尿素、例えば、NH(…)=C(S―)NH、CHN(…)=C(S―)NHCH、(CHN―C(S…)N(CH等)からなる配位子を表す。なお、「…」は配位結合を示す。 The ligand X is an acyloxy group (preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyloxy, benzoyloxy, salicylic acid, glycyloxy, N, N-dimethylglycyloxy, oxalylene (—OC (O) C (O) O-), etc.), an acylthio group (preferably an acylthio group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetylthio, benzoylthio, etc.), a thioacyloxy group (preferably a thioacyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, For example, a thioacetyloxy group (CH 3 C (S) O—) and the like)), a thioacylthio group (preferably a thioacylthio group having 1 to 20 carbon atoms, such as thioacetylthio (CH 3 C (S) S—) , Thiobenzoylthio (PhC (S) S—) and the like)), an acylaminooxy group (preferably an aryl having 1 to 20 carbon atoms). Silaminooxy group, for example, N-methylbenzoylaminooxy (PhC (O) N (CH 3 ) O—), acetylaminooxy (CH 3 C (O) NHO—), etc.)), thiocarbamate group (preferably A thiocarbamate group having 1 to 20 carbon atoms such as N, N-diethylthiocarbamate), a dithiocarbamate group (preferably a dithiocarbamate group having 1 to 20 carbon atoms such as N-phenyldithiocarbamate, N, N-dimethyldithiocarbamate, N, N-diethyldithiocarbamate, N, N-dibenzyldithiocarbamate, etc.), a thiocarbonate group (preferably a thiocarbonate group having 1 to 20 carbon atoms, such as ethylthiocarbonate) Etc.), dithiocarbonate (preferably dithiocarbonate having 1 to 20 carbon atoms) Such as ethyl dithiocarbonate (C 2 H 5 OC (S) S—), etc., trithiocarbonate group (preferably a trithiocarbonate group having 1 to 20 carbon atoms, such as ethyl trithiocarbonate sulphonate (C 2 H 5 SC (S ) S-) and the like), an acyl group (preferably an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, e.g., acetyl, benzoyl, etc.), a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate Group, cyano group, alkylthio group (preferably an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms such as methanethio, ethylenedithio, etc.), arylthio group (preferably an arylthio group having 6 to 20 carbon atoms such as benzenethio, 1, 2 -Phenylenedithio etc.), an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as metho A monodentate or bidentate coordinated with a group selected from the group consisting of an aryloxy group (preferably an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, such as phenoxy, quinoline-8-hydroxyl, etc.) A ligand, or a halogen atom (preferably a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc.), a carbonyl (... CO), a dialkyl ketone (preferably a dialkyl ketone having 3 to 20 carbon atoms, such as acetone ((CH 3 ) 2 ). CO ...), etc.), 1,3-diketone (preferably having 3 to 20 carbon atoms 1,3-diketones, for example, acetylacetone (CH 3 C (O ...) CH = C (O-) CH 3), tri fluoro acetylacetone (CF 3 C (O ...) CH = C (O-) CH 3), dipivaloylmethane (tC 4 H 9 C (O ...) CH = C (O-) tC 4 H ), Dibenzoylmethane (PhC (O ...) CH = C (O-) Ph), 3- chloro-acetylacetone (CH 3 C (O ...) CCl = C (O-) CH 3) , etc.), carbonamido (preferably Is a carbonamide having 1 to 20 carbon atoms, such as CH 3 N═C (CH 3 ) O—, —OC (═NH) —C (═NH) O—, etc.), thiocarbonamide (preferably having carbon atoms 1-20 thiocarbonamide, such as CH 3 N═C (CH 3 ) S—, or thiourea (preferably a thiourea having 1-20 carbon atoms, such as NH (...) = C (S— ) NH 2 , CH 3 N (...) = C (S—) NHCH 3 , (CH 3 ) 2 N—C (S...) N (CH 3 ) 2, etc.) "..." indicates a coordination bond.

配位子Xは、好ましくはアシルオキシ基、チオアシルチオ基、アシルアミノオキシ基、ジチオカルバメート基、ジチオカルボネート基、トリチオカルボネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれた基で配位する配位子、あるいはハロゲン原子、カルボニル、1,3−ジケトンまたはチオ尿素からなる配位子であり、より好ましくはアシルオキシ基、アシルアミノオキシ基、ジチオカルバメート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基またはアリールチオ基からなる群から選ばれた基で配位する配位子、あるいはハロゲン原子、1,3−ジケトンまたはチオ尿素からなる配位子であり、特に好ましくはジチオカルバメート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基およびイソシアネート基からなる群から選ばれた基で配位する配位子、あるいはハロゲン原子または1,3−ジケトンからなる配位子であり、最も好ましくは、ジチオカルバメート基、チオシアネート基およびイソチオシアネート基からなる群から選ばれた基で配位する配位子、あるいは1,3−ジケトンからなる配位子である。なお配位子Xがアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキレン基等を含む場合、それらは直鎖状でも分岐状でもよく、置換されていても無置換でもよい。またアリール基、ヘテロ環基、シクロアルキル基等を含む場合、それらは置換されていても無置換でもよく、単環でも縮環していてもよい。   The ligand X is preferably an acyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a dithiocarbamate group, a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group, A ligand coordinated by a group selected from the group consisting of an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, or a ligand consisting of a halogen atom, carbonyl, 1,3-diketone or thiourea, More preferably, a ligand coordinated by a group selected from the group consisting of acyloxy group, acylaminooxy group, dithiocarbamate group, thiocyanate group, isothiocyanate group, cyanate group, isocyanate group, cyano group or arylthio group, or Halogen atom 1,3 A ligand comprising a diketone or thiourea, particularly preferably a ligand coordinated by a group selected from the group consisting of a dithiocarbamate group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group and an isocyanate group, or a halogen atom Or a ligand consisting of a 1,3-diketone, most preferably a ligand coordinated with a group selected from the group consisting of a dithiocarbamate group, a thiocyanate group and an isothiocyanate group, or a 1,3-diketone A ligand consisting of In addition, when the ligand X contains an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylene group or the like, these may be linear or branched, and may be substituted or unsubstituted. Moreover, when an aryl group, a heterocyclic group, a cycloalkyl group, etc. are included, they may be substituted or unsubstituted, and may be monocyclic or condensed.

Xが2座配位子のとき、Xはアシルオキシ基、アシルチオ基、チオアシルオキシ基、チオアシルチオ基、アシルアミノオキシ基、チオカルバメート基、ジチオカルバメート基、チオカルボネート基、ジチオカルボネート基、トリチオカルボネート基、アシル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれた基で配位する配位子、あるいは1,3−ジケトン、カルボンアミド、チオカルボンアミド、またはチオ尿素からなる配位子であるのが好ましい。Xが1座配位子のとき、Xはチオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基からなる群から選ばれた基で配位する配位子、あるいはハロゲン原子、カルボニル、ジアルキルケトン、チオ尿素からなる配位子であるのが好ましい。   When X is a bidentate ligand, X is acyloxy group, acylthio group, thioacyloxy group, thioacylthio group, acylaminooxy group, thiocarbamate group, dithiocarbamate group, thiocarbonate group, dithiocarbonate group, trithio A ligand coordinated by a group selected from the group consisting of a carbonate group, an acyl group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, or a 1,3-diketone, carbonamide, thiocarbonamide, or thio A ligand composed of urea is preferable. When X is a monodentate ligand, X is a ligand coordinated by a group selected from the group consisting of a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group, an alkylthio group, and an arylthio group, or A ligand composed of a halogen atom, carbonyl, dialkyl ketone, or thiourea is preferred.

(A2−5)対イオンCI
一般式(6)中のCIは電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。一般に、色素が陽イオン又は陰イオンであるか、あるいは正味のイオン電荷を有するかどうかは、色素中の金属、配位子および置換基に依存する。
置換基が解離性基を有することなどにより、一般式(6)の色素は解離して負電荷を持ってもよい。この場合、一般式(6)の色素全体の電荷はCIにより電気的に中性とされる。
(A2-5) Counter ion CI
CI in the general formula (6) represents a counter ion when a counter ion is necessary to neutralize the charge. In general, whether a dye is a cation or an anion or has a net ionic charge depends on the metal, ligand and substituent in the dye.
The dye of the general formula (6) may be dissociated and have a negative charge because the substituent has a dissociable group. In this case, the charge of the whole dye of the general formula (6) is electrically neutralized by CI.

対イオンCIが正の対イオンの場合、例えば、対イオンCIは、無機又は有機のアンモニウムイオン(例えばテトラアルキルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオン等)、アルカリ金属イオン又はプロトンである。
対イオンCIが負の対イオンの場合、例えば、対イオンCIは、無機陰イオンでも有機陰イオンでもよい。例えば、ハロゲン陰イオン(例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等)、置換アリールスルホン酸イオン(例えばp−トルエンスルホン酸イオン、p−クロロベンゼンスルホン酸イオン等)、アリールジスルホン酸イオン(例えば1,3−ベンゼンジスルホン酸イオン、1,5−ナフタレンジスルホン酸イオン、2,6−ナフタレンジスルホン酸イオン等)、アルキル硫酸イオン(例えばメチル硫酸イオン等)、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロホスフェートイオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン等が挙げられる。さらに電荷均衡対イオンとして、イオン性ポリマーあるいは色素と逆電荷を有する他の色素を用いてもよく、金属錯イオン(例えばビスベンゼン−1,2−ジチオラトニッケル(III)等)も使用可能である。
When the counter ion CI is a positive counter ion, for example, the counter ion CI is an inorganic or organic ammonium ion (for example, tetraalkylammonium ion, pyridinium ion, etc.), an alkali metal ion, or a proton.
When the counter ion CI is a negative counter ion, for example, the counter ion CI may be an inorganic anion or an organic anion. For example, halogen anions (eg, fluoride ions, chloride ions, bromide ions, iodide ions, etc.), substituted aryl sulfonate ions (eg, p-toluene sulfonate ions, p-chlorobenzene sulfonate ions, etc.), aryl disulfones Acid ion (for example, 1,3-benzenedisulfonic acid ion, 1,5-naphthalenedisulfonic acid ion, 2,6-naphthalenedisulfonic acid ion, etc.), alkyl sulfate ion (for example, methyl sulfate ion, etc.), sulfate ion, thiocyanate ion Perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, picrate ion, acetate ion, trifluoromethanesulfonate ion and the like. Further, as the charge balance counter ion, an ionic polymer or another dye having a charge opposite to that of the dye may be used, and a metal complex ion (for example, bisbenzene-1,2-dithiolatonickel (III)) can also be used. is there.

(A2−6)結合基
一般式(6)で表される構造を有する色素は、半導体微粒子の表面に対する適当な結合基(interlocking group)を少なくとも1つ以上有するのが好ましい。この結合基を色素中に1〜6個有するのがより好ましく、1〜4個有するのが特に好ましい。カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ヒドロキサム酸基(例えば―CONHOH等)、ホスホリル基(例えば―OP(O)(OH)等)、ホスホニル基(例えば―P(O)(OH)等)等の酸性基(解離性のプロトンを有する置換基)を色素中に有することが好ましい。
(A2-6) Bonding Group The dye having the structure represented by the general formula (6) preferably has at least one suitable bonding group for the surface of the semiconductor fine particles. It is more preferable to have 1 to 6 bonding groups in the dye, and it is particularly preferable to have 1 to 4 bonding groups. Carboxyl group, sulfonic acid group, hydroxyl group, hydroxamic acid group (for example, —CONHOH), phosphoryl group (for example, —OP (O) (OH) 2, etc.), phosphonyl group (for example, —P (O) (OH) 2, etc.) It is preferable that the dye has an acidic group (substituent having a dissociable proton).

本発明で用いる一般式(6)で表される構造を有する色素の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記具体例における色素がプロトン解離性基を有する配位子を含む場合、該配位子は必要に応じて解離しプロトンを放出してもよい。   Although the specific example of the pigment | dye which has a structure represented by General formula (6) used by this invention is shown below, this invention is not limited to these. In addition, when the pigment | dye in the following specific example contains the ligand which has a proton dissociable group, this ligand may dissociate as needed and may discharge | release a proton.

Figure 0005620316
Figure 0005620316

Figure 0005620316
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本発明の一般式(6)により表される色素は、特開2001−291534号公報や当該公報に引用された方法を参考にして合成することができる。
一般式(6)で表される化合物からなる色素は、溶液における極大吸収波長が、好ましくは300〜1000nmの範囲であり、より好ましくは350〜950nmの範囲であり、特に好ましくは370〜900nmの範囲である。
本発明の光電変換素子及び光電気化学電池においては、少なくとも前記一般式(1)で表される化合物からなる色素と、一般式(6)で表される化合物からなる色素を用いて、広範囲の波長の光を利用することにより、高い変換効率を確保することができる。
The dye represented by the general formula (6) of the present invention can be synthesized with reference to JP-A No. 2001-291534 and the methods cited in the publication.
The dye composed of the compound represented by the general formula (6) has a maximum absorption wavelength in the solution of preferably 300 to 1000 nm, more preferably 350 to 950 nm, and particularly preferably 370 to 900 nm. It is a range.
In the photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell of the present invention, a wide range of use is made by using a dye composed of at least the compound represented by the general formula (1) and a dye composed of the compound represented by the general formula (6). By using light of a wavelength, high conversion efficiency can be ensured.

一般式(6)で表される化合物からなる色素と、一般式(1)で表わされる化合物からなる色素の配合割合は、前者をR、後者をSとすると、モル%の比で、R/S=95/5〜10/90、好ましくはR/S=95/5〜50/50、さらに好ましくはR/S=95/5〜60/40、より一層好ましくはR/S=95/5〜65/35、最も好ましくはR/S=95/5〜70/30である。   The blending ratio of the dye consisting of the compound represented by the general formula (6) and the dye consisting of the compound represented by the general formula (1) is as follows. S = 95 / 5-10 / 90, preferably R / S = 95 / 5-50 / 50, more preferably R / S = 95 / 5-60 / 40, even more preferably R / S = 95/5 ~ 65/35, most preferably R / S = 95/5 to 70/30.

(B)電荷移動体層
図1に示すような本発明の光電変換素子の好ましい実施態様において、光電変換素子に用いられる電荷移動体層3には、電解質組成物からなる層が適用できる。その酸化還元対として、例えばヨウ素とヨウ化物(例えばヨウ化リチウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、ヨウ化テトラプロピルアンモニウム等)との組み合わせ、アルキルビオローゲン(例えばメチルビオローゲンクロリド、ヘキシルビオローゲンブロミド、ベンジルビオローゲンテトラフルオロボレート)とその還元体との組み合わせ、ポリヒドロキシベンゼン類(例えばハイドロキノン、ナフトハイドロキノン等)とその酸化体との組み合わせ、2価と3価の鉄錯体(例えば赤血塩と黄血塩)の組み合わせ等が挙げられる。これらのうちヨウ素とヨウ化物との組み合わせが好ましい。
ヨウ素塩のカチオンは5員環又は6員環の含窒素芳香族カチオンであるのが好ましい。特に、一般式(1)で表される化合物及び一般式(2)で表される化合物のいずれも又は一方がヨウ素塩でない場合は、WO95/18456号、特開平8−259543号、電気化学,第65巻,11号,923頁(1997年)等に記載されているピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等のヨウ素塩を併用するのが好ましい。
本発明の光電変換素子に使用される電解質組成物中には、ヘテロ環4級塩化合物と共にヨウ素を含有するのが好ましい。ヨウ素の含有量は電解質組成物全体に対して0.1〜20質量%であるのが好ましく、0.5〜5質量%であるのがより好ましい。
(B) Charge Transfer Body Layer In a preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention as shown in FIG. 1, a layer made of an electrolyte composition can be applied to the charge transfer body layer 3 used in the photoelectric conversion element. As the redox pair, for example, a combination of iodine and iodide (eg, lithium iodide, tetrabutylammonium iodide, tetrapropylammonium iodide, etc.), alkyl viologen (eg, methyl viologen chloride, hexyl viologen bromide, benzyl viologen tetrafluoro) Borate) and its reduced form, a combination of polyhydroxybenzenes (for example, hydroquinone, naphthohydroquinone, etc.) and its oxidized form, a combination of divalent and trivalent iron complexes (for example, red blood salt and yellow blood salt) Etc. Of these, a combination of iodine and iodide is preferred.
The cation of the iodine salt is preferably a 5-membered or 6-membered nitrogen-containing aromatic cation. In particular, when either or one of the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2) is not an iodine salt, WO95 / 18456, JP-A-8-259543, electrochemistry, Vol. 65, No. 11, p. 923 (1997) and the like, and iodine salts such as pyridinium salts, imidazolium salts and triazolium salts are preferably used in combination.
The electrolyte composition used for the photoelectric conversion element of the present invention preferably contains iodine together with the heterocyclic quaternary salt compound. The iodine content is preferably 0.1 to 20% by mass, and more preferably 0.5 to 5% by mass with respect to the entire electrolyte composition.

本発明の光電変換素子に用いられる電解質組成物は溶媒を含んでいてもよい。電解質組成物中の溶媒含有量は組成物全体の50質量%以下であるのが好ましく、30質量%以下であるのがより好ましく、10質量%以下であるのが特に好ましい。
溶媒としては低粘度でイオン移動度が高いか、高誘電率で有効キャリアー濃度を高めることができるか、あるいはその両方であるために優れたイオン伝導性を発現できるものが好ましい。このような溶媒としてカーボネート化合物(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等)、複素環化合物(3−メチル−2−オキサゾリジノン等)、エーテル化合物(ジオキサン、ジエチルエーテル等)、鎖状エーテル類(エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等)、アルコール類(メタノール、エタノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等)、多価アルコール類(エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等)、ニトリル化合物(アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ビスシアノエチルエーテル等)、エステル類(カルボン酸エステル、リン酸エステル、ホスホン酸エステル等)、非プロトン性極性溶媒(ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルフォラン等)、水、特開2002−110262記載の含水電解液、特開2000−36332号公報、特開2000−243134号公報、及び再公表WO/00−54361号公報記載の電解質溶媒などが挙げられる。これらの溶媒は二種以上を混合して用いてもよい。
The electrolyte composition used for the photoelectric conversion element of the present invention may contain a solvent. The content of the solvent in the electrolyte composition is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or less based on the entire composition.
As the solvent, a solvent having a low viscosity and high ion mobility, a high dielectric constant and capable of increasing the effective carrier concentration, or both is preferable because it can exhibit excellent ion conductivity. As such a solvent, carbonate compounds (ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), heterocyclic compounds (3-methyl-2-oxazolidinone, etc.), ether compounds (dioxane, diethyl ether, etc.), chain ethers (ethylene glycol dialkyl ether, Propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, polypropylene glycol dialkyl ether, etc.), alcohols (methanol, ethanol, ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, polypropylene glycol monoalkyl ether, etc.), Polyhydric alcohols (ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol , Polypropylene glycol, glycerol, etc.), nitrile compounds (acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, benzonitrile, biscyanoethyl ether, etc.), esters (carboxylic esters, phosphate esters, phosphonate esters, etc.) ), Aprotic polar solvent (dimethyl sulfoxide (DMSO), sulfolane, etc.), water, hydrous electrolyte described in JP-A No. 2002-110262, JP-A No. 2000-36332, JP-A No. 2000-243134, and republication Examples include electrolyte solvents described in WO / 00-54361. These solvents may be used as a mixture of two or more.

また、電解質溶媒として、室温において液体状態であり、及び/又は室温よりも低い融点を有する電気化学的に不活性な塩を用いても良い。例えば、1−エチルー3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、1−ブチルー3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート等にイミダゾリウム塩、ピリジニウム塩などの含窒素ヘテロ環四級塩化合物、又はテトラアルキルアンモニウム塩などが挙げられる。   Further, as the electrolyte solvent, an electrochemically inert salt that is in a liquid state at room temperature and / or has a melting point lower than room temperature may be used. For example, 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, etc., nitrogen-containing heterocyclic quaternary salt compounds such as imidazolium salts and pyridinium salts, or tetraalkylammonium salts Is mentioned.

本発明の光電変換素子に用いることができる電解質組成物には、ポリマーやオイルゲル化剤を添加したり、多官能モノマー類の重合やポリマーの架橋反応等の手法によりゲル化(固体化)してもよい。   The electrolyte composition that can be used in the photoelectric conversion element of the present invention is added with a polymer or an oil gelling agent, or gelled (solidified) by a technique such as polymerization of a polyfunctional monomer or a crosslinking reaction of the polymer. Also good.

ポリマーを添加することにより電解質組成物をゲル化させる場合、Polymer Electrolyte Reviews-1及び2(J.R.MacCallumとC.A.Vincentの共編、ELSEVIER APPLIED SCIENCE)に記載された化合物等を添加することができる。この場合、ポリアクリロニトリル又はポリフッ化ビニリデンを用いるのが好ましい。   When the electrolyte composition is gelled by adding a polymer, the compounds described in Polymer Electrolyte Reviews-1 and 2 (JR MacCallum and CA Vincent, ELSEVIER APPLIED SCIENCE) are added. be able to. In this case, it is preferable to use polyacrylonitrile or polyvinylidene fluoride.

オイルゲル化剤を添加することにより電解質組成物をゲル化させる場合は、オイルゲル化剤としてJ.Chem.Soc.Japan,Ind.Chem.Soc.,p.46779(1943)、J.Am.Chem.Soc.,111,p.5542(1989)、J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,p.390(1993)、Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,35,p.1949(1996)、Chem.Lett.,p.885,(1996)、J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,p.545(1997)等に記載された化合物を使用することができ、アミド構造を有する化合物を用いるのが好ましい。   In the case where the electrolyte composition is gelled by adding an oil gelling agent, J.I. Chem. Soc. Japan, Ind. Chem. Soc., P. 46779 (1943), J.M. Am. Chem. Soc., 111, p. 5542 (1989), J.M. Chem. Soc., Chem. Commun., P. 390 (1993), Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 35, p. 1949 (1996), Chem. Lett., P. 885, (1996), J.A. Chem. Soc., Chem. Commun., P. 545 (1997) and the like can be used, and a compound having an amide structure is preferably used.

多官能モノマー類の重合によって電解質組成物をゲル化する場合は、多官能モノマー類、重合開始剤、電解質及び溶媒から溶液を調製し、キャスト法、塗布法、浸漬法、含浸法等の方法により色素を担持した電極上にゾル状の電解質層を形成し、その後多官能モノマーのラジカル重合によってゲル化させる方法が好ましい。多官能モノマー類はエチレン性不飽和基を2個以上有する化合物であることが好ましく、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等が好ましい。   When gelling the electrolyte composition by polymerization of polyfunctional monomers, prepare a solution from the polyfunctional monomers, polymerization initiator, electrolyte and solvent, and use methods such as casting, coating, dipping, and impregnation. A method in which a sol-like electrolyte layer is formed on an electrode carrying a dye and then gelled by radical polymerization of a polyfunctional monomer is preferred. The polyfunctional monomers are preferably compounds having two or more ethylenically unsaturated groups, such as divinylbenzene, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate, triethylene glycol Ethylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate and the like are preferable.

