JP5756772B2 - Photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell - Google Patents

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    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

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及び光電気化学電池に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell 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、光電気化学電池(例えば太陽電池)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, photoelectrochemical cells (for example, 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。特に、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。また、廉価な有機色素を増感剤として用いた光電変換素子が報告されている。
特許文献2には、特定の構造の色素を用いることにより、太陽光を有効に吸収して光電変換効率を向上させた光増感太陽電池が提案されている。
また、中心部であるコアと外殻部であるシェルとを有する多重構造酸化チタン微粒子のうち、コアとシェルの少なくとも一方にドーパントを含有させることにより、光電変換効率を向上させた光電池が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
本発明者らがこれらの特許文献に記載された色素と半導体微粒子を用いて光電変換素子を作製し、評価したところ、耐久性の点では十分でない場合があることがわかった。光電変換素子には、初期の変換効率が高く、使用後も変換効率の低下