ゲル電解質は上記多官能モノマー類の他に単官能モノマーを含む混合物の重合によって形成してもよい。単官能モノマーとしては、アクリル酸又はα−アルキルアクリル酸(アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等)或いはそれらのエステル又はアミド(メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、i−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、i−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ペンチルアクリレート、3−ペンチルアクリレート、t−ペンチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2,2−ジメチルブチルアクリレート、n−オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、4−メチル−2−プロピルペンチルアクリレート、セチルアクリレート、n−オクタデシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロペンチルアクリレート、ベンジルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、2−メトキシエトキシエチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、2−メチル−2−ニトロプロピルアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、オクタフルオロペンチルアクリレート、ヘプタデカフルオロデシルアクリレート、メチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、i−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、t−ペンチルメタクリレート、n−オクタデシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、2−メトキシエトキシエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、テトラフルオロプロピルメタクリレート、ヘキサフルオロプロピルメタクリレート、ヘプタデカフルオロデシルメタクリレート、エチレングリコールエチルカーボネートメタクリレート、2−イソボルニルメタクリレート、2−ノルボルニルメチルメタクリレート、5−ノルボルネン−2−イルメチルメタクリレート、3−メチル−2−ノルボニルメチルメタクリレート、アクリルアミド、N−i−プロピルアクリルアミド、N−n−ブチルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等)、ビニルエステル類(酢酸ビニル等)、マレイン酸又はフマル酸或いはそれらから誘導されるエステル類(マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、フマル酸ジエチル等)、p−スチレンスルホン酸のナトリウム塩、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ジエン類(ブタジエン、シクロペンタジエン、イソプレン等)、芳香族ビニル化合物(スチレン、p−クロロスチレン、t−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウム等)、N−ビニルホルムアミド、N−ビニル−N−メチルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−N−メチルアセトアミド、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸ナトリウム、メタクリルスルホン酸ナトリウム、ビニリデンフルオライド、ビニリデンクロライド、ビニルアルキルエーテル類(メチルビニルエーテル等)、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブテン、N−フェニルマレイミド等が使用可能である。   The gel electrolyte may be formed by polymerization of a mixture containing a monofunctional monomer in addition to the above polyfunctional monomers. Monofunctional monomers include acrylic acid or α-alkyl acrylic acid (acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, etc.) or esters or amides thereof (methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, i-propyl acrylate, n- Butyl acrylate, i-butyl acrylate, t-butyl acrylate, n-pentyl acrylate, 3-pentyl acrylate, t-pentyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2,2-dimethylbutyl acrylate, n-octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate 4-methyl-2-propylpentyl acrylate, cetyl acrylate, n-octadecyl acrylate, cyclohexyl acrylate, cyclopentyl acrylate, benzyl acrylate Hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, 2-methoxyethoxyethyl acrylate, phenoxyethyl acrylate, 3-methoxybutyl acrylate, ethyl carbitol acrylate, 2-methyl- 2-nitropropyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, octafluoropentyl acrylate, heptadecafluorodecyl acrylate, methyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, t-pentyl methacrylate , N-octadecyl methacrylate, benzyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropy Methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, 2-methoxyethoxyethyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, tetrafluoropropyl methacrylate, hexafluoropropyl methacrylate, heptadeca Fluorodecyl methacrylate, ethylene glycol ethyl carbonate methacrylate, 2-isobornyl methacrylate, 2-norbornylmethyl methacrylate, 5-norbornen-2-ylmethyl methacrylate, 3-methyl-2-norbornylmethyl methacrylate, acrylamide, N- i-propylacrylamide, Nn-butylacrylamide, Nt-butylacrylamide, N, N-dimethyl Acrylamide, N-methylolacrylamide, diacetoneacrylamide, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, acrylamidopropyltrimethylammonium chloride, methacrylamide, N-methylmethacrylamide, N-methylolmethacrylamide, etc.), vinyl esters (acetic acid) Vinyl), maleic acid or fumaric acid or esters derived therefrom (dimethyl maleate, dibutyl maleate, diethyl fumarate, etc.), sodium salt of p-styrenesulfonic acid, acrylonitrile, methacrylonitrile, dienes ( Butadiene, cyclopentadiene, isoprene, etc.), aromatic vinyl compounds (styrene, p-chlorostyrene, t-butylstyrene, α-methylstyrene, sodium styrene sulfonate) N-vinylformamide, N-vinyl-N-methylformamide, N-vinylacetamide, N-vinyl-N-methylacetamide, vinyl sulfonic acid, sodium vinyl sulfonate, sodium allyl sulfonate, sodium methacryl sulfonate Vinylidene fluoride, vinylidene chloride, vinyl alkyl ethers (such as methyl vinyl ether), ethylene, propylene, butene, isobutene, N-phenylmaleimide and the like can be used.

多官能モノマーの配合量は、モノマー全体に対して0.5〜70質量%とすることが好ましく、1.0〜50質量%であるのがより好ましい。上述のモノマーは、大津隆行・木下雅悦共著「高分子合成の実験法」(化学同人)や大津隆行「講座重合反応論1ラジカル重合(I)」(化学同人)に記載された一般的な高分子合成法であるラジカル重合によって重合することができる。本発明で使用するゲル電解質用モノマーは加熱、光又は電子線によって、或いは電気化学的にラジカル重合させることができるが、特に加熱によってラジカル重合させるのが好ましい。この場合、好ましく使用できる重合開始剤は2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系開始剤、ラウリルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、t−ブチルパーオクトエート等の過酸化物系開始剤等である。重合開始剤の好ましい添加量はモノマー総量に対し0.01〜20質量%であり、より好ましくは0.1〜10質量%である。
ゲル電解質に占めるモノマーの重量組成範囲は0.5〜70質量%であるのが好ましい
。より好ましくは1.0〜50質量%である。ポリマーの架橋反応により電解質組成物をゲル化させる場合は、組成物に架橋可能な反応性基を有するポリマー及び架橋剤を添加するのが好ましい。好ましい反応性基はピリジン環、イミダゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、トリアゾール環、モルホリン環、ピペリジン環、ピペラジン環等の含窒素複素環であり、好ましい架橋剤は窒素原子が求核攻撃できる官能基を2つ以上有する化合物(求電子剤)であり、例えば2官能以上のハロゲン化アルキル、ハロゲン化アラルキル、スルホン酸エステル、酸無水物、酸クロライド、イソシアネート等である。
The blending amount of the polyfunctional monomer is preferably 0.5 to 70% by mass and more preferably 1.0 to 50% by mass with respect to the whole monomer. The above-mentioned monomers are the same as those described in Takayuki Otsu and Masaaki Kinoshita “Experimental Methods for Polymer Synthesis” (Chemistry Dojin) and Takayuki Otsu “Lecture Polymerization Reaction Theory 1 Radical Polymerization (I)” (Chemical Doujinshi). Polymerization can be performed by radical polymerization which is a polymer synthesis method. The monomer for gel electrolyte used in the present invention can be radically polymerized by heating, light or electron beam, or electrochemically, and is particularly preferably radically polymerized by heating. In this case, preferably used polymerization initiators are 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropyl). Pionate), azo initiators such as dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate, peroxide initiators such as lauryl peroxide, benzoyl peroxide, and t-butyl peroctoate. The preferable addition amount of a polymerization initiator is 0.01-20 mass% with respect to the monomer total amount, More preferably, it is 0.1-10 mass%.
The weight composition range of the monomer in the gel electrolyte is preferably 0.5 to 70% by mass. More preferably, it is 1.0-50 mass%. When the electrolyte composition is gelled by a polymer crosslinking reaction, it is preferable to add a polymer having a reactive group capable of crosslinking to the composition and a crosslinking agent. Preferred reactive groups are nitrogen-containing heterocycles such as pyridine ring, imidazole ring, thiazole ring, oxazole ring, triazole ring, morpholine ring, piperidine ring, piperazine ring, and the preferred crosslinking agent is a functional group capable of nucleophilic attack by the nitrogen atom. Is a compound (electrophile) having two or more of, for example, a bifunctional or higher functional alkyl halide, halogenated aralkyl, sulfonic acid ester, acid anhydride, acid chloride, isocyanate and the like.

本発明に用いることができる電解質組成物には、金属ヨウ化物(LiI、NaI、KI、CsI、CaI2等)、金属臭化物(LiBr、NaBr、KBr、CsBr、CaBr2等)、4級アンモニウム臭素塩(テトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド等)、金属錯体(フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシニウムイオン等)、イオウ化合物(ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等)、ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノン等を添加してよい。これらは混合して用いてもよい。 The electrolyte composition can be used in the present invention, metal iodides (LiI, NaI, KI, CsI , CaI 2 , etc.), a metal bromide (LiBr, NaBr, KBr, CsBr , CaBr 2 , etc.), quaternary ammonium bromine Salt (tetraalkylammonium bromide, pyridinium bromide, etc.), metal complex (ferrocyanate-ferricyanate, ferrocene-ferricinium ion, etc.), sulfur compounds (sodium polysulfide, alkylthiol-alkyl disulfide, etc.), viologen dye Hydroquinone-quinone and the like may be added. These may be used as a mixture.

また、本発明に用いることができる電解質組成物には、J.Am.Ceram.Soc.,80(12),p.3157-3171(1997)に記載のt−ブチルピリジンや、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の塩基性化合物を添加してもよい。塩基性化合物を添加する場合の好ましい濃度範囲は0.05〜2Mである。   In addition, electrolyte compositions that can be used in the present invention include J.I. Am. Ceram. Soc., 80 (12), p. Basic compounds such as t-butylpyridine described in 3157-3171 (1997), 2-picoline, and 2,6-lutidine may be added. A preferable concentration range in the case of adding a basic compound is 0.05 to 2M.

また、本発明の光電変換素子における電荷移動体層3としては、正孔導体物質を含む電荷輸送層を用いても良い。正孔導体物質として、9,9’−スピロビフルオレン誘導体などを用いることができる。
また、電気化学素子の構成として、導電性支持体(電極層)、光電変換層(感光体層及び電荷移動体層)、ホール輸送層、伝導層、対極層を順次に積層することができる。
In addition, as the charge transfer layer 3 in the photoelectric conversion element of the present invention, a charge transport layer containing a hole conductor substance may be used. As the hole conductor material, 9,9′-spirobifluorene derivative or the like can be used.
Moreover, as a structure of an electrochemical element, a conductive support (electrode layer), a photoelectric conversion layer (photosensitive layer and charge transfer layer), a hole transport layer, a conductive layer, and a counter electrode layer can be sequentially laminated.

p型半導体として機能するホール輸送材料をホール輸送層として用いることができる。好ましいホール輸送層としては、例えば無機系又は有機系のホール輸送材料を用いることができる。無機系ホール輸送材料としては、CuI、CuO,NiO等が挙げられる。また、有機系ホール輸送材料としては、高分子系と低分子系のものが挙げられ、高分子系のものとしては、例えばポリビニルカルバゾール、ポリアミン、有機ポリシラン等が挙げられる。また、低分子系のものとしては、例えばトリフェニルアミン誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体、フェナミン誘導体等が挙げられる。この中でも有機ポリシランは、従来の炭素系高分子と異なり、主鎖Si連鎖を有する高分子である。そして主鎖Siに沿って非局化されたσ電子が光伝導に寄与するため、高いホール移動度を有する(Phys.Rev.B,35,p.2818(1987)等参照)ので好ましい。   A hole transport material that functions as a p-type semiconductor can be used as the hole transport layer. As a preferred hole transport layer, for example, an inorganic or organic hole transport material can be used. Examples of the inorganic hole transport material include CuI, CuO, and NiO. Examples of the organic hole transport material include high molecular weight materials and low molecular weight materials, and examples of the high molecular weight materials include polyvinyl carbazole, polyamine, and organic polysilane. Moreover, as a low molecular weight thing, a triphenylamine derivative, a stilbene derivative, a hydrazone derivative, a phenamine derivative etc. are mentioned, for example. Among these, the organic polysilane is a polymer having a main chain Si chain unlike the conventional carbon-based polymer. Since σ electrons delocalized along the main chain Si contribute to photoconduction, it has high hole mobility (see Phys. Rev. B, 35, p. 2818 (1987), etc.), which is preferable.

本発明の光電変換素子に設けることができる伝導層は、導電性のよいものであれば特に限定されないが、例えば無機導電性材料、有機導電性材料、導電性ポリマー、分子間電荷移動錯体等が挙げられる。中でも分子間電荷移動錯体が好ましい。ここで、分子間電荷移動錯体は、ドナー材料とアクセプター材料とから形成されるものである。また、有機ドナーと有機アクセプターを好ましく用いることができる。
ドナー材料は、分子構造内で電子がリッチなものが好ましい。例えば、有機ドナー材料としては、分子のπ電子系に、置換若しくは無置換アミン基、水酸基、エーテル基、セレン又は硫黄原子を有するものが挙げられ、具体的には、フェニルアミン系、トリフェニルメタン系、カルバゾール系、フェノール系、テトラチアフルバレン系材料が挙げられる。
アクセプター材料としては、分子構造内で電子不足なものが好ましい。例えば、有機アクセプター材料としては、フラーレン、分子のπ電子系にニトロ基、シアノ基、カルボキシル基又はハロゲン基等の置換基を有するものが挙げられ、具体的にはPCBM、ベンゾキノン系、ナフトキノン系等のキノン系、フロオレノン系、クロラニル系、ブロマニル系、テトラシアノキノジメタン系、テトラシアノンエチレン系等が挙げられる。
なお、伝導層の厚みは、特に限定されないが、多孔質を完全に埋めることができる程度が好ましい。
The conductive layer that can be provided in the photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited as long as it has good conductivity. For example, an inorganic conductive material, an organic conductive material, a conductive polymer, an intermolecular charge transfer complex, and the like can be used. Can be mentioned. Of these, intermolecular charge transfer complexes are preferred. Here, the intermolecular charge transfer complex is formed from a donor material and an acceptor material. Moreover, an organic donor and an organic acceptor can be used preferably.
The donor material is preferably a material rich in electrons in the molecular structure. For example, organic donor materials include those having a substituted or unsubstituted amine group, hydroxyl group, ether group, selenium or sulfur atom in the π-electron system of the molecule, specifically, phenylamine-based, triphenylmethane , Carbazole, phenol, and tetrathiafulvalene materials.
As the acceptor material, those lacking electrons in the molecular structure are preferable. For example, organic acceptor materials include fullerenes, those having a substituent such as nitro group, cyano group, carboxyl group or halogen group in the π-electron system of the molecule, specifically PCBM, benzoquinone, naphthoquinone, etc. Quinone, fluoroenone, chloranil, bromanyl, tetracyanoquinodimethane, tetracyanoethylene and the like.
In addition, the thickness of the conductive layer is not particularly limited, but is preferably an extent that can completely fill the porous layer.

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

導電性支持体としては、金属のように支持体そのものに導電性があるものか、又は表面に導電膜層を有するガラスや高分子材料を使用することができる。導電性支持体は実質的に透明であることが好ましい。実質的に透明であるとは光の透過率が10%以上であることを意味し、50%以上であることが好ましく、80%以上が特に好ましい。導電性支持体としては、ガラスや高分子材料に導電性の金属酸化物を塗設したものを使用することができる。このときの導電性の金属酸化物の塗布量は、ガラスや高分子材料の支持体1m当たり、0.1〜100gが好ましい。透明導電性支持体を用いる場合、光は支持体側から入射させることが好ましい。好ましく使用される高分子材料の一例として、テトラアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポリスルフォン(PSF)、ポリエステルスルフォン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、環状ポリオレフィン、ブロム化フェノキシ等を挙げることができる。導電性支持体上には、表面に光マネージメント機能を施してもよく、例えば、特開2003−123859記載の高屈折膜及び低屈性率の酸化物膜を交互に積層した反射防止膜、特開2002−260746記載のライトガイド機能が上げられる。
この他にも、金属支持体も好ましく使用することができる。その一例としては、チタン、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、ステンレス、銅を挙げることができる。これらの金属は合金であってもよい。さらに好ましくは、チタン、アルミニウム、銅が好ましく、特に好ましくは、チタンやアルミニウムである。
As the conductive support, a glass or a polymer material having a conductive film layer on the surface, such as a metal having a conductive property as the support itself, can be used. It is preferable that the conductive support is substantially transparent. Substantially transparent means that the light transmittance is 10% or more, preferably 50% or more, particularly preferably 80% or more. As the conductive support, a glass or polymer material coated with a conductive metal oxide can be used. The coating amount of the conductive metal oxide at this time is preferably 0.1 to 100 g per 1 m 2 of the support of glass or polymer material. When a transparent conductive support is used, light is preferably incident from the support side. Examples of polymer materials that are preferably used include tetraacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), syndiotactic polystyrene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), Examples include polyarylate (PAR), polysulfone (PSF), polyester sulfone (PES), polyetherimide (PEI), cyclic polyolefin, and brominated phenoxy. On the conductive support, the surface may be provided with a light management function. For example, an antireflection film in which high refractive films and low refractive index oxide films described in JP-A-2003-123859 are alternately laminated, The light guide function described in Open 2002-260746 is raised.
In addition to this, a metal support can also be preferably used. Examples thereof include titanium, aluminum, copper, nickel, iron, stainless steel, and copper. These metals may be alloys. More preferably, titanium, aluminum, and copper are preferable, and titanium and aluminum are particularly preferable.

導電性支持体上には、紫外光を遮断する機能を持たせることが好ましい。例えば、紫外光を可視光に変えることが出来る蛍光材料を透明支持体中又は透明支持体表面に存在させる方法や紫外線吸収剤を用いる方法も挙げられる。
導電性支持体上には、さらに特開平11−250944号公報等に記載の機能を付与してもよい。
It is preferable that the conductive support has a function of blocking ultraviolet light. For example, a method in which a fluorescent material capable of converting ultraviolet light into visible light is present in the transparent support or on the surface of the transparent support, and a method using an ultraviolet absorber are also included.
A function described in JP-A No. 11-250944 may be further provided on the conductive support.

好ましい導電膜としては金属(例えば白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム等)、炭素、若しくは導電性の金属酸化物(インジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素をドープしたもの等)が挙げられる。
導電膜層の厚さは0.01〜30μmであることが好ましく、0.03〜25μmであることが更に好ましく、特に好ましくは0.05〜20μmである。
Preferred conductive films include metals (eg, platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), carbon, or conductive metal oxides (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine, etc.) ).
The thickness of the conductive film layer is preferably 0.01 to 30 μm, more preferably 0.03 to 25 μm, and particularly preferably 0.05 to 20 μm.

導電性支持体1は表面抵抗が低い程よい。好ましい表面抵抗の範囲としては50Ω/cm以下であり、さらに好ましくは10Ω/cm以下である。この下限に特に制限はないが、通常0.1Ω/cm程度である。 The conductive support 1 preferably has a lower surface resistance. The range of the surface resistance is preferably 50 Ω / cm 2 or less, more preferably 10 Ω / cm 2 or less. Although there is no restriction | limiting in particular in this lower limit, Usually, it is about 0.1 ohm / cm < 2 >.

導電膜の抵抗値はセル面積が大きくなると大きくなる為、集電電極を配置してもよい。導電性支持体と透明導電膜の間にガスバリア膜及び/又はイオン拡散防止膜を配置しても良い。ガスバリア層としては、樹脂膜や無機膜を使用することができる。
また、透明電極と多孔質半導体電極光触媒含有層を設けてもよい。透明導電層は積層構造でも良く、好ましい方法としてたとえば、ITO上にFTOを積層することができる。
Since the resistance value of the conductive film increases as the cell area increases, a collecting electrode may be disposed. A gas barrier film and / or an ion diffusion prevention film may be disposed between the conductive support and the transparent conductive film. As the gas barrier layer, a resin film or an inorganic film can be used.
Moreover, you may provide a transparent electrode and a porous semiconductor electrode photocatalyst content layer. The transparent conductive layer may have a laminated structure, and as a preferable method, for example, FTO can be laminated on ITO.

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

半導体微粒子としては、好ましくは金属のカルコゲニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)又はペロブスカイトの微粒子が用いられる。金属のカルコゲニドとしては、好ましくはチタン、スズ、亜鉛、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ若しくはタンタルの酸化物、硫化カドミウム、セレン化カドミウム等が挙げられる。ペロブスカイトとしては、好ましくはチタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム等が挙げられる。これらのうち酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステンが特に好ましい。   As the semiconductor fine particles, metal chalcogenides (for example, oxides, sulfides, selenides, etc.) or perovskite fine particles are preferably used. Preferred examples of the metal chalcogenide include titanium, tin, zinc, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium or tantalum oxide, cadmium sulfide, and cadmium selenide. Preferred perovskites include strontium titanate and calcium titanate. Of these, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and tungsten oxide are particularly preferable.

半導体には伝導に関わるキャリアーが電子であるn型とキャリアーが正孔であるp型が存在するが、本発明の素子ではn型を用いることが変換効率の点で好ましい。n型半導体には、不純物準位をもたず伝導帯電子と価電子帯正孔によるキャリアーの濃度が等しい固有半導体(あるいは真性半導体)の他に、不純物に由来する構造欠陥により電子キャリアー濃度の高いn型半導体が存在する。本発明で好ましく用いられるn型の無機半導体は、TiO2、TiSrO3、ZnO、Nb23、SnO2、WO3、Si、CdS、CdSe、V2、ZnS、ZnSe、SnSe、KTaO3、FeS2、PbS、InP、GaAs、CuInS2、CuInSe2などである。これらのうち最も好ましいn型半導体はTiO2、ZnO、SnO2、WO3、ならびにNb23である。また、これらの半導体の複数を複合させた半導体材料も好ましく用いられる。 In semiconductors, there are an n-type in which carriers involved in conduction are electrons and a p-type in which carriers are holes. In the element of the present invention, n-type is preferable in terms of conversion efficiency. In an n-type semiconductor, in addition to an intrinsic semiconductor (or an intrinsic semiconductor) having no impurity level and equal carrier concentration due to conduction band electrons and valence band holes, the electron carrier concentration is reduced due to structural defects derived from impurities. There are high n-type semiconductors. The n-type inorganic semiconductor preferably used in the present invention is TiO 2 , TiSrO 3 , ZnO, Nb 2 O 3 , SnO 2 , WO 3 , Si, CdS, CdSe, V 2 O 5 , ZnS, ZnSe, SnSe, KTaO. 3 , FeS 2 , PbS, InP, GaAs, CuInS 2 , CuInSe 2 and the like. Of these, the most preferred n-type semiconductors are TiO 2 , ZnO, SnO 2 , WO 3 , and Nb 2 O 3 . A semiconductor material in which a plurality of these semiconductors are combined is also preferably used.

半導体微粒子の粒径は、半導体微粒子分散液の粘度を高く保つ目的で、一次粒子の平均粒径が2nm以上50nm以下であることが好ましく、また一次粒子の平均粒径が2nm以上30nm以下の超微粒子であることがより好ましい。粒径分布の異なる2種類以上の微粒子を混合してもよく、この場合小さい粒子の平均サイズは5nm以下であるのが好ましい。また、入射光を散乱させて光捕獲率を向上させる目的で、上記の超微粒子に対して平均粒径が50nmを越える大きな粒子を、低含率で添加、又は別層塗布することもできる。この場合、大粒子の含率は、平均粒径が50nm以下の粒子の質量の50%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましい。上記の目的で添加混合する大粒子の平均粒径は、100nm以上が好ましく、250nm以上がより好ましい。
光散乱用の大粒子を用いることで、ヘイズ率60%以上となることが好ましい。ヘイズ率とは(拡散透過率)÷(全光透過率)で表される。
For the purpose of keeping the viscosity of the semiconductor fine particle dispersion high, it is preferable that the average particle size of the primary particles is 2 nm to 50 nm, and the average primary particle size is 2 nm to 30 nm. More preferably, it is a fine particle. Two or more kinds of fine particles having different particle size distributions may be mixed. In this case, the average size of the small particles is preferably 5 nm or less. In addition, for the purpose of scattering incident light and improving the light capture rate, large particles having an average particle size exceeding 50 nm can be added to the ultrafine particles at a low content, or another layer can be applied. In this case, the content of the large particles is preferably 50% or less, more preferably 20% or less of the mass of particles having an average particle size of 50 nm or less. The average particle size of the large particles added and mixed for the above purpose is preferably 100 nm or more, and more preferably 250 nm or more.
By using large particles for light scattering, the haze ratio is preferably 60% or more. The haze ratio is expressed by (diffuse transmittance) / (total light transmittance).

半導体微粒子の作製法としては、作花済夫の「ゾル・ゲル法の科学」アグネ承風社(1998年)等に記載のゲル・ゾル法が好ましい。またDegussa社が開発した塩化物を酸水素塩中で高温加水分解により酸化物を作製する方法も好ましい。半導体微粒子が酸化チタンの場合、上記ゾル・ゲル法、ゲル・ゾル法、塩化物の酸水素塩中での高温加水分解法はいずれも好ましいが、さらに清野学の「酸化チタン 物性と応用技術」技報堂出版(1997年)に記載の硫酸法及び塩素法を用いることもできる。さらにゾル・ゲル法として、バルべ等のジャーナル・オブ・アメリカン・セラミック・ソサエティー,第80巻,第12号,3157〜3171頁(1997年)に記載の方法や、バーンサイドらのケミストリー・オブ・マテリアルズ,第10巻,第9号,2419〜2425頁に記載の方法も好ましい。   As a method for producing the semiconductor fine particles, the gel-sol method described in Sakuo Sakuo's “Science of Sol-Gel Method”, Agne Jofu Co., Ltd. (1998) and the like is preferable. Also preferred is a method of producing an oxide by high-temperature hydrolysis of chloride developed by Degussa in an oxyhydrogen salt. When the semiconductor fine particles are titanium oxide, the above sol-gel method, gel-sol method, and high-temperature hydrolysis method in oxyhydrogen salt of chloride are preferred, but Kiyoshi Manabu's “Titanium oxide properties and applied technology” The sulfuric acid method and the chlorine method described in Gihodo Shuppan (1997) can also be used. Further, as the sol-gel method, the method described in Journal of American Ceramic Society, Vol. 80, No. 12, 3157-3171 (1997), or the chemistry of Burnside et al. The method described in Materials, Vol. 10, No. 9, pages 2419-2425 is also preferable.

この他に、半導体微粒子の製造方法として、例えば、チタニアナノ粒子の製造方法として好ましくは、四塩化チタンの火炎加水分解による方法、四塩化チタンの燃焼法、安定なカルコゲナイド錯体の加水分解、オルトチタン酸の加水分解、可溶部と不溶部から半導体微粒子を形成後可溶部を溶解除去する方法、過酸化物水溶液の水熱合成、又はゾル・ゲル法によるコア/シェル構造の酸化チタン微粒子の製造方法が挙げられる。   In addition to this, as a method for producing semiconductor fine particles, for example, as a method for producing titania nanoparticles, preferably, a method by flame hydrolysis of titanium tetrachloride, a combustion method of titanium tetrachloride, hydrolysis of a stable chalcogenide complex, orthotitanic acid Of core, shell-structured titanium oxide particles by hydrolyzing, dissolving and removing semiconductor particles from soluble and insoluble parts, hydrothermal synthesis of aqueous peroxide solution, or sol-gel method A method is mentioned.

チタニアの結晶構造としては、アナターゼ型、ブルッカイト型、又は、ルチル型があげられ、アナターゼ型、ブルッカイト型が好ましい。
チタニアナノチューブ・ナノワイヤー・ナノロッドをチタニア微粒子に混合してもよい。
Examples of the crystal structure of titania include anatase type, brookite type, and rutile type, and anatase type and brookite type are preferable.
Titania nanotubes, nanowires, and nanorods may be mixed with titania fine particles.

チタニアは、非金属元素などによりドーピングされていても良い。チタニアへの添加剤としてド―パント以外に、ネッキングを改善する為のバインダーや逆電子移動防止の為に表面へ添加剤を用いても良い。好ましい添加剤の例としては、ITO、SnO粒子、ウイスカー、繊維状グラファイト・カーボンナノチューブ、酸化亜鉛ネッキング結合子、セルロース等の繊維状物質、金属、有機シリコン、ドデシルベンゼンスルホン酸、シラン化合物等の電荷移動結合分子、及び電位傾斜型デンドリマーなどが挙げられる。   Titania may be doped with a nonmetallic element or the like. In addition to the dopant, an additive to the titania may be used as a binder for improving necking or an additive on the surface for preventing reverse electron transfer. Examples of preferred additives include ITO, SnO particles, whiskers, fibrous graphite / carbon nanotubes, zinc oxide necking binders, fibrous materials such as cellulose, metals, organic silicon, dodecylbenzenesulfonic acid, silane compounds, etc. Examples thereof include a mobile binding molecule and a potential gradient dendrimer.

チタニア上の表面欠陥を除去するなどの目的で、色素吸着前にチタニアを酸塩基又は酸化還元処理しても良い。エッチング、酸化処理、過酸化水素処理、脱水素処理、UV−オゾン、酸素プラズマなどで処理してもよい。   For the purpose of removing surface defects on titania, titania may be acid-base or redox treated before dye adsorption. Etching, oxidation treatment, hydrogen peroxide treatment, dehydrogenation treatment, UV-ozone, oxygen plasma, or the like may be used.

(E)半導体微粒子分散液
本発明においては、半導体微粒子以外の固形分の含量が、半導体微粒子分散液全体の10質量%以下よりなる半導体微粒子分散液を前記の導電性支持体に塗布し、適度に加熱することにより、多孔質半導体微粒子塗布層(感光体層)を得ることができる。
半導体微粒子分散液を作製する方法としては、前述のゾル・ゲル法の他に、半導体を合成する際に溶媒中で微粒子として析出させそのまま使用する方法、微粒子に超音波などを照射して超微粒子に粉砕する方法、あるいはミルや乳鉢などを使って機械的に粉砕しすり潰す方法、等が挙げられる。分散溶媒としては、水及び/又は各種の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、シトロネロール、ターピネオールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、ジクロロメタン、アセトニトリル等が挙げられる。
(E) Semiconductor fine particle dispersion In the present invention, a semiconductor fine particle dispersion in which the solid content other than the semiconductor fine particles is 10% by mass or less of the entire semiconductor fine particle dispersion is applied to the conductive support. The porous semiconductor fine particle coating layer (photoreceptor layer) can be obtained by heating to.
In addition to the sol-gel method described above, a method of preparing a semiconductor fine particle dispersion is a method of depositing fine particles in a solvent and using them as they are when synthesizing a semiconductor. Ultrafine particles are irradiated with ultrasonic waves. Or a method of mechanically pulverizing and grinding using a mill or a mortar. As the dispersion solvent, water and / or various organic solvents can be used. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, citronellol and terpineol, ketones such as acetone, esters such as ethyl acetate, dichloromethane, acetonitrile and the like.

分散の際、必要に応じて例えばポリエチレングリコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのようなポリマー、界面活性剤、酸、又はキレート剤等を分散助剤として少量用いてもよい。しかし、これらの分散助剤は、導電性支持体上へ製膜する工程の前に、ろ過法や分離膜を用いる方法、あるいは遠心分離法などによって大部分を除去しておくことが好ましい。半導体微粒子分散液は、半導体微粒子以外の固形分の含量が分散液全体の10質量%以下とすることができる。この濃度は好ましくは5%以下であり、さらに好ましくは3%以下であり、特に好ましくは1%以下である。さらに好ましくは0.5%以下であり、特に好ましくは0.2%である。すなわち、半導体微粒子分散液中に、溶媒と半導体微粒子以外の固形分を半導体微分散液全体の10質量%以下とすることができる。実質的に半導体微粒子と分散溶媒のみからなることが好ましい。
半導体微粒子分散液の粘度が高すぎると分散液が凝集してしまい製膜することができず、逆に半導体微粒子分散液の粘度が低すぎると液が流れてしまい製膜することができないことがある。したがって分散液の粘度は、25℃で10〜300N・s/m2が好ましい。さらに好ましくは、25℃で50〜200N・s/m2である。
At the time of dispersion, a small amount of, for example, a polymer such as polyethylene glycol, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, a surfactant, an acid, or a chelating agent may be used as a dispersion aid. However, most of these dispersing aids are preferably removed by a filtration method, a method using a separation membrane, a centrifugal method or the like before the step of forming a film on a conductive support. In the semiconductor fine particle dispersion, the solid content other than the semiconductor fine particles can be 10% by mass or less of the total dispersion. This concentration is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and particularly preferably 1% or less. More preferably, it is 0.5% or less, and particularly preferably 0.2%. That is, in the semiconductor fine particle dispersion, the solid content other than the solvent and the semiconductor fine particles can be 10% by mass or less of the entire semiconductor fine dispersion. It is preferable to consist essentially of semiconductor fine particles and a dispersion solvent.
If the viscosity of the semiconductor fine particle dispersion is too high, the dispersion will aggregate and cannot be formed into a film. Conversely, if the viscosity of the semiconductor fine particle dispersion is too low, the liquid will flow and cannot be formed into a film. is there. Therefore, the viscosity of the dispersion is preferably 10 to 300 N · s / m 2 at 25 ° C. More preferably, it is 50 to 200 N · s / m 2 at 25 ° C.

半導体微粒子分散液の塗布方法としては、アプリケーション系の方法としてローラ法、ディップ法等を使用することができる。またメータリング系の方法としてエアーナイフ法、ブレード法等を使用することができる。またアプリケーション系の方法とメータリング系の方法を同一部分にできるものとして、特公昭58−4589号に開示されているワイヤーバー法、米国特許2681294号明細書等に記載のスライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法等が好ましい。また汎用機を使用してスピン法やスプレー法で塗布するのも好ましい。湿式印刷方法としては、凸版、オフセット及びグラビアの3大印刷法をはじめ、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等が好ましい。これらの中から、液粘度やウェット厚さに応じて、好ましい製膜方法を選択する。また前記半導体微粒子分散液は粘度が高く、粘稠性を有するため、凝集力が強いことがあり、塗布時に支持体とうまく馴染まない場合がある。このような場合に、UVオゾン処理で表面のクリーニングと親水化を行うことにより、塗布した半導体微粒子分散液と導電性支持体表面の結着力が増し、半導体微粒子分散液の塗布が行い易くなる。   As a method for applying the semiconductor fine particle dispersion, a roller method, a dip method, or the like can be used as an application method. Moreover, an air knife method, a blade method, etc. can be used as a metering method. Further, the application system method and the metering system method can be made the same part. The wire bar method disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-4589, the slide hopper method described in US Pat. No. 2,681,294, etc., the extrusion The method and the curtain method are preferable. It is also preferable to apply by a spin method or a spray method using a general-purpose machine. As the wet printing method, intaglio, rubber plate, screen printing and the like are preferred, including the three major printing methods of letterpress, offset and gravure. From these, a preferred film forming method is selected according to the liquid viscosity and the wet thickness. Moreover, since the semiconductor fine particle dispersion has a high viscosity and has a viscous property, it may have a strong cohesive force and may not be well adapted to the support during coating. In such a case, by performing cleaning and hydrophilization of the surface by UV ozone treatment, the binding force between the applied semiconductor fine particle dispersion and the surface of the conductive support increases, and the semiconductor fine particle dispersion can be easily applied.

半導体微粒子層全体の好ましい厚さは0.1〜100μmである。半導体微粒子層の厚さはさらに1〜30μmが好ましく、2〜25μmがより好ましい。半導体微粒子の支持体1m2当りの担持量は0.5g〜400gが好ましく、5〜100gがより好ましい。 The preferred thickness of the entire semiconductor fine particle layer is 0.1 to 100 μm. The thickness of the semiconductor fine particle layer is further preferably 1 to 30 μm, and more preferably 2 to 25 μm. The amount of the semiconductor fine particles supported per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 g to 400 g, more preferably 5 to 100 g.

塗布した半導体微粒子の層に対し、半導体微粒子同士の電子的接触の強化と、支持体との密着性の向上のため、また塗布した半導体微粒子分散液を乾燥させるために、加熱処理が施される。この加熱処理により多孔質半導体微粒子層を形成することができる。その他、部材の特性や用途に応じて適宜公知の方法により半導体微粒子層を形成してもよい。例えば、特開2001−291534号公報に開示された記載の材料や調製方法、作製方法を参照することができ、本明細書に引用する。
また、加熱処理に加えて光のエネルギーを用いることもできる。例えば、半導体微粒子として酸化チタンを用いた場合に、紫外光のような半導体微粒子が吸収する光を与えることで表面を活性化してもよいし、レーザー光などで半導体微粒子表面のみを活性化することができる。半導体微粒子に対して該微粒子が吸収する光を照射することで、粒子表面に吸着した不純物が粒子表面の活性化によって分解され、上記の目的のために好ましい状態とすることができる。加熱処理と紫外光を組み合わせる場合は、半導体微粒子に対して該微粒子が吸収する光を照射しながら、加熱が100℃以上250℃以下あるいは好ましくは100℃以上150℃以下で行われることが好ましい。このように、半導体微粒子を光励起することによって、微粒子層内に混入した不純物を光分解により洗浄するとともに、微粒子の間の物理的接合を強めることができる。
The applied semiconductor fine particle layer is subjected to heat treatment in order to enhance the electronic contact between the semiconductor fine particles and to improve the adhesion to the support and to dry the applied semiconductor fine particle dispersion. . By this heat treatment, a porous semiconductor fine particle layer can be formed. In addition, the semiconductor fine particle layer may be formed by a known method as appropriate according to the characteristics and application of the member. For example, the materials, preparation methods, and manufacturing methods described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-291534 can be referred to, and are cited in this specification.
In addition to heat treatment, light energy can also be used. For example, when titanium oxide is used as the semiconductor fine particles, the surface may be activated by applying light absorbed by the semiconductor fine particles such as ultraviolet light, or only the surface of the semiconductor fine particles may be activated by laser light or the like. Can do. By irradiating the semiconductor fine particles with light absorbed by the fine particles, the impurities adsorbed on the particle surface are decomposed by the activation of the particle surface, and can be brought into a preferable state for the above purpose. When heat treatment and ultraviolet light are combined, it is preferable that heating be performed at 100 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, or preferably 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, while irradiating the semiconductor fine particles with light absorbed by the fine particles. Thus, by photoexciting the semiconductor fine particles, impurities mixed in the fine particle layer can be washed by photolysis, and physical bonding between the fine particles can be strengthened.

また、半導体微粒子分散液を前記の導電性支持体に塗布し、加熱や光を照射する以外に他の処理を行ってもよい。好ましい方法として例えば、通電、化学的処理などが挙げられる。
塗布後に圧力をかけても良く、圧力をかける方法としては、特表2003−500857号公報に記載の方法等が挙げられる。光照射の例としては、特開2001−357896号公報に記載の方法等が挙げられる。プラズマ・マイクロ波・通電の例としては、特開2002−353453号公報に記載の方法等が挙げられる。化学的処理としては、例えば特開2001−357896号公報に記載の方法が挙げられる。
In addition, the semiconductor fine particle dispersion may be applied to the conductive support, and other treatments may be performed in addition to heating and light irradiation. Examples of preferred methods include energization and chemical treatment.
Pressure may be applied after application, and examples of the method of applying pressure include the method described in JP-T-2003-500857. Examples of light irradiation include the method described in JP-A No. 2001-357896. Examples of plasma, microwave, and energization include the method described in JP-A No. 2002-353453. Examples of the chemical treatment include a method described in JP-A No. 2001-357896.

上述の半導体微粒子を導電性支持体上に塗設する方法は、上述の半導体微粒子分散液を導電性支持体上に塗布する方法のほか、特許第2664194号公報に記載の半導体微粒子の前駆体を導電性支持体上に塗布し空気中の水分によって加水分解して半導体微粒子膜を得る方法などの方法を使用することができる。
前駆体として例えば、(NH2TiF、過酸化チタン、金属アルコキシド・金属錯体・金属有機酸塩等が挙げられる。
また、金属有機酸化物(アルコキシドなど)を共存させたスラリーを塗布し加熱処理、光処理などで半導体膜を形成する方法、無機系前駆体を共存させたスラリー、スラリーのpHと分散させたチタニア粒子の性状を特定した方法が挙げられる。これらスラリーには、少量であればバインダーを添加しても良く、バインダーとしては、セルロース、フッ素ポリマー、架橋ゴム、ポリブチルチタネート、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。
半導体微粒子又はその前駆体層の形成に関する技術としては、コロナ放電、プラズマ、UVなどの物理的な方法で親水化する方法、アルカリやポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸などによる化学処理、ポリアニリンなどの接合用中間膜の形成などが挙げられる。
The method for coating the above-mentioned semiconductor fine particles on the conductive support is not only the method for coating the above-mentioned semiconductor fine particle dispersion on the conductive support, but also the semiconductor fine particle precursor described in Japanese Patent No. 2664194. A method such as a method of obtaining a semiconductor fine particle film by coating on a conductive support and hydrolyzing with moisture in the air can be used.
Examples of the precursor include (NH 4 ) 2 TiF 6 , titanium peroxide, metal alkoxide / metal complex / metal organic acid salt, and the like.
Also, a method of forming a semiconductor film by applying a slurry in which a metal organic oxide (such as an alkoxide) coexists, and heat treatment, light treatment, etc., a slurry in which an inorganic precursor coexists, titania dispersed in the slurry pH The method which specified the property of particle | grains is mentioned. A binder may be added to these slurries in a small amount, and examples of the binder include cellulose, fluoropolymer, crosslinked rubber, polybutyl titanate, carboxymethyl cellulose and the like.
Techniques related to the formation of semiconductor fine particles or precursor layers thereof include corona discharge, plasma, a method of hydrophilizing by physical methods such as UV, a chemical treatment with alkali, polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid, polyaniline, etc. For example, formation of an interlayer film for bonding may be mentioned.

半導体微粒子を導電性支持体上に塗設する方法として、上述の(1)湿式法とともに、(2)乾式法、(3)その他の方法を併用しても良い。
(2)乾式法として好ましくは、特開2000−231943号公報等が挙げられる。
(3)その他の方法として、好ましくは、特開2002−134435号公報等が挙げられる。
As a method of coating the semiconductor fine particles on the conductive support, (2) the dry method and (3) other methods may be used in combination with the above (1) wet method.
(2) As a dry method, JP 2000-231943 A is preferable.
(3) As other methods, JP-A-2002-134435 is preferable.

乾式法としては、蒸着やスパッタリング、エアロゾルデポジション法などが挙げられる。また、電気泳動法・電析法を用いても良い。
また、耐熱基板上でいったん塗膜を作製した後、プラスチック等のフィルムに転写する方法を用いても良い。好ましくは、特開2002−184475号公報記載のEVAを介して転写する方法、特開2003−98977号公報記載の紫外線、水系溶媒で除去可能な無機塩を含む犠牲基盤上に半導体層・導電層を形成後、有機基板に転写後、犠牲基板を除去する方法などが挙げられる。
Examples of the dry method include vapor deposition, sputtering, and aerosol deposition method. Further, electrophoresis or electrodeposition may be used.
Moreover, after producing a coating film once on a heat-resistant board | substrate, you may use the method of transcribe | transferring to films, such as a plastics. Preferably, a method of transferring via EVA described in JP-A No. 2002-184475, a semiconductor layer / conductive layer on a sacrificial substrate containing an inorganic salt that can be removed with ultraviolet rays and an aqueous solvent described in JP-A No. 2003-98977 And a method of removing the sacrificial substrate after transfer to an organic substrate.

半導体微粒子は多くの色素を吸着することができるように表面積の大きいものが好ましい。例えば半導体微粒子を支持体上に塗設した状態で、その表面積が投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、100倍以上であることがより好ましい。この上限には特に制限はないが、通常5000倍程度である。好ましい半導体微粒子の構造としては、特開2001−93591号公報等が挙げられる。   The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many dyes can be adsorbed. For example, in a state where the semiconductor fine particles are coated on the support, the surface area is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more the projected area. Although there is no restriction | limiting in particular in this upper limit, Usually, it is about 5000 times. JP-A-2001-93591 and the like are preferable as the structure of the semiconductor fine particles.

一般に、半導体微粒子層の厚みが大きいほど単位面積当たりに担持できる色素の量が増えるため光の吸収効率が高くなるが、発生した電子の拡散距離が増すため電荷再結合によるロスも大きくなる。半導体微粒子層の好ましい厚みは素子の用途によって異なるが、典型的には0.1〜100μmである。光電気化学電池として用いる場合は1〜50μmであることが好ましく、3〜30μmであることがより好ましい。半導体微粒子は、支持体に塗布した後に粒子同士を密着させるために、100〜800℃の温度で10分〜10時間加熱してもよい。支持体としてガラスを用いる場合、製膜温度は400〜600℃が好ましい。
支持体として高分子材料を用いる場合、250℃以下で製膜後加熱することが好ましい。その場合の製膜方法としては、(1)湿式法、(2)乾式法、(3)電気泳動法(電析法を含む)の何れでも良く、好ましくは、(1)湿式法、又は(2)乾式法であり、更に好ましくは、(1)湿式法である。
なお、半導体微粒子の支持体1m2当たりの塗布量は0.5〜500g、さらには5〜100gが好ましい。
In general, as the thickness of the semiconductor fine particle layer increases, the amount of dye that can be carried per unit area increases, so that the light absorption efficiency increases. However, since the diffusion distance of the generated electrons increases, the loss due to charge recombination also increases. The preferred thickness of the semiconductor fine particle layer varies depending on the use of the device, but is typically 0.1 to 100 μm. When using as a photoelectrochemical cell, it is preferable that it is 1-50 micrometers, and it is more preferable that it is 3-30 micrometers. The semiconductor fine particles may be heated at a temperature of 100 to 800 ° C. for 10 minutes to 10 hours in order to adhere the particles to each other after being applied to the support. When glass is used as the support, the film forming temperature is preferably 400 to 600 ° C.
When a polymer material is used as the support, it is preferably heated after film formation at 250 ° C. or lower. In this case, the film forming method may be any one of (1) a wet method, (2) a dry method, and (3) an electrophoresis method (including an electrodeposition method), preferably (1) a wet method, or ( 2) A dry method, more preferably (1) a wet method.
The coating amount of the semiconductor fine particles per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 to 500 g, more preferably 5 to 100 g.

半導体微粒子に色素を吸着させるには、溶液と本発明の色素よりなる色素吸着用色素溶液の中に、よく乾燥した半導体微粒子を長時間浸漬するのが好ましい。色素吸着用色素溶液に使用される溶液は、本発明の色素が溶解できる溶液なら特に制限なく使用することができる。例えば、エタノール、メタノール、イソプロパノール、トルエン、t−ブタノール、アセトニトリル、アセトン、n−ブタノールなどを使用することができる。その中でも、エタノール、トルエンを好ましく使用することができる。   In order to adsorb the dye to the semiconductor fine particles, it is preferable to immerse the well-dried semiconductor fine particles in a dye adsorbing dye solution comprising the solution and the dye of the present invention for a long time. The solution used for the dye solution for dye adsorption can be used without particular limitation as long as it is a solution that can dissolve the dye of the present invention. For example, ethanol, methanol, isopropanol, toluene, t-butanol, acetonitrile, acetone, n-butanol and the like can be used. Among these, ethanol and toluene can be preferably used.

溶液と本発明の色素よりなる色素吸着用色素溶液は必要に応じて50℃ないし100℃に加熱してもよい。色素の吸着は半導体微粒子の塗布前に行っても塗布後に行ってもよい。また、半導体微粒子と色素を同時に塗布して吸着させてもよい。未吸着の色素は洗浄によって除去する。塗布膜の焼成を行う場合は色素の吸着は焼成後に行うことが好ましい。焼成後、塗布膜表面に水が吸着する前にすばやく色素を吸着させるのが特に好ましい。吸着する色素は1種類でもよいし、数種混合して用いてもよい。混合する場合、本発明の色素を2種以上混合してもよいし、本発明の趣旨を損なわない範囲内で錯体色素と本発明の色素を混合してもよい。光電変換の波長域をできるだけ広くするように、混合する色素が選ばれる。色素を混合する場合は、すべての色素が溶解するようにして、色素吸着用色素溶液とすることが必要である。   The dye solution for dye adsorption comprising the solution and the dye of the present invention may be heated to 50 ° C. to 100 ° C. as necessary. The adsorption of the dye may be performed before or after application of the semiconductor fine particles. Further, the semiconductor fine particles and the dye may be applied and adsorbed simultaneously. Unadsorbed dye is removed by washing. When baking a coating film, it is preferable to adsorb | suck a pigment | dye after baking. It is particularly preferable that the dye is quickly adsorbed after the baking and before water adsorbs on the surface of the coating film. One type of dye may be adsorbed or a mixture of several types may be used. When mixing, 2 or more types of the pigment | dye of this invention may be mixed, and the complex pigment | dye and the pigment | dye of this invention may be mixed within the range which does not impair the meaning of this invention. The dye to be mixed is selected so as to make the wavelength range of photoelectric conversion as wide as possible. When mixing the dyes, it is necessary to prepare a dye solution for dye adsorption so that all the dyes are dissolved.

色素の使用量は、全体で、支持体1m2当たり0.01〜100ミリモルが好ましく、より好ましくは0.1〜50ミリモル、特に好ましくは0.1〜10ミリモルである。この場合、本発明の一般式(1)で表される金属錯体色素の使用量は5モル%以上とすることが好ましい。さらに、一般式(2)で表される色素を併用する場合、一般式(2)で表される色素の使用量は80モル%以上とすることが好ましい。
また、色素の半導体微粒子に対する吸着量は半導体微粒子1gに対して0.001〜1ミリモルが好ましく、より好ましくは0.1〜0.5ミリモルである。
このような色素量とすることによって、半導体における増感効果が十分に得られる。これに対し、色素量が少ないと増感効果が不十分となり、色素量が多すぎると、半導体に付着していない色素が浮遊し増感効果を低減させる原因となる。
The total amount of the dye used is preferably 0.01 to 100 mmol, more preferably 0.1 to 50 mmol, and particularly preferably 0.1 to 10 mmol per 1 m 2 of the support. In this case, it is preferable that the usage-amount of the metal complex pigment | dye represented by General formula (1) of this invention shall be 5 mol% or more. Furthermore, when using together the pigment | dye represented by General formula (2), it is preferable that the usage-amount of the pigment | dye represented by General formula (2) shall be 80 mol% or more.
Further, the adsorption amount of the dye to the semiconductor fine particles is preferably 0.001 to 1 mmol, more preferably 0.1 to 0.5 mmol, with respect to 1 g of the semiconductor fine particles.
By using such a dye amount, a sensitizing effect in a semiconductor can be sufficiently obtained. On the other hand, when the amount of the dye is small, the sensitizing effect is insufficient, and when the amount of the dye is too large, the dye not attached to the semiconductor floats and causes the sensitizing effect to be reduced.

また、会合など色素同士の相互作用を低減する目的で無色の化合物を共吸着させてもよい。共吸着させる疎水性化合物としてはカルボキシル基を有するステロイド化合物(例えばコール酸、ピバロイル酸)等が挙げられる。   Further, a colorless compound may be co-adsorbed for the purpose of reducing the interaction between dyes such as association. Examples of the hydrophobic compound to be co-adsorbed include steroid compounds having a carboxyl group (for example, cholic acid and pivaloyl acid).

色素を吸着した後に、アミン類を用いて半導体微粒子の表面を処理してもよい。好ましいアミン類としては4−tert−ブチルピリジン、ポリビニルピリジン等が挙げられる。これらは液体の場合はそのまま用いてもよいし有機溶媒に溶解して用いてもよい。   After adsorbing the dye, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with amines. Preferred amines include 4-tert-butyl pyridine, polyvinyl pyridine and the like. These may be used as they are in the case of a liquid, or may be used by dissolving in an organic solvent.

(F)対極
対極(対向電極)は、光電気化学電池の正極として働くものである。対極は、通常前述の導電性支持体と同義であるが、強度が十分に保たれるような構成では対極は必ずしも必要でない。ただし、対極を有する方が密閉性の点で有利である。
(F) Counter electrode The counter electrode (counter electrode) serves as the positive electrode of the photoelectrochemical cell. The counter electrode is usually synonymous with the conductive support described above, but the counter electrode is not necessarily required in a configuration in which the strength is sufficiently maintained. However, it is advantageous in terms of hermeticity to have a counter electrode.

対極の材料としては、白金、カーボン、導電性ポリマー、などがあげられる。好ましい例としては、白金、カーボン、導電性ポリマーが挙げられる。
対極の構造としては、集電効果が高い構造が好ましい。好ましい例としては、特開平10−505192号公報などが挙げられる。
受光電極は酸化チタンと酸化スズ(TiO2/SnO2)などの複合電極を用いてもよい。チタニアの混合電極として例えば、特開2000−113913号公報記載のもの等が挙げられる。チタニア以外の混合電極として例えば、特開2001−185243号公報、特開2003−282164号公報記載のもの等が挙げられる。
Examples of the counter electrode material include platinum, carbon, and conductive polymer. Preferable examples include platinum, carbon, and conductive polymer.
As the structure of the counter electrode, a structure having a high current collecting effect is preferable. Preferable examples include JP-A-10-505192.
The light receiving electrode may be a composite electrode such as titanium oxide and tin oxide (TiO 2 / SnO 2 ). Examples of the titania mixed electrode include those described in JP-A No. 2000-11393. Examples of mixed electrodes other than titania include those described in JP-A Nos. 2001-185243 and 2003-282164.

(G)受光電極
受光電極は、入射光の利用率を高めるなどのためにタンデム型にしても良い。好ましいタンデム型の構成例としては、特開2000−90989、特開2002−90989号公報等に記載の例が挙げられる。
受光電極層内部で光散乱、反射を効率的に行う光マネージメント機能を設けてもよい。好ましくは、特開2002−93476号公報に記載のものが挙げられる。
(G) Light receiving electrode The light receiving electrode may be a tandem type in order to increase the utilization rate of incident light. Preferred examples of the tandem type configuration include those described in JP-A Nos. 2000-90989 and 2002-90989.
A light management function for efficiently performing light scattering and reflection inside the light receiving electrode layer may be provided. Preferably, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-93476 is mentioned.

素子の構成としては、第1電極層、第1光電変換層、導電層、第2光電変換層、第2電極層を順次積層した構造を有していてもよい。この場合、第1光電変換層と第2光電変換層に用いる色素は同一又は異なっていてもよく、異なっている場合には、吸収スペクトルが異なっていることが好ましい。その他、適宜この種の電気化学素子に適用される構造や部材を適用することができる。   The element may have a structure in which a first electrode layer, a first photoelectric conversion layer, a conductive layer, a second photoelectric conversion layer, and a second electrode layer are sequentially stacked. In this case, the dyes used for the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer may be the same or different, and in the case of being different, the absorption spectra are preferably different. In addition, structures and members that are applied to this type of electrochemical element can be applied as appropriate.

導電性支持体と多孔質半導体微粒子層の間には、電解液と電極が直接接触することによる逆電流を防止する為、短絡防止層を形成することが好ましい。好ましい例としては、特開平06−507999号公報等が挙げられる。
受光電極と対極の接触を防ぐ為に、スペーサーやセパレータを用いることが好ましい。好ましい例としては、特開2001−283941号公報が挙げられる。
A short-circuit prevention layer is preferably formed between the conductive support and the porous semiconductor fine particle layer in order to prevent a reverse current due to direct contact between the electrolyte and the electrode. Preferable examples include Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-507999.
In order to prevent contact between the light receiving electrode and the counter electrode, it is preferable to use a spacer or a separator. A preferable example is JP-A No. 2001-283941.

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

以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to these.

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

(1)調製例1
(例示化合物A−1の調製)
色素A−1を下記に示すスキームに従って調製した。

Figure 0005620316
(1) Preparation Example 1
(Preparation of Exemplified Compound A-1)
Dye A-1 was prepared according to the scheme shown below.
Figure 0005620316

0.56gの化合物1−1gと0.85gの化合物1−2、1mLのトリエチルアミン を1−ブタノール5mLとトルエン15mLの混合溶媒中で混合し、120℃にて4時間加熱攪拌した。その後反応液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより0.24gの化合物1−3を得た。   0.56 g of the compound 1-1 g, 0.85 g of the compound 1-2, and 1 mL of triethylamine were mixed in a mixed solvent of 5 mL of 1-butanol and 15 mL of toluene, and the mixture was heated and stirred at 120 ° C. for 4 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.24 g of compound 1-3.

0.24gの化合物1−3と0.13gの化合物1−4を1−ブタノール5mLとトルエン5mLの混合溶媒中で混合し、100℃にて2時間加熱攪拌した。その後、反応液へ水と酢酸エチルを加えて抽出・分液を行い、酢酸エチル層を濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより、0.15gのA−1を得た。同定はミリマスにより行ったところ、以下のような結果を得た。
Mass実測値(m/z);(M+H):1139.7195
Mass計算値(m/z);(M+H):1139.7181(C7394
0.24 g of compound 1-3 and 0.13 g of compound 1-4 were mixed in a mixed solvent of 5 mL of 1-butanol and 5 mL of toluene, and the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 2 hours. Thereafter, water and ethyl acetate were added to the reaction solution to perform extraction / separation, and the ethyl acetate layer was concentrated. The obtained residue was purified by column chromatography to obtain 0.15 g of A-1. When identification was performed by Millimas, the following results were obtained.
Mass measured value (m / z); (M + H) + : 1139.7195
Mass calculated value (m / z); (M + H) + : 1139.7181 (C 73 H 94 N 4 O 7 )

(2)調製例2
(例示化合物A−36の調製)
色素A−36を下記に示すスキームに従って調製した。

Figure 0005620316
(2) Preparation Example 2
(Preparation of Exemplified Compound A-36)
Dye A-36 was prepared according to the scheme shown below.
Figure 0005620316

(化合物36−5の調製)
化合物36−4(1.0g)、シアノ酢酸t−ブチル(0.46g)を10mLのEtOHに溶解させ、内温4℃に冷却した。ここに28%のNaOMeのMeOH溶液1mLを滴下し、1時間攪拌語に水を加えた。析出した結晶をろ過し、化合物36−5(1.4g)を得た。
(Preparation of compound 36-5)
Compound 36-4 (1.0 g) and t-butyl cyanoacetate (0.46 g) were dissolved in 10 mL of EtOH and cooled to an internal temperature of 4 ° C. 1 mL of 28% NaOMe in MeOH was added dropwise thereto, and water was added to the stirring word for 1 hour. The precipitated crystals were filtered to obtain Compound 36-5 (1.4 g).

(化合物36−6の調製)
化合物36−5(0.27g)と化合物1−2(0.15g)をキノリン溶液中、150℃で20時間攪拌した。放冷した後、ジクロロメタンと水を加え、分液を行い有機相を濃縮した。これをカラムクロマトグラフィーで精製し化合物36−6(0.25g)を得た。
(Preparation of Compound 36-6)
Compound 36-5 (0.27 g) and compound 1-2 (0.15 g) were stirred in a quinoline solution at 150 ° C. for 20 hours. After allowing to cool, dichloromethane and water were added, liquid separation was performed, and the organic phase was concentrated. This was purified by column chromatography to give compound 36-6 (0.25 g).

(化合物36−7の調製)
化合物36−6(0.23g)と化合物1−2(0.11g)をトルエン/n−BuOH=1/1溶液中、110℃で5時間攪拌した。放冷した後、ジクロロメタンと水を加え、分液を行い有機相を濃縮した。これをカラムクロマトグラフィーで精製し化合物36−7(0.26g)を得た。
(Preparation of compound 36-7)
Compound 36-6 (0.23 g) and compound 1-2 (0.11 g) were stirred in a toluene / n-BuOH = 1/1 solution at 110 ° C. for 5 hours. After allowing to cool, dichloromethane and water were added, liquid separation was performed, and the organic phase was concentrated. This was purified by column chromatography to give compound 36-7 (0.26 g).

(A−36の調製)
36−7(0.26g)をTHF(10mL)に溶解させた。これにTFA(0.5mL)を加え、室温で3時間攪拌した後、水を加え結晶を析出させた。これをろ過しA−36(0.20g)を得た。
同定はミリマスにより行い、以下のような結果を得た。
Mass実測値(m/z);(M+H):1293.81
Mass計算値(m/z);(M+H):1293.81
(Preparation of A-36)
36-7 (0.26 g) was dissolved in THF (10 mL). TFA (0.5 mL) was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours, and then water was added to precipitate crystals. This was filtered to obtain A-36 (0.20 g).
Identification was performed by Millimas and the following results were obtained.
Mass measured value (m / z); (M + H) + : 1293.81
Mass calculated value (m / z); (M + H) + : 1293.81

(3)調製例3
(色素C−18の調製)
色素C−18は下記に示すスキームに従って調製した。

Figure 0005620316
(3) Preparation Example 3
(Preparation of dye C-18)
Dye C-18 was prepared according to the scheme shown below.
Figure 0005620316

0.83gの化合物2−1と0.82gの化合物2−2、及びトリエチルアミン1mLを1−ブタノール7mLとトルエン10mLの混合溶媒中で混合し、120℃で4時間加熱攪拌した。その後反応液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより0.23gの化合物2−3を得た。   0.83 g of the compound 2-1 and 0.82 g of the compound 2-2 and 1 mL of triethylamine were mixed in a mixed solvent of 7 mL of 1-butanol and 10 mL of toluene, and the mixture was heated and stirred at 120 ° C. for 4 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.23 g of compound 2-3.

0.23gの化合物2−3と0.1gの化合物1−4を1−ブタノール5mLとトルエン5mLの混合溶媒中で混合し、100℃にて2時間加熱攪拌した。その後、反応液へ水と酢酸エチルを加えて抽出・分液を行い、酢酸エチル層を濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより、0.13gのC−18を得た。同定はミリマスにより行い、以下のような結果を得た。
Mass実測値(m/z);(M+H):1523.0172
Mass計算値(m/z);(M+H):1523.0155(C102132
0.23 g of compound 2-3 and 0.1 g of compound 1-4 were mixed in a mixed solvent of 5 mL of 1-butanol and 5 mL of toluene, and heated and stirred at 100 ° C. for 2 hours. Thereafter, water and ethyl acetate were added to the reaction solution to perform extraction / separation, and the ethyl acetate layer was concentrated. The obtained residue was purified by column chromatography to obtain 0.13 g of C-18. Identification was performed by Millimas and the following results were obtained.
Mass measured value (m / z); (M + H) + : 1523.0172
Mass calculated value (m / z); (M + H) + : 1523.0155 (C 102 H 132 N 5 O 6 )

(4)調製例4
(色素E−15の調製)
化合物E−15を下記に示すスキームに従って調製した。

Figure 0005620316
(4) Preparation Example 4
(Preparation of dye E-15)
Compound E-15 was prepared according to the scheme shown below.
Figure 0005620316

0.72gの化合物3−1、1.0gの化合物3−2、及びトリエチルアミン1mLを1−ブタノール5mLとトルエン15mLの混合溶媒中で混合し、120℃にて4時間加熱攪拌した。その後反応液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより0.19gの化合物3−3を得た。   0.72 g of compound 3-1, 1.0 g of compound 3-2, and 1 mL of triethylamine were mixed in a mixed solvent of 5 mL of 1-butanol and 15 mL of toluene, and the mixture was heated and stirred at 120 ° C. for 4 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.19 g of Compound 3-3.

0.19gの化合物3−3と0.09gの化合物1−4を、1−ブタノール5mLとトルエン5mLの混合溶媒中で混合し、100℃にて2時間加熱攪拌した。その後、反応液へ水と酢酸エチルを加えて抽出・分液を行い、酢酸エチル層を濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製することにより、0.12gのE−15を得た。同定はミリマスにより行ったところ、以下のような結果を得た。
Mass実測値(m/z);(M+H):1416.7579
Mass計算値(m/z);(M+H):1416.7520(C90106
同様の方法により、実験に使用した一般式(1)の本発明の色素を調製した。また一般式(6)の色素は、本発明の一般式(6)により表される色素は、特開2001−291534号公報や当該公報に引用された方法を参考にして調製した。
0.19 g of compound 3-3 and 0.09 g of compound 1-4 were mixed in a mixed solvent of 5 mL of 1-butanol and 5 mL of toluene, and the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 2 hours. Thereafter, water and ethyl acetate were added to the reaction solution to perform extraction / separation, and the ethyl acetate layer was concentrated. The obtained residue was purified by column chromatography to obtain 0.12 g of E-15. When identification was performed by Millimas, the following results were obtained.
Mass measured value (m / z); (M + H) + : 1416.7579
Mass calculated value (m / z); (M + H) + : 1416.7520 (C 90 H 106 N 5 O 6 S 2 )
By the same method, the dye of the present invention of the general formula (1) used in the experiment was prepared. The dye represented by the general formula (6) was prepared by referring to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-291534 and the method cited in the publication.

[実験1−1]
(色素の極大吸収波長の測定)
用いた色素の極大吸収波長を測定した。その結果を表Aに示す。測定は、分光光度計(U−4100(商品名)、日立ハイテク社製)によって行い、溶液はTHF:エタノール=1:1を用い、濃度が2μMになるように調整した。
[Experiment 1-1]
(Measurement of maximum absorption wavelength of dye)
The maximum absorption wavelength of the dye used was measured. The results are shown in Table A. The measurement was performed with a spectrophotometer (U-4100 (trade name), manufactured by Hitachi High-Tech), and the solution was adjusted to a concentration of 2 μM using THF: ethanol = 1: 1.

Figure 0005620316
Figure 0005620316

[実験1−2]
(光電変換素子の作製)
図1に示す光電変換素子を以下のようにして作製した。
ガラス基板上に、透明導電膜としてフッ素をドープした酸化スズをスパッタリングにより形成し、これをレーザーでスクライブして、透明導電膜を2つの部分に分割した。
次に、水とアセトニトリルの容量比4:1からなる混合溶媒100mlにアナターゼ型酸化チタン(日本アエロジル社製のP−25(商品名))を32g配合し、自転/公転併用式のミキシングコンディショナーを使用して均一に分散、混合し、半導体微粒子分散液を得た。この分散液を透明導電膜に塗布し、500℃で加熱して受光電極を作製した。
その後、同様にシリカ粒子とルチル型酸化チタンとを40:60(質量比)で含有する分散液を作製し、この分散液を前記の受光電極に塗布し、500℃で加熱して絶縁性多孔体を形成した。次いで対極として炭素電極を形成した。
次に、下記の表6に記載された増感色素のエタノール溶液(3×10−4mol/L)に、上記の絶縁性多孔体が形成されたガラス基板を1時間浸漬した。増感色素の染着したガラスを4−tert−ブチルピリジンの10%エタノール溶液に30分間浸漬した後、エタノールで洗浄し自然乾燥させた。このようにして得られる感光層の厚さは10μmであり、半導体微粒子の塗布量は20g/mであった。電解液は、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム(0.5mol/L)、ヨウ素(0.1mol/L)のメトキシプロピオニトリル溶液を用いた。
[Experiment 1-2]
(Preparation of photoelectric conversion element)
The photoelectric conversion element shown in FIG. 1 was produced as follows.
On the glass substrate, tin oxide doped with fluorine was formed as a transparent conductive film by sputtering, and this was scribed with a laser to divide the transparent conductive film into two parts.
Next, 32 g of anatase-type titanium oxide (P-25 (trade name) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) is mixed with 100 ml of a mixed solvent of water and acetonitrile having a volume ratio of 4: 1, and a rotating / revolving mixing conditioner is prepared. The resulting mixture was uniformly dispersed and mixed to obtain a semiconductor fine particle dispersion. This dispersion was applied to a transparent conductive film and heated at 500 ° C. to produce a light receiving electrode.
Thereafter, similarly, a dispersion containing 40:60 (mass ratio) of silica particles and rutile-type titanium oxide is prepared, and this dispersion is applied to the light receiving electrode and heated at 500 ° C. to form an insulating porous material. Formed body. Next, a carbon electrode was formed as a counter electrode.
Next, the glass substrate on which the above-mentioned insulating porous body was formed was immersed in an ethanol solution (3 × 10 −4 mol / L) of a sensitizing dye described in Table 6 below for 1 hour. The glass dyed with the sensitizing dye was immersed in a 10% ethanol solution of 4-tert-butylpyridine for 30 minutes, then washed with ethanol and naturally dried. The thickness of the photosensitive layer thus obtained was 10 μm, and the coating amount of semiconductor fine particles was 20 g / m 2 . As the electrolytic solution, a methoxypropionitrile solution of dimethylpropylimidazolium iodide (0.5 mol / L) and iodine (0.1 mol / L) was used.

(IPCE(量子収率)の測定)
作製した光電変換素子の400〜850nmにおけるIPCEをペクセル社製のIPCE測定装置にて測定した。各光電変換素子の820nmにおけるIPCEを下記の表6に示した。
(Measurement of IPCE (quantum yield))
IPCE at 400 to 850 nm of the produced photoelectric conversion element was measured with an IPCE measuring device manufactured by Pexel. The IPCE at 820 nm of each photoelectric conversion element is shown in Table 6 below.

(光電変換効率の測定)
500Wのキセノンランプ(ウシオ製)の光をAM1.5Gフィルター(Oriel社製)およびシャープカットフィルター(KenkoL−42、商品名)を通すことにより紫外線を含まない模擬太陽光を発生させた。この光の強度は89mW/cmであった。作製した光電変換素子にこの光を照射し、発生した電気を電流電圧測定装置(ケースレー238型、商品名)にて測定した。これにより求められた光電気化学電池の光電変換効率を測定した結果を下記表6に示した。光電変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価し、光電変換効率が2.5%以上のものを合格とした。
(Measurement of photoelectric conversion efficiency)
Simulated sunlight containing no ultraviolet rays was generated by passing the light of a 500 W xenon lamp (manufactured by Ushio) through an AM1.5G filter (manufactured by Oriel) and a sharp cut filter (KenkoL-42, trade name). The intensity of this light was 89 mW / cm 2 . The produced photoelectric conversion element was irradiated with this light, and the generated electricity was measured with a current-voltage measuring device (Caseley 238 type, trade name). The results of measuring the photoelectric conversion efficiency of the photoelectrochemical cell thus obtained are shown in Table 6 below. Photoelectric conversion efficiency of 3.5% or more is ◎, 2.5% or more and less than 3.5% ○, 2.0% or more and less than 2.5% △, less than 2.0% A thing was evaluated as x, and a photoelectric conversion efficiency of 2.5% or more was regarded as acceptable.

Figure 0005620316
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試料番号1−18として、下記の増感色素S−1を用いた。

Figure 0005620316
The following sensitizing dye S-1 was used as sample number 1-18.
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本発明の色素を用いて作製された電気化学電池は、表6に示されているように、特に色素としてB−2、C−22、C−23、D−3、D−21、F−1、F−6、A−36を使用した場合は、光電変換効率は3.5%以上と高い値を示した。その他の本発明の色素を使用した場合でも、光電変換効率は2.5%以上3.5%未満と比較的高いレベルであった。
それに対して、試料番号1−18の比較例の光電変換効率は2.0%未満と不十分であった。
As shown in Table 6, the electrochemical cell produced using the dye of the present invention has B-2, C-22, C-23, D-3, D-21, F- as dyes. When 1, F-6 , A- 36 was used, the photoelectric conversion efficiency showed a high value of 3.5% or more. Even when other dyes of the present invention were used, the photoelectric conversion efficiency was at a relatively high level of 2.5% or more and less than 3.5%.
On the other hand, the photoelectric conversion efficiency of the comparative example of sample number 1-18 was insufficient with less than 2.0%.

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

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

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

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

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

(5)光電気化学電池の評価
この光電気化学電池について、人工太陽光(AM1.5)を照射し、その光電変換効率を求めた。その結果を表7に示す。光電変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価し、光電変換効率が2.5%以上のものを合格とした。
増感色素S−1を用いた試料番号2−13〜2−15では光電変換効率が低いのに対し、本発明の例示色素を使用した試料番号2−1〜2−12では光電変換効率は高い値を示した。透明電極板としてITO膜とFTO膜とを積層したものを用い、本発明の色素を用いた光電気化学電池では、ITO膜のみもしくはFTO膜のみを成膜したものを用いた場合に比べ特に光電変換効率が高く、本発明の色素でその効果が高いことがわかった。
(5) Evaluation of photoelectrochemical cell About this photoelectrochemical cell, artificial sunlight (AM1.5) was irradiated and the photoelectric conversion efficiency was calculated | required. The results are shown in Table 7. Photoelectric conversion efficiency of 3.5% or more is ◎, 2.5% or more and less than 3.5% ○, 2.0% or more and less than 2.5% △, less than 2.0% A thing was evaluated as x, and a photoelectric conversion efficiency of 2.5% or more was regarded as acceptable.
In the sample numbers 2-13 to 2-15 using the sensitizing dye S-1, the photoelectric conversion efficiency is low, whereas in the sample numbers 2-1 to 2-12 using the exemplary dyes of the present invention, the photoelectric conversion efficiency is High value was shown. In a photoelectrochemical cell using a laminate of an ITO film and an FTO film as a transparent electrode plate and using the dye of the present invention, the photoelectric film is particularly photoelectrical compared to the case where only the ITO film or only the FTO film is used. It was found that the conversion efficiency is high and the effect of the dye of the present invention is high.

Figure 0005620316
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[実験3]
FTO膜上に集電電極を配し、光電気化学電池を作製し、光電変換効率を評価した。評価は以下の通り、試験セル(i)と試験セル(ii)の2種類とした。
[Experiment 3]
A collecting electrode was disposed on the FTO film to produce a photoelectrochemical cell, and the photoelectric conversion efficiency was evaluated. Evaluation was made into two types, test cell (i) and test cell (ii) as follows.

(試験セル(i))
縦100mm、横100mm、厚さ2mmの耐熱ガラス板の表面を化学洗浄し、乾燥した後、このガラス板を反応器内に置き、ヒータで加熱した後、前記実験2で使用したFTO(フッ素ドープ酸化スズ)膜用原料化合物溶液を、口径0.3mmのノズルから圧力0.06MPaで、ガラス板までの距離を400mmとして、25分間噴霧し、FTO膜付きガラス基板を用意した。その表面に、エッチング法により深さ5μmの溝を格子回路パターン状に形成した。フォトリソグラフでパターン形成した後に、フッ酸を用いてエッチングを行った。これに、めっき形成を可能とするためにスパッタ法により金属導電層(シード層)を形成し、更にアディティブめっきにより金属配線層3を形成した。金属配線層3は、透明基板2表面から凸レンズ状に3μm高さまで形成した。回路幅は60μmとした。この上から、遮蔽層5としてFTO膜を400nmの厚さでSPD法により形成して、電極基板(i)とした。なお、電極基板(i)の断面形状は、特開2004−146425中の図2に示すものとなっていた。
電極基板(i)上に、平均粒径25nmの酸化チタンをアセトニトリル 100mLに分散して得た分散液を塗布・乾燥し、450℃で1時間加熱・焼結した。これを表3に示す色素のエタノール溶液へ浸漬して色素を吸着させた。浸漬条件は実施例1と同じとした。50μm厚の熱可塑性ポリオレフィン樹脂シートを介して白金スパッタFTO基板と対向して配置し、樹脂シート部を熱溶融させて両極板を固定した。
なおあらかじめ白金スパッタ極側に開けておいた電解液の注液口から、0.5Mのヨウ化塩と0.05Mのヨウ素とを主成分に含むメトキシアセトニトリル溶液を注液し、電極間に満たした。さらに周辺部及び電解液注液口をエポキシ系封止樹脂を用いて本封止し、集電端子部に銀ペーストを塗布して試験セル(i)とした。AM1.5の疑似太陽光により、試験セル(i)の光電変換特性を評価した。その結果を表8に示した。
(Test cell (i))
The surface of a heat-resistant glass plate having a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 2 mm was chemically cleaned and dried, then placed in a reactor and heated with a heater, and then the FTO (fluorine-doped dope) used in Experiment 2 above. The tin oxide film raw material compound solution was sprayed from a nozzle with a diameter of 0.3 mm at a pressure of 0.06 MPa and a distance to the glass plate of 400 mm for 25 minutes to prepare a glass substrate with an FTO film. On the surface, grooves having a depth of 5 μm were formed in a lattice circuit pattern by an etching method. After pattern formation by photolithography, etching was performed using hydrofluoric acid. A metal conductive layer (seed layer) was formed thereon by sputtering in order to enable plating formation, and a metal wiring layer 3 was further formed by additive plating. The metal wiring layer 3 was formed in a convex lens shape from the surface of the transparent substrate 2 to a height of 3 μm. The circuit width was 60 μm. From this, an FTO film having a thickness of 400 nm was formed as the shielding layer 5 by the SPD method to obtain an electrode substrate (i). The cross-sectional shape of the electrode substrate (i) was as shown in FIG. 2 in JP-A No. 2004-146425.
On the electrode substrate (i), a dispersion obtained by dispersing titanium oxide having an average particle diameter of 25 nm in 100 mL of acetonitrile was applied and dried, and heated and sintered at 450 ° C. for 1 hour. This was immersed in an ethanol solution of the dye shown in Table 3 to adsorb the dye. The immersion conditions were the same as in Example 1. It arrange | positioned facing a platinum sputter | spatter FTO board | substrate through a 50-micrometer-thick thermoplastic polyolefin resin sheet, the resin sheet part was heat-melted, and the bipolar plate was fixed.
A methoxyacetonitrile solution containing 0.5M iodide and 0.05M iodine as the main components was injected from the electrolyte solution inlet previously opened on the platinum sputter electrode side, and filled between the electrodes. It was. Further, the peripheral portion and the electrolyte solution injection port were finally sealed using an epoxy-based sealing resin, and a silver paste was applied to the current collecting terminal portion to obtain a test cell (i). The photoelectric conversion characteristics of the test cell (i) were evaluated using pseudo sunlight of AM1.5. The results are shown in Table 8.

(試験セル(ii))
試験セル(i)と同様の方法で、縦100mm、横100mmのFTO膜付きガラス基板を用意した。そのFTOガラス基板上に、アディティブめっき法により金属配線層3(金回路)を形成した。金属配線層3(金回路)は基板表面に格子状に形成し、回路幅50μm、回路厚5μmとした。この表面に厚さ300nmのFTO膜を遮蔽層5としてSPD法により形成して試験セル(ii)とした。電極基板(ii)の断面をSEM−EDXを用いて確認したところ、配線底部でめっきレジストの裾引きに起因すると思われる潜り込みがあり、影部分にはFTOが被覆されていなかった。
電極基板(ii)を用い、試験セル(i)と同様に、試験セル(ii)を作製した。AM1.5の疑似太陽光により試験セル(ii)の光電変換特性を評価し、結果を表8に示した。光電変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価し、光電変換効率が2.5%以上のものを合格とした。
(Test cell (ii))
A glass substrate with an FTO film having a length of 100 mm and a width of 100 mm was prepared in the same manner as in the test cell (i). A metal wiring layer 3 (gold circuit) was formed on the FTO glass substrate by additive plating. The metal wiring layer 3 (gold circuit) was formed in a lattice shape on the substrate surface, and had a circuit width of 50 μm and a circuit thickness of 5 μm. On this surface, an FTO film having a thickness of 300 nm was formed as a shielding layer 5 by the SPD method to obtain a test cell (ii). When the cross section of the electrode substrate (ii) was confirmed using SEM-EDX, there was a sneaking in which seems to be caused by the skirting of the plating resist at the bottom of the wiring, and the shadow portion was not covered with FTO.
Using the electrode substrate (ii), a test cell (ii) was produced in the same manner as the test cell (i). The photoelectric conversion characteristics of the test cell (ii) were evaluated using pseudo sunlight of AM1.5, and the results are shown in Table 8. Photoelectric conversion efficiency of 3.5% or more is ◎, 2.5% or more and less than 3.5% ○, 2.0% or more and less than 2.5% △, less than 2.0% A thing was evaluated as x, and a photoelectric conversion efficiency of 2.5% or more was regarded as acceptable.

Figure 0005620316
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表8より、本発明の色素を用いた場合は、試験セル(i)の変換効率は3.5%以上と、高い値を示した。一方、試験セル(ii)を用いた場合についてみると、比較例の色素を用いた場合と比較して、本発明の色素を用いた場合は、光電変換効率が高くなった。このため本発明の色素を用いることにより、試験セル選択の自由度が上がることがわかった。   From Table 8, when the pigment | dye of this invention was used, the conversion efficiency of the test cell (i) showed a high value with 3.5% or more. On the other hand, when the test cell (ii) was used, the photoelectric conversion efficiency was higher when the dye of the present invention was used as compared with the case where the dye of the comparative example was used. For this reason, it was found that the degree of freedom of test cell selection is increased by using the dye of the present invention.

[実験4]
下記に示すように光電気化学電池(A)〜(D)を作製し、これらの試験セルの光電変換効率を評価した。
[Experiment 4]
Photoelectrochemical cells (A) to (D) were prepared as shown below, and the photoelectric conversion efficiency of these test cells was evaluated.

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

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

(3)酸化物半導体膜(A)への色素の吸着
次に、分光増感色素として本発明の色素の濃度3×10−4mol/Lのエタノール溶液を調製した。この色素溶液を100rpmスピナーで、金属酸化物半導体膜(A)上へ塗布して乾燥した。この塗布および乾燥工程を5回行った。
(3) Adsorption of Dye to Oxide Semiconductor Film (A) Next, an ethanol solution having a concentration of 3 × 10 −4 mol / L of the dye of the present invention was prepared as a spectral sensitizing dye. This dye solution was applied onto the metal oxide semiconductor film (A) with a 100 rpm spinner and dried. This coating and drying process was performed five times.

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

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

(6)光電気化学電池(A)の評価
光電気化学電池(A)は、ソーラーシュミレーターで100W/mの強度の光を照射して、光電変換効率を測定し、その結果を表9に示した。
(6) Evaluation of photoelectrochemical cell (A) The photoelectrochemical cell (A) was irradiated with light having an intensity of 100 W / m 2 with a solar simulator to measure the photoelectric conversion efficiency. Indicated.

(光電気化学電池(B))
紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、膜を硬化させた後、Arガスのイオン照射(日新電気製:イオン注入装置、200eVで10時間照射)を行った以外は酸化物半導体膜(A)と同様にして酸化物半導体膜(B)を形成した。
酸化物半導体膜(A)と同様に、酸化物半導体膜(B)に色素の吸着を行った。その後光電気化学電池Aと同様の方法で光電気化学電池(B)を作製し、光電変換効率を測定した。その結果を表9に示した。
(Photoelectrochemical cell (B))
Oxide semiconductor film (A) except that after irradiation with ultraviolet light, peroxo acid was decomposed and the film was cured, Ar gas ion irradiation (Nisshin Electric Co., Ltd .: ion implantation apparatus, irradiation at 200 eV for 10 hours) was performed. ), An oxide semiconductor film (B) was formed.
Similarly to the oxide semiconductor film (A), the dye was adsorbed to the oxide semiconductor film (B). Thereafter, a photoelectrochemical cell (B) was prepared in the same manner as in the photoelectrochemical cell A, and the photoelectric conversion efficiency was measured. The results are shown in Table 9.

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

(光電気化学電池(D))
18.3gの4塩化チタンを純水で希釈してTiO換算で1.0質量%含有する水溶液を得た。これを撹拌しながら、15質量%のアンモニア水を添加し、pH9.5の白色スラリーを得た。このスラリーを濾過洗浄した後、純水に懸濁してTiOとして0.6質量%の水和酸化チタンゲルのスラリーとし、これに塩酸を加えてpH2とした後、オートクレーブに入れ、180℃で5時間、飽和蒸気圧下で水熱処理を行ってチタニアコロイド粒子(D)を調製した。
次に、チタニアコロイド粒子(D)を10質量%まで濃縮し、これに、TiOに換算して、30質量%となるように膜形成助剤としてヒドロキシプロピルセルロースを添加して、半導体膜形成用塗布液を調製した。次いで、フッ素ドープした酸化スズが電極層として形成された透明ガラス基板上に、前記塗布液を塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cmの紫外線を照射し、膜を硬化させた。さらに、300℃で30分間加熱してヒドロキシプロピルセルロースの分解およびアニーリングを行い、酸化物半導体膜(D)を形成した。
次に、酸化物半導体膜(A)と同様にして分光増感色素として、本発明の色素の吸着を行った。
その後、光電気化学電池(A)と同様の方法で光電気化学電池(D)を作製し、光電変換効率を測定した。結果を表9に示した。光電変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価し、光電変換効率が2.5%以上のものを合格とした。
(Photoelectrochemical cell (D))
18.3 g of titanium tetrachloride was diluted with pure water to obtain an aqueous solution containing 1.0% by mass in terms of TiO 2 . While stirring this, 15% by mass of ammonia water was added to obtain a white slurry having a pH of 9.5. This slurry was filtered and washed, suspended in pure water to obtain a 0.6 mass% hydrated titanium oxide gel slurry as TiO 2 , adjusted to pH 2 by adding hydrochloric acid thereto, put in an autoclave, and stirred at 180 ° C. for 5 hours. The titania colloidal particles (D) were prepared by performing hydrothermal treatment for a period of time under saturated vapor pressure.
Next, titania colloidal particles (D) are concentrated to 10% by mass, and hydroxypropyl cellulose is added as a film forming aid so as to be 30% by mass in terms of TiO 2 to form a semiconductor film. A coating solution was prepared. Next, the coating solution is applied onto a transparent glass substrate on which fluorine-doped tin oxide is formed as an electrode layer, dried naturally, and subsequently irradiated with 6000 mJ / cm 2 of ultraviolet rays using a low-pressure mercury lamp to form a film. Cured. Furthermore, it heated at 300 degreeC for 30 minute (s), decomposed | disassembled and annealed hydroxypropyl cellulose, and formed the oxide semiconductor film (D).
Next, the dye of the present invention was adsorbed as a spectral sensitizing dye in the same manner as the oxide semiconductor film (A).
Then, the photoelectrochemical cell (D) was produced by the method similar to a photoelectrochemical cell (A), and the photoelectric conversion efficiency was measured. The results are shown in Table 9. Photoelectric conversion efficiency of 3.5% or more is ◎, 2.5% or more and less than 3.5% ○, 2.0% or more and less than 2.5% △, less than 2.0% A thing was evaluated as x, and a photoelectric conversion efficiency of 2.5% or more was regarded as acceptable.

Figure 0005620316
表9より、本発明の色素を用いた場合には、光電気化学電池(A)〜(C)の場合に特に光電変換効率が高いことがわかった。
Figure 0005620316
From Table 9, when the pigment | dye of this invention was used, it turned out that especially photoelectric conversion efficiency is high in the case of a photoelectrochemical cell (A)-(C).

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

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

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

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

(色素増感型光電変換素子の作製および評価)
上記の酸化チタン1〜3で調製した酸化チタンを半導体として特開2000−340269の図1に示す構成を有する光電変換素子を次のように作製した。
ガラス基板上にフッ素ドープの酸化スズをコートし、導電性透明電極とした。電極面上にそれぞれの酸化チタン粒子を原料としたペーストを作成し、バーコート法で厚さ50μmに塗布した後、500℃で焼成して膜厚約20μmの薄層を形成した。次に、表10に示す色素について、濃度3×10−4mol/Lのエタノール溶液を調製し、これに上記の酸化チタンの薄層を形成したガラス基板を浸漬し、12時間室温で保持した。
(Production and evaluation of dye-sensitized photoelectric conversion device)
A photoelectric conversion element having the configuration shown in FIG. 1 of JP-A No. 2000-340269 was produced as follows using titanium oxide prepared by the above titanium oxides 1 to 3 as a semiconductor.
A glass substrate was coated with fluorine-doped tin oxide to form a conductive transparent electrode. A paste using each titanium oxide particle as a raw material was formed on the electrode surface, applied to a thickness of 50 μm by a bar coating method, and then baked at 500 ° C. to form a thin layer having a thickness of about 20 μm. Next, about the pigment | dye shown in Table 10, the ethanol solution with a density | concentration of 3 * 10 < -4 > mol / L was prepared, the glass substrate in which the said titanium oxide thin layer was formed in this was immersed, and it hold | maintained at room temperature for 12 hours. .

電解液としてテトラプロピルアンモニウムのヨウ素塩とヨウ化リチウムのアセトニトリル溶液を用い、白金を対極として特開2000−340269の図1に示す構成を有する光電変換素子を作製した。光電変換は160wの高圧水銀ランプの光(フィルターで赤外線部をカット)を上記の素子に照射し、その際の光電変換効率を測定した。その結果を表10に示す。光電変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価し、変換効率が2.5%以上のものを合格とした。   A photoelectric conversion element having the configuration shown in FIG. 1 of JP-A No. 2000-340269 was prepared using an iodine salt of tetrapropylammonium as an electrolytic solution and an acetonitrile solution of lithium iodide and using platinum as a counter electrode. The photoelectric conversion was performed by irradiating the above element with light from a 160 w high-pressure mercury lamp (the infrared part was cut by a filter) and measuring the photoelectric conversion efficiency at that time. The results are shown in Table 10. Photoelectric conversion efficiency of 3.5% or more is ◎, 2.5% or more and less than 3.5% ○, 2.0% or more and less than 2.5% △, less than 2.0% A product was evaluated as x, and a conversion efficiency of 2.5% or more was regarded as acceptable.

Figure 0005620316
表10より、本発明の色素を用いた光電変換素子の変換効率は高いことがわかった。
Figure 0005620316
From Table 10, it turned out that the conversion efficiency of the photoelectric conversion element using the pigment | dye of this invention is high.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ガラス基板上にフッ素ドープされたSnO導電膜(膜厚;500nm)を形成した透明電極を準備した。そして、このSnO導電膜上に、上記のペースト2をスクリーン印刷し、次いで乾燥させた。その後、空気中、450℃の条件のもとで焼成した。更に、ペースト4を用いてこのスクリーン印刷と焼成とを繰り返すことにより、SnO導電膜上に図5に示す半導体電極2と同様の構成の半導体電極(受光面の面積は、縦10mm、横10mm、厚さ10μm;半導体層の厚さは6μm、光散乱層の厚さは4μm、光散乱層に含有される棒状TiO粒子1の含有率は30質量%)を形成し、増感色素を含有していない光電極を作製した。 A transparent electrode in which a fluorine-doped SnO 2 conductive film (film thickness: 500 nm) was formed on a glass substrate was prepared. Then, the paste 2 was screen-printed on the SnO 2 conductive film and then dried. Then, it baked on the conditions of 450 degreeC in the air. Furthermore, by repeating this screen printing and baking using the paste 4, a semiconductor electrode having the same configuration as the semiconductor electrode 2 shown in FIG. 5 on the SnO 2 conductive film (the area of the light receiving surface is 10 mm long and 10 mm wide). A thickness of 10 μm; a thickness of the semiconductor layer is 6 μm, a thickness of the light scattering layer is 4 μm, and the content of the rod-like TiO 2 particles 1 contained in the light scattering layer is 30% by mass). The photoelectrode which does not contain was produced.

次に、半導体電極に色素を以下のようにして吸着させた。まずマグネシウムエトキシドで脱水した無水エタノールを溶媒として、これに本発明の色素を、その濃度が3×10−4mol/Lとなるように溶解し、色素溶液を調製した。次に、この溶液に半導体電極を浸漬し、これにより、半導体電極に色素を約1.5mmol/m吸着し、光電極10を完成させた。 Next, the pigment | dye was made to adsorb | suck to a semiconductor electrode as follows. First, anhydrous ethanol dehydrated with magnesium ethoxide was used as a solvent, and the dye of the present invention was dissolved therein so that the concentration thereof was 3 × 10 −4 mol / L to prepare a dye solution. Next, the semiconductor electrode was immersed in this solution, whereby about 1.5 mmol / m 2 of the dye was adsorbed on the semiconductor electrode, and the photoelectrode 10 was completed.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(光電気化学電池11)
半導体電極の製造に際して、ペースト2のみを用いて半導体層のみからなる半導体電極(受光面の面積は、縦10mm、横10mm、厚さ10μm)を作製したこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順により光電極及び光電気化学電池11を作製した。
(Photoelectrochemical cell 11)
Similar to the photoelectrochemical cell 1 except that a semiconductor electrode composed of only a semiconductor layer using only the paste 2 (the area of the light receiving surface is 10 mm long, 10 mm wide, and 10 μm thick) was produced in the manufacture of the semiconductor electrode. The photoelectrode and the photoelectrochemical cell 11 were produced by the procedure described above.

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

[電池特性試験]
表11に記載された色素を用いて、光電気化学電池1〜12を作製し、電池特性試験を行い、光電変換効率を測定した。電池特性試験は、ソーラーシミュレータ(WACOM製、WXS−85H)を用い、AM1.5フィルターを通したキセノンランプから1000W/m2の疑似太陽光を照射することにより行った。I−Vテスターを用いて電流−電圧特性を測定し、エネルギー変換効率(%)を求めた。その結果を表11に示す。結果は、変換効率が3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価し、変換効率が2.5%以上のものを合格とした。
[Battery characteristics test]
Using the dyes described in Table 11, photoelectrochemical cells 1 to 12 were prepared, a battery characteristic test was performed, and photoelectric conversion efficiency was measured. The battery characteristic test was performed by irradiating 1000 W / m 2 of pseudo sunlight from a xenon lamp that passed through an AM1.5 filter using a solar simulator (manufactured by WACOM, WXS-85H). Current-voltage characteristics were measured using an IV tester, and energy conversion efficiency (%) was determined. The results are shown in Table 11. The results are: conversion efficiency of 3.5% or more ◎, 2.5% or more of less than 3.5% ○, 2.0% or more of less than 2.5% △, 2.0% Less than that was evaluated as x, and those with a conversion efficiency of 2.5% or more were accepted.

Figure 0005620316
表11に示すように、本発明の色素を用いた光電気化学電池は、いずれも変換効率が高いことがわかった。
Figure 0005620316
As shown in Table 11, it was found that all of the photoelectrochemical cells using the dye of the present invention have high conversion efficiency.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(色素吸着)
増感色素には本発明の色素を用い、0.5mMのエタノール溶液を調製した。本実施例では上記のプロセスで作製した多孔質膜を100℃のオーブンで1時間乾燥した後に増感色素の溶液に浸漬し、そのまま室温で50分間放置して酸化チタン表面に増感色素を吸着した。増感色素吸着後の試料はエタノールで洗浄し、風乾した。
(Dye adsorption)
The dye of the present invention was used as a sensitizing dye, and a 0.5 mM ethanol solution was prepared. In this example, the porous film produced by the above process was dried in an oven at 100 ° C. for 1 hour, then immersed in a sensitizing dye solution, and allowed to stand at room temperature for 50 minutes to adsorb the sensitizing dye on the titanium oxide surface. did. The sample after adsorption of the sensitizing dye was washed with ethanol and air-dried.

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

電池性能の評価は、一定フォトン数(1016cm−2)照射下での光電流作用スペクトル測定及びAM1.5擬似太陽光(100mW/cm)照射下でのI−V測定により行なった。これらの測定には分光計器社製のCEP−2000型分光感度測定装置を用いた。
得られた光電気化学電池の光電変換特性を評価し、その結果を表12にまとめた。光電変換効率が2.5%以上のものを◎、2.0%以上2.5%未満のものを○、1.5%以上2.0%未満のものを△、1.5%未満のものを×として評価し、光電変換効率が2.0%以上のものを合格とした。
The battery performance was evaluated by photocurrent action spectrum measurement under irradiation with a constant number of photons (1016 cm −2 ) and IV measurement under irradiation with AM1.5 simulated sunlight (100 mW / cm 2 ). A CEP-2000 type spectral sensitivity measuring device manufactured by Spectrometer Co., Ltd. was used for these measurements.
The photoelectric conversion characteristics of the obtained photoelectrochemical cell were evaluated, and the results are summarized in Table 12. A photoelectric conversion efficiency of 2.5% or more is ◎, 2.0% or more and less than 2.5% ○, 1.5% or more and less than 2.0% △, less than 1.5% Things were evaluated as x, and those with a photoelectric conversion efficiency of 2.0% or more were accepted.

Figure 0005620316
表12において、「UVオゾン」、「UV」、「乾燥」の欄はそれぞれ、多孔質膜の形成後、増感色素吸着前における、UVオゾン処理、UV照射処理、乾燥処理の有無を表す。処理したものが「○」であり、処理なしのものが「×」である。
表12の「TiOの前処理の欄は、酸化チタン微粒子の前処理(450℃のオーブンで30分間熱処理)の有無を示す。試料番号7−6、7−14、7−30は、高TTIP濃度(酸化チタン:TTIPのモル比が1:0.356)のペーストを用いた試料を表す。他の試料は全て酸化チタン:TTIP=1:0.0356のペーストを用いた。
Figure 0005620316
In Table 12, the columns of “UV ozone”, “UV”, and “dry” indicate the presence / absence of UV ozone treatment, UV irradiation treatment, and drying treatment after formation of the porous film and before sensitizing dye adsorption. The processed one is “◯”, and the unprocessed one is “×”.
The column of Pretreatment of TiO 2 ” in Table 12 indicates the presence or absence of pretreatment of titanium oxide fine particles (heat treatment in an oven at 450 ° C. for 30 minutes). Sample numbers 7-6, 7-14, and 7-30 represent samples using a paste having a high TTIP concentration (titanium oxide: TTIP molar ratio is 1: 0.356). All other samples used a paste of titanium oxide: TTIP = 1: 0.0356.

表12に示す結果から、本発明の色素を使用した場合には、多孔質膜の形成後、増感色素吸着前における、UVオゾン処理、UV照射処理、乾燥処理の有無にかかわらず、光電気化学電池の変換効率が高いことがわかった。   From the results shown in Table 12, when the dye of the present invention is used, the photoelectricity is measured regardless of the presence or absence of UV ozone treatment, UV irradiation treatment, and drying treatment after the formation of the porous film and before adsorption of the sensitizing dye. It was found that the conversion efficiency of the chemical battery was high.

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

Figure 0005620316
Figure 0005620316

ガラス基板上に、透明導電膜としてフッ素をドープした酸化スズをスパッタリングにより、導電膜を形成した。この導電膜上にアナターゼ型酸化チタン粒子を含有する分散液(
水とアセトニトリルの容量比4:1からなる混合溶媒100mLにアナターゼ型酸化チタン(日本アエロジル社製のP−25(商品名))を32g配合し、自転/公転併用式のミキシングコンディショナーを使用して均一に分散、混合して得た、半導体微粒子分散液)を塗布し、その後500℃で焼結して厚さ15μmの感光層を形成した。この感光層に、No.1〜No.8のベンズイミダゾール系化合物電解液を、滴下した。
ここにポリエチレンフィルム製のフレーム型スペーサー(厚さ25μm)をのせ、白金対電極でこれを覆い、光電変換素子を作製した。
得られた光電変換素子に、Xeランプを光源として強度100mW/cmの光を照射した。表13に得られた開放電圧と光電変換効率を示した。開放電圧は、6.3V以上のものを◎、6.0V以上6.3V未満のものを○、5.7V以上6.0V未満のものを△、5.7V未満のものを×として表示した。光電変換効率は、3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として表示した。開放電圧が6.0V以上、光電変換効率が2.5%以上のものを合格とした。
なお、表13には、ベンズイミダゾール系化合物を加えていない電解液を用いた光電変換素子についての評価結果も示した。
A conductive film was formed on a glass substrate by sputtering tin oxide doped with fluorine as a transparent conductive film. Dispersion liquid containing anatase-type titanium oxide particles on this conductive film (
Mixing 32g of anatase-type titanium oxide (P-25 (trade name) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) with 100mL of a mixed solvent consisting of water and acetonitrile in a volume ratio of 4: 1 and using a rotating / revolving mixing conditioner A semiconductor fine particle dispersion obtained by uniformly dispersing and mixing was applied, and then sintered at 500 ° C. to form a photosensitive layer having a thickness of 15 μm. In this photosensitive layer, no. 1-No. 8 benzimidazole compound electrolyte was added dropwise.
A frame type spacer (thickness: 25 μm) made of a polyethylene film was placed thereon, and this was covered with a platinum counter electrode to produce a photoelectric conversion element.
The obtained photoelectric conversion element was irradiated with light having an intensity of 100 mW / cm 2 using a Xe lamp as a light source. Table 13 shows the obtained open circuit voltage and photoelectric conversion efficiency. The open circuit voltage is 6.3V or more, ◎, 6.0V or more and less than 6.3V is indicated as ◯, 5.7V or more and less than 6.0V is indicated as △, and less than 5.7V is indicated as ×. . Photoelectric conversion efficiency is ◎ if it is 3.5% or more, ○ if it is 2.5% or more and less than 3.5%, △ if it is 2.0% or more and less than 2.5%, or less than 2.0% Was displayed as x. An open circuit voltage of 6.0 V or higher and a photoelectric conversion efficiency of 2.5% or higher were accepted.
Table 13 also shows the evaluation results for the photoelectric conversion element using the electrolytic solution to which no benzimidazole compound was added.

Figure 0005620316
表13の結果から、本発明の色素を用いた光電変換素子は、開放電圧及び光電変換効率ともに合格レベルにあることがわかった。
Figure 0005620316
From the results in Table 13, it was found that the photoelectric conversion element using the dye of the present invention was at an acceptable level for both the open circuit voltage and the photoelectric conversion efficiency.

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

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

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

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

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

次に、増感色素として本発明の色素のエタノール溶液(増感色素の濃度;3×10−4mol/L)を調製した。この溶液に前記光電極10を浸漬し、40℃の温度条件のもとで1時間放置し、増感色素を吸着させた。その後、開放電圧Vocを向上させるために、色素吸着後の半導体電極を4−tert−ブチルピリジンのアセトニトリル溶液に15分浸漬した後、25℃に保持した窒素気流中において乾燥させ、上記光電極10を完成させた。 Next, an ethanol solution of the dye of the present invention (sensitizing dye concentration; 3 × 10 −4 mol / L) was prepared as a sensitizing dye. The photoelectrode 10 was immersed in this solution and allowed to stand for 1 hour under a temperature condition of 40 ° C. to adsorb the sensitizing dye. Thereafter, in order to improve the open circuit voltage Voc, the semiconductor electrode after dye adsorption was immersed in an acetonitrile solution of 4-tert-butylpyridine for 15 minutes, and then dried in a nitrogen stream kept at 25 ° C., and the photoelectrode 10 Was completed.

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

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

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

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

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

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

(電気化学電池4)
液状電解質におけるヨウ化亜鉛の代わりにヨウ化リチウムを添加し、液状電解質におけるヨウ化リチウムの濃度を100mmol/Lとしたこと以外は、光電気化学電池1と同様の手順及び条件で比較光電気化学電池2を作製した。
(Electrochemical battery 4)
Comparative photoelectrochemistry in the same procedure and conditions as in the photoelectrochemical cell 1 except that lithium iodide was added instead of zinc iodide in the liquid electrolyte, and the concentration of lithium iodide in the liquid electrolyte was 100 mmol / L. Battery 2 was produced.

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

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

各光電気化学電池について、I−Vテスターを用いて室温にて電流−電圧特性を測定し、これらから光電変換効率[%]の初期値を求めた。得られた結果を表14(1Sunの照射条件)の「fresh」として示す。また、60℃、1Sun照射で、10Ω負荷での作動条件で、光電気化学電池1〜4について、80℃で300時間経時後に光電変換効率の低下率を測定し、得られた耐久性評価試験の結果も表14に示した。Freshの変換効率は、3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として表示した。変換効率の初期値が2.5%以上、80℃で300時間経時後に光電変換効率の低下率が20%以下のものを合格とした。   About each photoelectrochemical cell, the current-voltage characteristic was measured at room temperature using the IV tester, and the initial value of photoelectric conversion efficiency [%] was calculated | required from these. The obtained results are shown as “fresh” in Table 14 (1 Sun irradiation conditions). In addition, with respect to the photoelectrochemical cells 1 to 4 under operating conditions of 60 ° C., 1 Sun irradiation and 10Ω load, the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency was measured after 80 hours at 80 ° C., and the durability evaluation test obtained The results are also shown in Table 14. The conversion efficiency of Fresh is ◎ for those with 3.5% or more, ○ for those with 2.5% to less than 3.5%, △, 2.0% for those with 2.0% or more but less than 2.5% Less than were shown as x. An initial value of conversion efficiency of 2.5% or more and a decrease rate of photoelectric conversion efficiency of 20% or less after 300 hours at 80 ° C. was regarded as acceptable.

Figure 0005620316
表14に示した結果からわかるように、本発明の色素を用いた光電気化学電池は、電解質にヨウ化亜鉛を添加した場合でも、光電変換効率は優れたものであることがわかった。
Figure 0005620316
As can be seen from the results shown in Table 14, it was found that the photoelectrochemical cell using the dye of the present invention had excellent photoelectric conversion efficiency even when zinc iodide was added to the electrolyte.

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

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

3.光電気化学電池の作製
3タイプの光電気化学電池a〜cを以下の方法で作製した。これらの光電気化学電池について、表15に示す色素、窒素含有高分子化合物α、求電子剤βを用いて、試料番号10−1〜10−9の光電気化学電池を得た。
3. Production of Photoelectrochemical Cells Three types of photoelectrochemical cells a to c were produced by the following method. About these photoelectrochemical cells, the photoelectrochemical cells of sample numbers 10-1 to 10-9 were obtained using the dyes shown in Table 15, the nitrogen-containing polymer compound α, and the electrophile β.

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

Figure 0005620316
Figure 0005620316

Figure 0005620316
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一方、前記電極Aの色素増感酸化チタン微粒子層の上にスペーサーを介して白金を蒸着したガラス板からなる対極の白金薄膜側を載置し、導電性ガラス板と白金蒸着ガラス板とを固定した。得られた組立体の開放端を上記電解質溶液に浸漬し、毛細管現象により色素増感酸化チタン微粒子層中に反応溶液を浸透させた。
次いで80℃で30分間加熱して、架橋反応を行った。このようにして、特開2000−323190号記載の図2に示す通り、導電性ガラス板10の導電層12上に、色素増感酸化チタン微粒子層20、電解質層30、白金薄膜42及びガラス板41からなる対極40が順に積層された光電気化学電池a−1(試料番号10−1)を得た。
また、色素を表に示すように変更した以外上記工程と同様にして、光電気化学電池a−2〜a−3を得た。
On the other hand, on the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer of electrode A, a platinum thin film side of a counter electrode made of a glass plate on which platinum is vapor-deposited through a spacer is placed, and the conductive glass plate and the platinum vapor-deposited glass plate are fixed. did. The open end of the obtained assembly was immersed in the electrolyte solution, and the reaction solution was infiltrated into the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer by capillary action.
Subsequently, it heated at 80 degreeC for 30 minutes, and the crosslinking reaction was performed. Thus, as shown in FIG. 2 of JP 2000-323190 A, the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer 20, the electrolyte layer 30, the platinum thin film 42, and the glass plate are formed on the conductive layer 12 of the conductive glass plate 10. A photoelectrochemical cell a-1 (sample number 10-1) in which the counter electrode 40 composed of 41 was sequentially laminated was obtained.
Further, photoelectrochemical cells a-2 to a-3 were obtained in the same manner as in the above step except that the dye was changed as shown in the table.

(b)光電気化学電池bの作製
前述のようにして色素を吸着させた酸化チタン微粒子層からなる電極A(20mm×20mm)を同じ大きさの白金蒸着ガラス板にスペーサーを介して重ねあわせた。次に両ガラス板の隙間に毛細管現象を利用して電解液(アセトニトリルと3−メチル−2−オキサゾリジノンとの体積比90/10の混合物を溶媒としたヨウ素0.05mol/L、ヨウ化リチウム0.5mol/Lの溶液)を浸透させて、色素増感太陽電池b−1(試料番号10−2)を作製した。
また、増感色素を表に示すように変更した以外上記工程と同様にして、光電気化学電池b−2〜b−3を得た。
(B) Production of photoelectrochemical cell b Electrode A (20 mm × 20 mm) composed of a titanium oxide fine particle layer adsorbed with a dye as described above was superimposed on a platinum-deposited glass plate of the same size via a spacer. . Next, an electrolyte solution (iodine 0.05 mol / L using a mixture of acetonitrile and 3-methyl-2-oxazolidinone in a volume ratio of 90/10 as a solvent using a capillary phenomenon in the gap between both glass plates, lithium iodide 0 0.5 mol / L solution) was infiltrated to prepare a dye-sensitized solar cell b-1 (Sample No. 10-2).
In addition, photoelectrochemical cells b-2 to b-3 were obtained in the same manner as in the above step except that the sensitizing dye was changed as shown in the table.

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

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

前述の光電気化学電池の導電性ガラス板10と白金蒸着ガラス板40にそれぞれワニ口クリップを接続し、各ワニ口クリップを電流電圧測定装置(ケースレーSMU238型)に接続した。これに導電性ガラス板10側から模擬太陽光を照射し、発生した電気を電流電圧測定装置により測定した。これにより求められた光電気化学電池の変換効率の初期値(fresh)と、300時間連続照射時の変換効率の低下率をまとめて表15に示す。Freshの変換効率は、3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として表示し、変換効率の初期値が2.5%以上のものを合格、300時間連続照射時の変換効率の低下率が20%以下のものを合格とした。   Alligator clips were connected to the conductive glass plate 10 and the platinum-deposited glass plate 40 of the above-described photoelectrochemical cell, and each alligator clip was connected to a current-voltage measuring device (Keutley SMU238 type). This was irradiated with simulated sunlight from the conductive glass plate 10 side, and the generated electricity was measured with a current-voltage measuring device. Table 15 summarizes the initial value (fresh) of the conversion efficiency of the photoelectrochemical cell thus determined and the rate of decrease in conversion efficiency after 300 hours of continuous irradiation. The conversion efficiency of Fresh is ◎ for those with 3.5% or more, ○ for those with 2.5% to less than 3.5%, △, 2.0% for those with 2.0% to less than 2.5% Less than that was displayed as x, the conversion efficiency initial value of 2.5% or more was passed, and the conversion efficiency reduction rate during continuous irradiation for 300 hours was 20% or less.

Figure 0005620316
表15に示した結果からわかるように、本発明の色素を用いた光電気化学電池はこの場合でも変換効率が高く、耐久性も優れたものであることがわかった。
Figure 0005620316
As can be seen from the results shown in Table 15, it was found that the photoelectrochemical cell using the dye of the present invention also has high conversion efficiency and excellent durability.

[実験11]
ゾル−ゲル法によって調製した懸濁液を用いてスクリーン印刷によりTiOの多孔質層をFTOガラス上に塗布し450℃で焼成した。これに本発明の色素A−2及び前記増感色素S−1の10−4mol/Lエタノール溶液中に浸漬することで、色素を吸着させた。次に100mgの2,2’,7,7’−テトラキス(ジフェニルアミノ)−9,9’−スピロビフルオレンを5mlのクロロホルムに溶解した。この溶液を染料表面にそれを軽く塗ることによって、この溶液を層の細孔内にしみこませた。次に溶液の一滴を直接表面に置いて室温で乾燥した。ついで被覆支持体を蒸着装置に装着して約10−5ミリバールの真空下の熱蒸着によってさらに厚さ100nmの2,2’,7,7’−テトラキス(ジフェニルアミノ)−9,9’−スピロビフルオレンの層を適用した。さらに蒸着装置内でこの被覆支持体に対極として厚さ200nmの金の層を被覆した。
このように調製した試料を高圧ランプ、光学フィルター、レンズおよびマウンティングを含む光学装置に取り付けた。フィルターの使用およびレンズの移動によって強度を変えることができた。金の層とSnO 2層とに接点を付け、試料を照射している間電流測定装置に示した装置に取り付けた。測定のために、適当な光学フィルターを用い波長が430nm未満の光を遮断した。さらに放射線の強度を約1000W/m)にほぼ一致するように装置を調整した。
金の層およびSnO層に接点を付け、また試料を照射している間は両接点をポテンシオスタットに接続した。外部電圧をかけずに増感色素S−1を用いた試料では約90nAの電流を生じたが、本発明の色素C−18を用いた試料では約190nAの電流を生じた。どちらの試料の場合も照射しないと電流は消失した。
[Experiment 11]
A porous layer of TiO 2 was applied onto FTO glass by screen printing using a suspension prepared by a sol-gel method, and baked at 450 ° C. The dye was adsorbed by immersing it in a 10 −4 mol / L ethanol solution of the dye A-2 of the present invention and the sensitizing dye S-1. Next, 100 mg of 2,2 ′, 7,7′-tetrakis (diphenylamino) -9,9′-spirobifluorene was dissolved in 5 ml of chloroform. The solution was soaked into the pores of the layer by lightly applying it to the dye surface. A drop of the solution was then placed directly on the surface and dried at room temperature. The coated support was then attached to a vapor deposition apparatus and further 2,2 ′, 7,7′-tetrakis (diphenylamino) -9,9′-spiro having a thickness of 100 nm by thermal vapor deposition under a vacuum of about 10 −5 mbar. A layer of bifluorene was applied. Furthermore, a gold layer having a thickness of 200 nm was coated on the coated support as a counter electrode in a vapor deposition apparatus.
The sample thus prepared was attached to an optical device including a high-pressure lamp, an optical filter, a lens and a mounting. The intensity could be changed by using a filter and moving the lens. The gold layer and the SnO 2 layer were contacted and attached to the device shown in the current measuring device while the sample was irradiated. For the measurement, light having a wavelength of less than 430 nm was blocked using an appropriate optical filter. Furthermore, the apparatus was adjusted so that the intensity of the radiation was approximately equal to about 1000 W / m 2 ).
Contacts were made on the gold layer and the SnO 2 layer, and both contacts were connected to a potentiostat while the sample was irradiated. The sample using the sensitizing dye S-1 without applying an external voltage produced a current of about 90 nA, while the sample using the dye C-18 of the present invention produced a current of about 190 nA. In both samples, the current disappeared if not irradiated.

[実験12]
特開2000−90989号公報記載の実施例1と同様に作成したタンデムセルにおいても、比較色素S−1を使用した場合と比較して、本発明の色素C−18を用いた場合は変換効率が2〜3%高いことが確認できた。
[Experiment 12]
Also in the tandem cell prepared in the same manner as in Example 1 described in JP-A-2000-90989, the conversion efficiency is higher when the dye C-18 of the present invention is used than when the comparative dye S-1 is used. Was confirmed to be 2 to 3% higher.

[実験13]
チタンイソプロポキシド125mlを0.1Mの硝酸水溶液(キシダ化学株式会社製)750mlに滴下し、80℃で8時間加熱して、加水分解反応をさせることにより、ゾル液を調製した。得られたゾル液をチタン製オートクレーブにて250℃で15時間保持し、粒子成長させ、その後、超音波分散を30分間行うことにより、平均一次粒径20nmの酸化チタン粒子を含むコロイド溶液を得た。
[Experiment 13]
A sol solution was prepared by dropping 125 ml of titanium isopropoxide into 750 ml of a 0.1 M nitric acid aqueous solution (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) and heating at 80 ° C. for 8 hours to cause a hydrolysis reaction. The obtained sol solution is kept at 250 ° C. for 15 hours in a titanium autoclave for particle growth, and then subjected to ultrasonic dispersion for 30 minutes to obtain a colloidal solution containing titanium oxide particles having an average primary particle size of 20 nm. It was.

得られた酸化チタン粒子を含むコロイド溶液を、エバポレーターにて、酸化チタンが10質量%の濃度になるまでゆっくりと濃縮した後、ポリエチレングレコール(キシダ化学株式会社製、重量平均分子量:200000)を酸化チタンに対する質量比で40%添加し、攪拌することにより、酸化チタン粒子が分散した懸濁液を得た。   The colloidal solution containing the titanium oxide particles obtained was slowly concentrated with an evaporator until the titanium oxide concentration was 10% by mass, and then polyethylene glycol (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., weight average molecular weight: 200000) was added. By adding 40% by mass with respect to titanium oxide and stirring, a suspension in which titanium oxide particles were dispersed was obtained.

透明導電膜2としてSnO膜を形成したガラス基板1の透明導電膜2側に、調製した酸化チタン懸濁液をドクターブレード法で塗布し、面積10mm×10mm程度の塗膜を得た。この塗膜を120℃で30分間予備乾燥し、さらに酸素雰囲気下、500℃で30分間焼成し、第1層多孔質光電変換層4の第1層多孔質半導体層となる、膜厚が10μm程度の酸化チタン膜を形成した。 The prepared titanium oxide suspension was applied by the doctor blade method to the transparent conductive film 2 side of the glass substrate 1 on which the SnO 2 film was formed as the transparent conductive film 2 to obtain a coating film having an area of about 10 mm × 10 mm. This coating film is pre-dried at 120 ° C. for 30 minutes, and further baked at 500 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere to become the first porous semiconductor layer of the first porous photoelectric conversion layer 4. The film thickness is 10 μm. About a titanium oxide film was formed.

次に、市販の酸化チタン微粒子(テイカ社製、製品名:TITANIX
JA−1、粒径約180nm)4.0gと酸化マグネシウム粉末(キシダ化学株式会社製)0.4gを蒸留水20mLに入れ、塩酸でpH=1に調整した。さらに、ジルコニアビーズを加え、この混合溶液をペイントシェイカーで8時間分散処理した。その後、ポリエチレングレコール(キシダ化学株式会社製、重量平均分子量:200000)を酸化チタンに対する質量比で40%添加し、攪拌することにより、酸化チタン粒子が分散した懸濁液を得た。
Next, commercially available titanium oxide fine particles (manufactured by Teika, product name: TITANIX
JA-1, 4.0 g of particle size) and 0.4 g of magnesium oxide powder (Kishida Chemical Co., Ltd.) were placed in 20 mL of distilled water and adjusted to pH = 1 with hydrochloric acid. Further, zirconia beads were added, and this mixed solution was subjected to a dispersion treatment with a paint shaker for 8 hours. Thereafter, 40% of polyethylene glycol (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., weight average molecular weight: 200000) was added in a mass ratio to titanium oxide and stirred to obtain a suspension in which titanium oxide particles were dispersed.

第1層多孔質半導体層の酸化チタン膜を形成したガラス基板1の第1層多孔質半導体層上に、調製した酸化チタン懸濁液をドクターブレード法で塗布し、塗膜を得た。この塗膜を80℃で20分間予備乾燥し、さらに酸素雰囲気下、約500℃で60分間焼成し、第2層多孔質光電変換層5の第2層多孔質半導体層となる、膜厚が22μm程度の酸化チタン膜1を形成した。多孔質半導体層のへイズ率を測定したところ、84%であった。   On the first porous semiconductor layer of the glass substrate 1 on which the titanium oxide film of the first porous semiconductor layer was formed, the prepared titanium oxide suspension was applied by a doctor blade method to obtain a coating film. This coating film is pre-dried at 80 ° C. for 20 minutes, and further baked at about 500 ° C. for 60 minutes in an oxygen atmosphere to form the second porous semiconductor layer of the second porous photoelectric conversion layer 5. A titanium oxide film 1 having a thickness of about 22 μm was formed. When the haze ratio of the porous semiconductor layer was measured, it was 84%.

吸収スペクトルにおける最大感度吸収波長領域を短波長側に有する色素(第1色素)として、下記のメロシアニン系色素S−2をエタノールに溶解して、濃度3×10−4mol/Lの第1色素の吸着用色素溶液を調製した。 As a dye having a maximum sensitivity absorption wavelength region in the absorption spectrum (first dye) on the short wavelength side, the following merocyanine dye S-2 is dissolved in ethanol to obtain a first dye having a concentration of 3 × 10 −4 mol / L. A dye solution for adsorption was prepared.

Figure 0005620316
Figure 0005620316

透明導電膜2と多孔質半導体層3を具備したガラス基板1を、約50℃に加温した第1色素の吸着用色素溶液に10分間浸漬させて、多孔質半導体層3に第1色素を吸着させた。その後、ガラス基板1を無水エタノールで数回洗浄し、約60℃で約20分間乾燥させた。次いで、ガラス基板1を0.5N-塩酸に約10分間浸漬させ、その後エタノールで洗浄して、第2層多孔質半導体層に吸着された過剰の第1色素を除去した。さらに、ガラス基板1を約60℃で約20分間乾燥させた。   The glass substrate 1 provided with the transparent conductive film 2 and the porous semiconductor layer 3 is immersed in a dye solution for adsorption of the first dye heated to about 50 ° C. for 10 minutes, and the first dye is applied to the porous semiconductor layer 3. Adsorbed. Thereafter, the glass substrate 1 was washed several times with absolute ethanol and dried at about 60 ° C. for about 20 minutes. Next, the glass substrate 1 was immersed in 0.5N hydrochloric acid for about 10 minutes, and then washed with ethanol to remove excess first dye adsorbed on the second porous semiconductor layer. Further, the glass substrate 1 was dried at about 60 ° C. for about 20 minutes.

次に、吸収スペクトルにおける最大感度吸収波長領域を長波長側に有する色素(第2色素)として、本発明の色素A−10、A−36又は比較色素S−1をエタノールに溶解して、それぞれ、濃度3×10−4mol/Lの第2色素の吸着用色素溶液を調製した。 Next, as the dye having the maximum sensitivity absorption wavelength region in the absorption spectrum on the long wavelength side (second dye), the dye A-10, A-36 of the present invention or the comparative dye S-1 is dissolved in ethanol, A dye solution for adsorption of the second dye having a concentration of 3 × 10 −4 mol / L was prepared.

透明導電膜2と多孔質半導体層3を具備したガラス基板1を、室温、常圧で第2色素の吸着用色素溶液に15分間浸漬させて、多孔質半導体層3に第2色素を吸着させた。その後、ガラス基板1を無水エタノールで数回洗浄し、約60℃で約20分間乾燥させた。ここで多孔質半導体層のへイズ率を測定したところ、82%(S−1を使用した場合)、83%(本発明の色素A−10を使用した場合)であった。   The glass substrate 1 having the transparent conductive film 2 and the porous semiconductor layer 3 is immersed in a dye solution for adsorbing the second dye at room temperature and normal pressure for 15 minutes so that the second dye is adsorbed on the porous semiconductor layer 3. It was. Thereafter, the glass substrate 1 was washed several times with absolute ethanol and dried at about 60 ° C. for about 20 minutes. Here, when the haze ratio of the porous semiconductor layer was measured, they were 82% (when S-1 was used) and 83% (when the dye A-10 of the present invention was used).

次に、3−メトキシプロピオニトリル溶媒に、ジメチルプロピルイミダゾリウムヨージドが濃度0.5mol/L、ヨウ化リチウムが濃度0.1mol/L、ヨウ素が濃度0.05mol/Lになるように溶解させて、酸化還元性電解液を調製した。第1色素と第2色素を吸着させた多孔質半導体層3を具備したガラス基板1の多孔質半導体層3側と、対向電極層8として白金を具備したITOガラスからなる対極側支持体20の白金側とが対向するように設置し、その間に調製した酸化還元性電解液を注入し、周囲をエポキシ系樹脂の封止材9により封止して、光電気化学電池を完成した。   Next, dimethylpropylimidazolium iodide is dissolved in 3-methoxypropionitrile solvent so that the concentration is 0.5 mol / L, lithium iodide is 0.1 mol / L, and iodine is 0.05 mol / L. Thus, a redox electrolyte solution was prepared. The porous semiconductor layer 3 side of the glass substrate 1 provided with the porous semiconductor layer 3 on which the first dye and the second dye are adsorbed, and the counter electrode side support 20 made of ITO glass provided with platinum as the counter electrode layer 8. The photoelectrochemical cell was completed by installing it so as to face the platinum side, injecting the prepared redox electrolyte and sealing the periphery with an epoxy resin sealing material 9.

また、第2層多孔質半導体層を第1多孔質半導体層と同じ層とする、すなわち第1多孔質半導体層を形成する酸化チタン懸濁液を用いて第2層多孔質半導体層を形成すること以外は、酸化チタン膜1と同様に酸化チタン膜2を作成し、これを用いて同様に、光電気化学電池を作製し、評価した。多孔質光電変換層のヘイズ率は17%(S−1を使用した場合)、18%(本発明の色素A−10を使用した場合)であった。   Further, the second porous semiconductor layer is made the same layer as the first porous semiconductor layer, that is, the second porous semiconductor layer is formed using a titanium oxide suspension that forms the first porous semiconductor layer. Except for this, a titanium oxide film 2 was prepared in the same manner as the titanium oxide film 1, and a photoelectrochemical cell was similarly prepared and evaluated using the titanium oxide film 2. The haze ratio of the porous photoelectric conversion layer was 17% (when S-1 was used) and 18% (when the dye A-10 of the present invention was used).

得られた光電気化学電池について、測定条件:AM 1.5(100mW/cm2)で評価した結果を表16に示した。光電変換効率は、3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価し、光電変換効率が2.5%以上のものを合格とした。

Figure 0005620316
本発明の色素を第2色素として用いた光電気化学電池は光電変換効率に優れ、この系でも有効であることがわかった。 The obtained photoelectrochemical cell was evaluated in measurement conditions: AM 1.5 (100 mW / cm 2). Photoelectric conversion efficiency is ◎ if it is 3.5% or more, ○ if it is 2.5% or more and less than 3.5%, △ if it is 2.0% or more and less than 2.5%, or less than 2.0% Were evaluated as x, and those with a photoelectric conversion efficiency of 2.5% or more were regarded as acceptable.
Figure 0005620316
The photoelectrochemical cell using the dye of the present invention as the second dye was excellent in photoelectric conversion efficiency, and was found to be effective even in this system.

[実験14]
市販の酸化チタン粒子(テイカ株式会社製、平均粒径20nm)4.0gとジエチレングリコールモノメチルエーテル20mlとを、硬質ガラスビーズを使用してペイントシェイカーにより6時間分散させて酸化チタン懸濁液を作成した。次いで、この酸化チタン懸濁液を、ドクターブレードを用いて、予め酸化スズ導電層を付着させたガラス板(電極層)に塗布し、100℃で30分予備乾燥した後、電気炉で500℃で40分間焼成し、ガラス板上に酸化チタン膜(半導体材料)を形成した。これとは別に、表17に示す本発明の色素又は比較色素をエタノールに溶解して、色素溶液を得た。
[Experiment 14]
Titanium oxide suspension was prepared by dispersing 4.0 g of commercially available titanium oxide particles (manufactured by Teika Co., Ltd., average particle size 20 nm) and 20 ml of diethylene glycol monomethyl ether for 6 hours with a paint shaker using hard glass beads. . Next, this titanium oxide suspension was applied to a glass plate (electrode layer) to which a tin oxide conductive layer had been previously attached using a doctor blade, pre-dried at 100 ° C. for 30 minutes, and then heated to 500 ° C. in an electric furnace. Was baked for 40 minutes to form a titanium oxide film (semiconductor material) on the glass plate. Separately, the dye of the present invention shown in Table 17 or the comparative dye was dissolved in ethanol to obtain a dye solution.

この色素溶液の濃度はいずれも5×10-4mol/Lとした。次に、この溶液中に、膜状の酸化チタンが形成された前記のガラス板を入れ、40℃で40分間色素吸着を行った後、乾燥することにより、ガラス板上に半導体材料及び光増感色素からなる光電変換層を形成した(試料A)。前記試料Aの光電変換層上に、ホール輸送材料としてのポリビニルカルバゾール(重量平均分子量3,000)のトルエン溶液(1%)を塗布して、減圧乾燥してホール輸送層を形成した(試料B)。分子間電荷移動錯体としてのエチルカルバゾール1.95g及び5−ニトロナフトキノン2.03gを100mLアセトンに溶解して、得られた溶液を試料Bのホール輸送層上に繰り返し塗布して伝導層を形成した。次いで、伝導層上に金電極(対電極)を蒸着して光電変換素子を得た(試料C)。得られた光電変換素子(試料C)にソーラーシミュレーターで100W/mの強度の光を照射した。結果を表17に示した。変換効率は、1.5%以上のものを◎、1.0%以上1.5%未満のものを○、0.5%以上1.0%未満のものを△、0.5%未満のものを×として評価し、変換効率が1.0%以上のものを合格とした。

Figure 0005620316
本発明の色素を用いた光電変換素子は、この系でも光電変換効率に優れることがわかった。 The concentration of this dye solution was 5 × 10 −4 mol / L. Next, the glass plate on which the film-like titanium oxide is formed is placed in this solution, dye adsorption is performed at 40 ° C. for 40 minutes, and then drying is performed, so that the semiconductor material and the photoamplifier are placed on the glass plate. A photoelectric conversion layer made of a dye-sensitive dye was formed (Sample A). On the photoelectric conversion layer of Sample A, a toluene solution (1%) of polyvinylcarbazole (weight average molecular weight 3,000) as a hole transport material was applied and dried under reduced pressure to form a hole transport layer (Sample B). ). 1.95 g of ethyl carbazole as an intermolecular charge transfer complex and 2.03 g of 5-nitronaphthoquinone were dissolved in 100 mL acetone, and the obtained solution was repeatedly applied on the hole transport layer of Sample B to form a conductive layer. . Next, a gold electrode (counter electrode) was deposited on the conductive layer to obtain a photoelectric conversion element (Sample C). The obtained photoelectric conversion element (sample C) was irradiated with light having an intensity of 100 W / m 2 using a solar simulator. The results are shown in Table 17. Conversion efficiency is 1.5% or more for ◎, 1.0% or more and less than 1.5% for ○, 0.5% or more and less than 1.0% for Δ, and less than 0.5%. Things were evaluated as x, and those with a conversion efficiency of 1.0% or more were regarded as acceptable.
Figure 0005620316
It has been found that the photoelectric conversion element using the dye of the present invention is excellent in photoelectric conversion efficiency even in this system.

[実験15]
(1)第1光電変換層の形成
市販の酸化チタン粒子(テイカ株式会社製、平均粒径30nm)4.0gとジエチレングリコールモノメチルエーテル20mLを硬質ガラスビーズを使用し、ペイントシェイカーにより6時間分散させ、酸化チタン懸濁液を作成した。次いで、この酸化チタン懸濁液をドクターブレードを用いて、予め酸化スズ導電層が付着されたガラス板に塗布し、100℃で30分予備乾燥した後、電気炉で500℃で40分間焼成し、酸化チタン膜を得た。
これとは別に、前記のRu−1をエタノールに溶解した。この色素の濃度は3×10−4mol/Lとした。次に、この溶液中に膜状の酸化チタンを形成した前記のガラス板を入れ、60℃で720分間色素吸着を行ってから乾燥し、本発明の第1光電変換層(試料A)を得た。
[Experiment 15]
(1) Formation of first photoelectric conversion layer
Commercial titanium oxide particles (manufactured by Teika Co., Ltd., average particle size 30 nm) 4.0 g and diethylene glycol monomethyl ether 20 mL were dispersed using a hard glass bead for 6 hours with a paint shaker to prepare a titanium oxide suspension. Next, this titanium oxide suspension was applied to a glass plate to which a tin oxide conductive layer had been previously attached using a doctor blade, preliminarily dried at 100 ° C. for 30 minutes, and then baked at 500 ° C. for 40 minutes. A titanium oxide film was obtained.
Separately from this, the aforementioned Ru-1 was dissolved in ethanol. The concentration of this dye was 3 × 10 −4 mol / L. Next, the glass plate on which film-like titanium oxide is formed is put in this solution, and after dye adsorption at 720 minutes at 60 ° C., drying is performed to obtain the first photoelectric conversion layer (sample A) of the present invention. It was.

(2)第2光電変換層の形成
市販の酸化ニッケル粒子(キシダ化学、平均粒径100nm)4.0gとジエチレングリコールモノメチルエーテル20mlをガラスビーズを使用しペイントシェイカーで8時間分散させ酸化ニッケル懸濁液とした。次いで、この酸化チタン懸濁液をドクターブレードを用いて、酸化スズ導電層が付着されたガラス板に塗布し、100℃で30分予備乾燥した後、300℃で30分間焼成し、酸化ニッケル膜を得た。
これとは別に、表18に記載された第2色素として、本発明の色素A−1、E−7、A−36又は比較色素S−1をジメチルスルホキシドに溶解して、第2色素溶液を得た。これらの色素溶液の濃度は、いずれも、1×10−4mol/Lであった。次に、この溶液中に膜状の酸化チタンを形成した前記のガラス板を入れ、40℃で70分間色素吸着を行ってから乾燥し、本発明の第2光電変換層(試料B)を得た。
(2) Formation of second photoelectric conversion layer
Commercially available nickel oxide particles (Kishida Kagaku, average particle size 100 nm) 4.0 g and diethylene glycol monomethyl ether 20 ml were dispersed with a paint shaker for 8 hours using glass beads to obtain a nickel oxide suspension. Next, this titanium oxide suspension was applied to a glass plate to which a tin oxide conductive layer was adhered using a doctor blade, pre-dried at 100 ° C. for 30 minutes, and then baked at 300 ° C. for 30 minutes. Got.
Separately, as the second dye described in Table 18, the dye A-1, E-7, A-36 or comparative dye S-1 of the present invention is dissolved in dimethyl sulfoxide, and a second dye solution is prepared. Obtained. The concentrations of these dye solutions were all 1 × 10 −4 mol / L. Next, the glass plate on which the film-like titanium oxide is formed is put in this solution, and dye adsorption is performed at 40 ° C. for 70 minutes, followed by drying to obtain the second photoelectric conversion layer (sample B) of the present invention. It was.

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

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

得られた光電変換素子(試料C、及びD)にソーラーシミュレーターで1000W/mの強度の光を照射した。光電変換が、6.5%以上のものを◎、6.0%以上6.5%未満のものを○、5.0%以上6.0%未満のものを△、5.0%未満のものを×として評価し、光電変換効率が6.0%以上のものを合格とした。 The obtained photoelectric conversion elements (samples C and D) were irradiated with light having an intensity of 1000 W / m 2 using a solar simulator. Photoelectric conversion of 6.5% or more is ◎, 6.0% or more and less than 6.5% ○, 5.0% or more and less than 6.0% Δ, less than 5.0% A thing was evaluated as x, and a photoelectric conversion efficiency of 6.0% or more was regarded as acceptable.

Figure 0005620316
本発明の色素を第2色素として用いた系でも光電変換効率に優れた光電変換素子を得られることがわかった。
Figure 0005620316
It was found that a photoelectric conversion element having excellent photoelectric conversion efficiency can be obtained even in a system using the dye of the present invention as the second dye.

[実験16]
高分子電解質を用いて、光電変換素子を作製し、その性能について評価した。
酸化チタン膜を作製する塗液は、市販の酸化チタン粒子(テイカ株式会社社製、商品名AMT−600、アナターゼ型結晶、平均粒径30nm、比表面積50m/g)4.0gとジエチレングリコールモノメチルエーテル20mLとをガラスビーズを使用し、ペイントシェイカーで7時間分散させ、酸化チタン懸濁液を調製した。この酸化チタン懸濁液をドクターブレードを用いて、11μm程度の膜厚、縦10mm、横10mm程度の面積で、SnOを透明導電膜としてガラス基板1上に作製された基板上に、透明導電膜側に塗布し、100℃で30分間予備乾燥した後、460℃で40分間酸素下で焼成し、その結果、膜厚が8μm程度の酸化チタン膜Aを作製した。
[Experiment 16]
Using a polymer electrolyte, a photoelectric conversion element was produced and evaluated for its performance.
The coating liquid for producing the titanium oxide film was 4.0 g of commercially available titanium oxide particles (manufactured by Teika Co., Ltd., trade name AMT-600, anatase type crystal, average particle size 30 nm, specific surface area 50 m 2 / g) and diethylene glycol monomethyl. 20 mL of ether was dispersed with a paint shaker for 7 hours using glass beads to prepare a titanium oxide suspension. Using a doctor blade, this titanium oxide suspension was formed on a glass substrate 1 with SnO 2 as a transparent conductive film having a film thickness of about 11 μm, an area of about 10 mm in length, and about 10 mm in width. The film was applied to the film side, preliminarily dried at 100 ° C. for 30 minutes, and then baked under oxygen at 460 ° C. for 40 minutes. As a result, a titanium oxide film A having a thickness of about 8 μm was produced.

次に本発明の色素F−22、A−36又は比較色素S−1を無水エタノールに濃度3×10−4mol/Lで溶解させ吸着用色素溶液を作製した。この吸着用色素溶液を上述で得られた酸化チタン膜と透明導電膜を具備した透明基板を容器にそれぞれ入れ、約4時間浸透させることにより色素を吸着させた。その後、無水エタノールで数回洗浄し約60℃で約20分間乾燥させた。
次に、下記一般式で表されるモノマー単位のうち、Rをメチル基、Aを8個のポリエチレンオキサイド基と2個のポリプロピレンオキサイド基と中心核としてブタンテトライル基により構成される単量体を準備した。ここで、nは2〜4の整数である。

Figure 0005620316
この単量体をプロピレンカーボネート(以下、PCと記載する)に20質量%の濃度で溶解させ、また、熱重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)をモノマー単位に対して1質量%の濃度で溶解させ、単量体溶液を作製した。
この単量体溶液を、以下の手順で、上述の酸化チタン膜に含浸させた。真空容器内にビーカー等の容器を設置し、その中に透明導電膜を具備した透明基板上の酸化チタン膜Aを入れ、ロータリーポンプで約10分間真空引きした。真空容器内を真空状態に保ちながら上記の単量体溶液をビーカー内に注入し、約15分間含浸させ酸化チタン中に単量体溶液を十分に染み込ませた。ポリエチレン製セパレーター、PETフィルムと押さえ板を設置し冶具にて固定した。その後、約85℃で30分間加熱することにより、熱重合させ高分子化合物を作製した。 Next, the dye F-22, A-36 of the present invention or the comparative dye S-1 was dissolved in absolute ethanol at a concentration of 3 × 10 −4 mol / L to prepare a dye solution for adsorption. The dye solution for adsorption was adsorbed by putting the transparent substrate provided with the titanium oxide film and the transparent conductive film obtained above into a container and allowing it to penetrate for about 4 hours. Thereafter, it was washed several times with absolute ethanol and dried at about 60 ° C. for about 20 minutes.
Next, among the monomer units represented by the following general formula, a monomer composed of R as a methyl group, A as eight polyethylene oxide groups, two polypropylene oxide groups, and a butanetetrayl group as a central core Prepared. Here, n is an integer of 2-4.
Figure 0005620316
This monomer is dissolved in propylene carbonate (hereinafter referred to as PC) at a concentration of 20% by mass, and azobisisobutyronitrile (AIBN) as a thermal polymerization initiator is 1% by mass with respect to the monomer unit. A monomer solution was prepared by dissolving at a concentration of 2%.
The monomer solution was impregnated with the above titanium oxide film by the following procedure. A container such as a beaker was placed in the vacuum container, and the titanium oxide film A on the transparent substrate provided with the transparent conductive film was placed therein, and was evacuated with a rotary pump for about 10 minutes. The above monomer solution was poured into a beaker while keeping the inside of the vacuum vessel in a vacuum state, and impregnated for about 15 minutes to sufficiently soak the monomer solution in titanium oxide. A polyethylene separator, a PET film and a pressing plate were installed and fixed with a jig. Then, it heated and polymerized by heating at about 85 degreeC for 30 minutes, and the high molecular compound was produced.

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

その後、白金膜を具備した導電性基板を設置し、エポキシ系の封止剤にて周囲を封止し素子Aを作成した。
また、酸化チタン膜Aを色素吸着後、上記の単量体処理を行わずに、PCを溶媒として濃度0.5mol/Lのヨウ化リチウムと濃度0.05mol/Lのヨウ素を溶解させて作製した酸化還元電解液をそのまま対極との間に注入して封止して素子Bを作製した。素子A、Bを用いて、ソーラーシミュレーターで1000W/mの強度の光を照射した。結果を表19に示した。光電変換効率は、3.5%以上のものを◎、2.5%以上3.5%未満のものを○、2.0%以上2.5%未満のものを△、2.0%未満のものを×として評価し、光電変換効率が2.5%以上のものを合格とした。

Figure 0005620316
本発明の色素を用いて作製した光電変換素子は、素子Aでも、素子Bでも、光電変換効率に優れ、この系でも有効であることがわかった。 Then, the electroconductive board | substrate which comprised the platinum film | membrane was installed, the periphery was sealed with the epoxy-type sealing agent, and the element A was created.
In addition, after the dye adsorption of the titanium oxide film A, the above-described monomer treatment is not performed, and lithium iodide with a concentration of 0.5 mol / L and iodine with a concentration of 0.05 mol / L are dissolved using PC as a solvent. The oxidized redox electrolyte solution was injected as it was between the counter electrode and sealed to prepare an element B. Using the elements A and B, light having an intensity of 1000 W / m 2 was irradiated with a solar simulator. The results are shown in Table 19. Photoelectric conversion efficiency is ◎ if it is 3.5% or more, ○ if it is 2.5% or more and less than 3.5%, △ if it is 2.0% or more and less than 2.5%, or less than 2.0% Were evaluated as x, and those with a photoelectric conversion efficiency of 2.5% or more were regarded as acceptable.
Figure 0005620316
It was found that the photoelectric conversion element produced using the dye of the present invention is excellent in photoelectric conversion efficiency in both the element A and the element B and is effective in this system.

[実験17]
(光電変換素子の作製)
図1に示す光電変換素子を以下のようにして作製した。
ガラス基板上に、透明導電膜としてフッ素をドープした酸化スズをスパッタリングにより形成し、これをレーザーでスクライブして、透明導電膜を2つの部分に分割した。
次に、水とアセトニトリルの容量比4:1からなる混合溶媒100mLにアナターゼ型酸化チタン(日本アエロジル社製のP−25(商品名))を32g配合し、自転/公転併用式のミキシングコンディショナーを使用して均一に分散、混合し、半導体微粒子分散液を得た。この分散液を透明導電膜に塗布し、500℃で加熱して受光電極を作製した。
その後、同様にシリカ粒子とルチル型酸化チタンとを40:60(質量比)で含有する分散液を作製し、この分散液を前記の受光電極に塗布し、500℃で加熱して絶縁性多孔体を形成した。次いで対極として炭素電極を形成した。
次に、下記の表20に記載された増感色素(複数混合または単独)のエタノール溶液に、上記の絶縁性多孔体が形成されたガラス基板を1時間浸漬した。増感色素の染着したガラスを4−tert−ブチルピリジンの10%エタノール溶液に30分間浸漬した後、エタノールで洗浄し自然乾燥させた。このようにして得られる感光層の厚さは10μmであり、半導体微粒子の塗布量は20g/mであった。電解液は、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム(0.5mol/L)、ヨウ素(0.1mol/L)のメトキシプロピオニトリル溶液を用いた。
[Experiment 17]
(Preparation of photoelectric conversion element)
The photoelectric conversion element shown in FIG. 1 was produced as follows.
On the glass substrate, tin oxide doped with fluorine was formed as a transparent conductive film by sputtering, and this was scribed with a laser to divide the transparent conductive film into two parts.
Next, 32 g of anatase-type titanium oxide (P-25 (trade name) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) is mixed with 100 mL of a mixed solvent having a volume ratio of water and acetonitrile of 4: 1, and a rotating / revolving mixing conditioner is prepared. The resulting mixture was uniformly dispersed and mixed to obtain a semiconductor fine particle dispersion. This dispersion was applied to a transparent conductive film and heated at 500 ° C. to produce a light receiving electrode.
Thereafter, similarly, a dispersion containing 40:60 (mass ratio) of silica particles and rutile-type titanium oxide is prepared, and this dispersion is applied to the light receiving electrode and heated at 500 ° C. to form an insulating porous material. Formed body. Next, a carbon electrode was formed as a counter electrode.
Next, the glass substrate on which the above-mentioned insulating porous body was formed was immersed in an ethanol solution of a sensitizing dye (mixed or single) described in Table 20 below for 1 hour. The glass dyed with the sensitizing dye was immersed in a 10% ethanol solution of 4-tert-butylpyridine for 30 minutes, then washed with ethanol and naturally dried. The thickness of the photosensitive layer thus obtained was 10 μm, and the coating amount of semiconductor fine particles was 20 g / m 2 . As the electrolytic solution, a methoxypropionitrile solution of dimethylpropylimidazolium iodide (0.5 mol / L) and iodine (0.1 mol / L) was used.

(光電変換効率の測定)
500Wのキセノンランプ(ウシオ製)の光をAM1.5Gフィルター(Oriel社製)およびシャープカットフィルター(KenkoL−42、商品名)を通すことにより紫外線を含まない模擬太陽光を発生させた。この光の強度は89mW/cmであった。作製した光電変換素子にこの光を照射し、発生した電気を電流電圧測定装置(ケースレー238型、商品名)にて測定した。これにより求められた光電気化学電池の変換効率を測定した結果を下記の表20に示した。光電変換効率が7.5%以上のものを◎、7.3%以上7.5%未満のものを○、7.1%以上7.3%未満のものを△、7.1%未満のものを×として評価し、変換効率が7.3%以上のものを合格とした。
(Measurement of photoelectric conversion efficiency)
Simulated sunlight containing no ultraviolet rays was generated by passing the light of a 500 W xenon lamp (manufactured by Ushio) through an AM1.5G filter (manufactured by Oriel) and a sharp cut filter (KenkoL-42, trade name). The intensity of this light was 89 mW / cm 2 . The produced photoelectric conversion element was irradiated with this light, and the generated electricity was measured with a current-voltage measuring device (Caseley 238 type, trade name). The results obtained by measuring the conversion efficiency of the photoelectrochemical cell thus obtained are shown in Table 20 below. Photoelectric conversion efficiency of 7.5% or more is ◎, 7.3% to less than 7.5% is ◯, 7.1% to less than 7.3% is △, less than 7.1% A product was evaluated as x, and a product having a conversion efficiency of 7.3% or more was regarded as acceptable.

Figure 0005620316
本発明の色素を用いて作製された光電変換素子は、表20に示されているように、一般式(1)で表される本発明の色素と、一般式(6)で表される色素を組み合わせた場合は、変換効率は7.5%以上と高い値を示した。これに対して、比較例では、変換効率は7.3%未満と不十分であった。
Figure 0005620316
As shown in Table 20, the photoelectric conversion element produced using the dye of the present invention has the dye of the present invention represented by the general formula (1) and the dye represented by the general formula (6). When combined, the conversion efficiency showed a high value of 7.5% or more. On the other hand, in the comparative example, the conversion efficiency was insufficient at less than 7.3%.

1 導電性支持体
2 感光体層
21 色素
22 半導体微粒子
3 電荷移動体層
4 対極
5 受光電極
6 回路
10 光電変換素子
100 光電気化学電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive support body 2 Photoconductor layer 21 Dye 22 Semiconductor fine particle 3 Charge transfer body layer 4 Counter electrode 5 Photosensitive electrode 6 Circuit 10 Photoelectric conversion element 100 Photoelectrochemical cell

Claims (13)

なくとも下記一般式(1)で表される化合物からなる色素と、半導体微粒子とを有する感光体層を具備することを特徴とする光電変換素子。
Figure 0005620316
[一般式(1)において、Qは、4価のベンゼンまたはナフタレンし、X およびはそれぞれ独立に硫黄原子またはC(R)Rを表す。ここでR およびはそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基を表す。RおよびR’はそれぞれ独立に脂肪族基を表す。P およびはそれぞれ独立に、下記一般式(3−1)のP30−1 または下記一般式(3−2)のP30−2で表されるのに必要な非金属原子群を表し、PとPは異なる構造を表す。Wは電荷を中和させるのに必要な場合の対イオンを表す
記一般式(3−1)および(3−2)において、P30−1 またはP30−2は、末端の炭素であるC*31で、上記一般式(1)のC*1 および/またはC*2と炭素−炭素二重結合により結合している。]
Figure 0005620316
Figure 0005620316
[一般式(3−1および(3−2)において、AおよびBはベンゼン環またはナフタレン環を表す。 31 およびV31’は水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基、p−アミノフェニル基、5−カルボキシ基、6−カルボキシ基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基、5−ホスホリル基またはこれらの塩を表す。n31およびn31’は1以上の整数を表す。n31が2以上のときは、V31は同じでも異なっていてもよく、n31’が2以上のときは、V31’は同じでも異なっていてもよい。
31 またはV31’は互いに連結して環を形成していてもよい。P またはPの置換基であるV 31 およびV31’の少なくとも1つは、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基およびp−アミノフェニル基から選択されるHammett則におけるσp値が負の置換基を表す。R34 およびR34’は酸素原子または下記一般式(4−1)〜(4−3)で表される基を表す。
31 およびY31’は硫黄原子またはC(R)Rを表す。R およびは、水素原子、脂肪族基、芳香族基、または炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、同じでも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
31 およびR31’は脂肪族基、芳香族基、または炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、置換基を有していてもよい。
32、R32’ 、R 33 および33 それぞれ独立に、水素原子または脂肪族基を表し、置換基を有していてもよい。]
Figure 0005620316
[一般式(4−1)〜(4−3)において、Raは水素原子たは脂肪族基を表す。
A dye comprising a compound represented by the following general formula (1) even without low, the photoelectric conversion device characterized by comprising a photoconductive layer and a semiconductor particle.
Figure 0005620316
[In one general formula (1), Q is to display the tetravalent benzene or naphthalene, X 1 and X 2 is sulfur atom frames other independently represent a C (R 1) R 2. Here, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. R and R ′ each independently represents an aliphatic group . P 1 and P 2 are each independently a non-metallic atoms necessary or P 30-1 below following general formula (3-1) is represented by P 30-2 of the following general formula (3-2) Represents a group, P 1 and P 2 represent different structures. W 1 represents a counter ion as necessary to neutralize the charge .
In lower following general formula (3-1) and (3-2), P 30-1 or P 30-2 is a C * 31 is the terminal carbons, the general formula (1) C * 1 and / or C * 2 and carbon - are linked by carbon-carbon double bond. ]
Figure 0005620316
Figure 0005620316
[In one general formula (3-1) and (3-2), A and B represents a benzene ring or a naphthalene ring. V 31 and V 31 'is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkyloxy group, diphenylamino group, p- aminophenyl group, 5-carboxy, 6-carboxy group, 5-sulfonic acid, 5-phosphonyl group, It represents a 5-phosphoryl group or a salt thereof . n 31 and n31 'represents an integer of 1 or more. When n 31 is 2 or more, V 31 may be the same or different, and when n 31 ′ is 2 or more, V 31 ′ may be the same or different.
V 31 or V 31 'may have with each other to form a ring. P 1 or at least one of V 31 and V 31 Ru substituents der of P 2 'is an alkyl group, an alkyloxy group, .sigma.p in Hammett rule selected from a diphenylamino group and p- aminophenyl group The value represents a negative substituent. R 34 and R 34 'is to display the group represented by an oxygen atom or the following general formula (4-1) to (4-3).
Y 31 and Y 31 'is sulfur atom frames other represents a C (R 6) R 7. R 6 and R 7 are hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded through a carbon atom, may be the same or different, they may form a ring bonded to each other Good.
R 31 and R 31 'represents an aliphatic group, an aromatic group, or represents a heterocyclic group bonded through a carbon atom, which may have a substituent.
R 32, R 32 to ', R 33 and R 33' each independently represents a hydrogen atom or an aliphatic group, which may have a substituent. ]
Figure 0005620316
[In the general formula (4-1) ~ (4-3), Ra is was or hydrogen atom an aliphatic group. ]
記一般式(1)で表される化合物からなる色素が、5−カルボキシ基、6−カルボキシ基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基、5−ホスホリル基およびこれらの塩から選択される酸性基を有することを特徴とする請求項1記載の光電変換素子。 Dyes consisting of pre-Symbol compound represented by the general formula (1) is selected 5-carboxy, 6-carboxy group, 5-sulfonic acid, 5-phosphonyl group, a 5-phosphoryl group and salts thereof the photoelectric conversion device according to claim 1, characterized in that it comprises an acidic group. 記一般式(1)におけるV 31 およびV31’のいずれかがアルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基およびp−アミノフェニル基から選択されるHammett則におけるσp値が負の置換基を有し、他方が5−カルボキル基、6−カルボキシ基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基、5−ホスホリル基およびこれらの塩から選択される酸性基を有することを特徴とする請求項1または2記載の光電変換素子。 Before SL or an alkyl group of the general formula (1) Oyo V 31 that put the beauty V 31 ', an alkyl group, .sigma.p value in Hammett rule selected from a diphenylamino group and p- aminophenyl group is negative It has a substituent, and the other has an acidic group selected from 5-carboxyl group, 6-carboxy group, 5-sulfonic acid group, 5-phosphonyl group, 5-phosphoryl group and salts thereof claim 1 or photoelectric conversion device according to 2. 前記R34 またはR34’が、記一般式(4−1)〜(4−)で表されることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項記載の光電変換素子 Wherein R 34 or is R 34 ', before following general formula (4-1) to (4-3), characterized by being represented by claims 1 to 3 of any photoelectric conversion element according to item 1 . 前記R34 またはR34’が、下記一般式(5−1)または(5−2)で表されることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項記載の光電変換素子。
Figure 0005620316
Wherein R 34 or is R 34 ', the following general formula (5-1) or photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4, characterized by being represented by (5-2) .
Figure 0005620316
記R34 またはR34’が、酸素原子であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項記載の光電変換素子。 Before Symbol R 34 or is R 34 ', the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an oxygen atom. 記感光体層が、下記一般式(6)で表される化合物からなる色素を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項記載の光電変換素子。
z(LLm1(LLm2(X)m3・CI 一般式(6)
[一般式(6)において、Mzは金属原子を表し、LLは下記一般式(7)で表される2座または3座の配位子を表し、LLは下記一般式(8)で表される2座または3座の配位子を表す。Xはアシルオキシ基、アシルチオ基、チオアシルオキシ基、チオアシルチオ基、アシルアミノオキシ基、チオカルバメート基、ジチオカルバメート基、チオカルボネート基、ジチオカルボネート基、トリチオカルボネート基、アシル基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、イソシアネート基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基からなる群から選ばれた基で配位する1座または2座の配位子、またはハロゲン原子、カルボニル、ジアルキルケトン、1,3−ジケトン、カルボンアミド、チオカルボンアミドおよびチオ尿素からなる群より選ばれる1座または2座の配位子を表す。m1は0〜3の整数を表し、m1が2以上のとき、LLは同じでも異なっていてもよい。m2は1〜3の整数を表し、m2が2以上のとき、LLは同じでも異なっていてもよい。m3は0〜3の整数を表し、m3が2以上のとき、Xは同じでも異なっていてもよく、X同士が連結していてもよい。CIは、一般式(6)において電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。]
Figure 0005620316
[一般式(7)において、R51 およびR52はそれぞれ独立に酸性基または酸性基を有する基を表す。R53 およびR54はそれぞれ独立に置換基を表し、R55 およびR56はそれぞれ独立にアリール基またはヘテロ環基を表す。d1およびd2はそれぞれ0〜5の整数を表す。L およびLはそれぞれ独立に、エテニレン基および/またはエチニレン基からなる共役鎖を表す。a1およびa2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、a1が2以上のときR51は同じでも異なっていてもよく、a2が2以上のときR52は同じでも異なっていてもよい。b1およびb2はそれぞれ独立に0〜3の整数を表し、b1が2以上のときR53は同じでも異なっていてもよく、R53は互いに連結して環を形成してもよく、b2が2以上のときR54は同じでも異なっていてもよく、R54は互いに連結して環を形成してもよい。b1およびb2が共に1以上のとき、R53とR54が連結して環を形成してもよい。d3は0または1を表す。]
Figure 0005620316
[一般式(8)において、Za、ZbおよびZcはそれぞれ独立に、5員環または6員環を形成しうる非金属原子群を表し、cは0または1を表す。ただし、Za、ZbおよびZcが形成する環のうち少なくとも1つは酸性基を有する。]
Before SL photoconductor layer, the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a dye comprising a compound represented by the following general formula (6).
M z (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI General formula (6)
[In the general formula (6), Mz represents a metal atom, LL 1 is bidentate or represented by the following general formula (7) represents a tridentate ligand, LL 2 the following general formula (8) in bidentate or represented represents the tridentate ligand. X is an acyloxy group, an acylthio group, a thioacyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a thiocarbamate group, a dithiocarbamate group, a thiocarbonate group, a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, an acyl group, a thiocyanate group, isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, 1 seat or bidentate ligand coordinated with a group selected from the group consisting of an alkoxy group and an aryloxy group, or it represents a halogen atom, carbonyl, dialkyl ketone, 1,3-diketone, carbonamide, 1 seat or bidentate ligand selected from the group consisting of thio carboxylic amide and thiourea. m1 represents an integer of 0 to 3, and when m1 is 2 or more, LL 1 may be the same or different. m2 represents an integer of 1 to 3, when m2 is 2 or more, LL 2 may be the same or different. m3 represents an integer of 0 to 3, and when m3 is 2 or more, Xs may be the same or different, and Xs may be linked to each other. CI represents a counter ion when a counter ion is necessary to neutralize the charge in the general formula (6). ]
Figure 0005620316
[In one general formula (7), each of R 51 and R 52 independently or acidic group represents a group having an acidic group. R 53 and R 54 each independently represents a substituent, each R 55 and R 56 are independently or an aryl group or a heterocyclic group. d1 and d2 each represent an integer of 0 to 5. To L 1 and L 2 are each independently, an ethenylene group and / or represents a conjugated chain composed of ethynylene group. a1 and a2 each independently represents an integer of 0 to 3, a1 is or different and is R 51 when two or more same, R 52 when a2 is 2 or more may be the same or different . b1 and b2 each independently represents an integer of 0 to 3, b1 is or different and is R 53 when two or more same, R 53 may be linked with each other to form a ring, b2 When R is 2 or more, R 54 may be the same or different, and R 54 may be linked together to form a ring. b1 Oyo When beauty b2 are both 1 or more, may be connected to form a ring R 53 and R 54. d3 is 0 or represents 1. ]
Figure 0005620316
[In one general formula (8), Za, are each Zb and Zc independently, 5-membered ring or represents a non-metal atomic group which can form a 6-membered ring, c is 0 or represents 1. Provided that at least one of the rings Za, Zb and Zc is formed having an acid group. ]
記一般式(7)において、d1およびd2が1以上の整数であることを特徴とする請求項7に記載の光電変換素子。 Prior following general formula (7), the photoelectric conversion device according to claim 7, characterized in that d1 and d2 is an integer of 1 or more. 記R55 またはR56が、下記一般式(9−1)〜(9−7)のいずれかであることを特徴とする請求項7また8に記載の光電変換素子。
Figure 0005620316
[一般式(9−1)〜(9−7)中、R59、R63、R66、R69 およびR74は置換基を有してよいアルキル基、アルキニル基またはアリール基を表す。R57、R58、R60〜R62、R64、R、R65、R67、R68、R70〜R73、R75、R76 および78〜R81は各々独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、チオアルキル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、ヘテロ環基またはハロゲン原子を表す。R57とR58、R60〜R62 およびR64とR65、R67とR68、R70〜R73 およびR75とR76 およびR78〜R81は互いに環を形成していてもよい。同一特性基中に二つ存在するR77 およびR82は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはヘテロ環基を表す。
m1〜m6は各々1〜5の整数を表す。YおよびXは独立に、S、O、Se、TeまたはNR83を表し、R83は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。]
Before Symbol R 55 or R 56 is a photoelectric conversion device according to claim 7 or 8, characterized in that any one of the following formulas (9-1) - (9-7).
Figure 0005620316
[One general formula (9-1) in ~ (9-7), R 59, R 63, R 66, R 69 and R 74 may the alkyl group which may have a substituent, an alkynyl group or an aryl group Represents. R 57 , R 58 , R 60 to R 62 , R 64 , R h , R 65 , R 67 , R 68 , R 70 to R 73 , R 75 , R 76 and R 78 to R 81 are each independently hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, a thioalkyl group, an aryl group, an aryloxy group, an arylthio group, an amino group, also heterocyclic group represents a halogen atom. R 57 and R 58, R 60 ~R 62 and R 64 and R 65, R 67 and R 68, R 70 ~R 73 and R 75 and R 76 and R 78 to R 81 are each ring May be formed. R 77 and R 82 to present twice in the same characteristic group may be the same or different, represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or a heterocyclic group.
m1 to m6 each represents an integer of 1 to 5. Y and X are independently represents S, O, Se, and Te, or NR 83, R 83 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkenyl group, an aryl group or a heterocyclic group. ]
電性支持体上に、前記感光体層、電荷移動体層および対極をこの順序で積層した構造を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の光電変換素子。 The electrically conductive substrate, the photoconductive layer, the photoelectric conversion according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it has a structure obtained by laminating in this order beauty counter Oyo charge transport layer element. 記色素が前記半導体微粒子に吸着していることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 10 before Symbol dye is characterized in that adsorbed on the semiconductor fine particles. 求項1〜11のいずれか1項に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする光電気化学電池。 Photoelectrochemical cell characterized by comprising a photoelectric conversion device according to any one of Motomeko 1-11. なくとも下記一般式(1)で表される化合物からなる色素。
Figure 0005620316
[一般式(1)において、Qは、4価のベンゼンまたはナフタレンし、X およびはそれぞれ独立に硫黄原子またはC(R)Rを表す。ここでR およびはそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族基、芳香族基、炭素原子で結合するヘテロ環基を表す。RおよびR’はそれぞれ独立に脂肪族基を表す。P およびはそれぞれ独立に、下記一般式(3−1)のP30−1 または下記一般式(3−2)のP30−2で表されるのに必要な非金属原子群を表し、PとPは異なる構造を表す。Wは電荷を中和させるのに必要な場合の対イオンを表す
記一般式(3−1)および(3−2)において、P30−1 またはP30−2は、末端の炭素であるC*31で、上記一般式(1)のC*1 および/またはC*2と炭素−炭素二重結合により結合している。]
Figure 0005620316
Figure 0005620316
[一般式(3−1および(3−2)において、AおよびBはベンゼン環またはナフタレン環を表す。 31 およびV31’は水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基、p−アミノフェニル基、5−カルボキシ基、6−カルボキシ基、5−スルホン酸基、5−ホスホニル基、5−ホスホリル基またはこれらの塩を表す。n31およびn31’は1以上の整数を表す。n31が2以上のときは、V31は同じでも異なっていてもよく、n31’が2以上のときは、V31’は同じでも異なっていてもよい。
31 またはV31’は互いに連結して環を形成していてもよい。P またはPの置換基であるV 31 およびV31’の少なくとも1つは、アルキル基、アルキルオキシ基、ジフェニルアミノ基およびp−アミノフェニル基から選択されるHammett則におけるσp値が負の置換基を表す。R34 およびR34’は酸素原子または下記一般式(4−1)〜(4−3)で表される基を表す。
31 およびY31’は硫黄原子またはC(R)Rを表す。R およびは、水素原子、脂肪族基、芳香族基、または炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、同じでも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
31 およびR31’は脂肪族基、芳香族基、または炭素原子で結合するヘテロ環基を表し、置換基を有していてもよい。
32、R32’ 、R 33 および33 それぞれ独立に、水素原子または脂肪族基を表し、置換基を有していてもよい。]
Figure 0005620316
[一般式(4−1)〜(4−3)において、Raは水素原子たは脂肪族基を表す。
Even without low dye comprising a compound represented by the following general formula (1).
Figure 0005620316
[In one general formula (1), Q is to display the tetravalent benzene or naphthalene, X 1 and X 2 is sulfur atom frames other independently represent a C (R 1) R 2. Here, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom. R and R ′ each independently represents an aliphatic group . P 1 and P 2 are each independently a non-metallic atoms necessary or P 30-1 below following general formula (3-1) is represented by P 30-2 of the following general formula (3-2) Represents a group, P 1 and P 2 represent different structures. W 1 represents a counter ion as necessary to neutralize the charge .
In lower following general formula (3-1) and (3-2), P 30-1 or P 30-2 is a C * 31 is the terminal carbons, the general formula (1) C * 1 and / or C * 2 and carbon - are linked by carbon-carbon double bond. ]
Figure 0005620316
Figure 0005620316
[In one general formula (3-1) and (3-2), A and B represents a benzene ring or a naphthalene ring. V 31 and V 31 'is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkyloxy group, diphenylamino group, p- aminophenyl group, 5-carboxy, 6-carboxy group, 5-sulfonic acid, 5-phosphonyl group, It represents a 5-phosphoryl group or a salt thereof . n 31 and n31 'represents an integer of 1 or more. When n 31 is 2 or more, V 31 may be the same or different, and when n 31 ′ is 2 or more, V 31 ′ may be the same or different.
V 31 or V 31 'may have with each other to form a ring. P 1 or at least one of V 31 and V 31 Ru substituents der of P 2 'is an alkyl group, an alkyloxy group, .sigma.p in Hammett rule selected from a diphenylamino group and p- aminophenyl group The value represents a negative substituent. R 34 and R 34 'is to display the group represented by an oxygen atom or the following general formula (4-1) to (4-3).
Y 31 and Y 31 'is sulfur atom frames other represents a C (R 6) R 7. R 6 and R 7 are hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded through a carbon atom, may be the same or different, they may form a ring bonded to each other Good.
R 31 and R 31 'represents an aliphatic group, an aromatic group, or represents a heterocyclic group bonded through a carbon atom, which may have a substituent.
R 32, R 32 to ', R 33 and R 33' each independently represents a hydrogen atom or an aliphatic group, which may have a substituent. ]
Figure 0005620316
[In the general formula (4-1) ~ (4-3), Ra is was or hydrogen atom an aliphatic group. ]
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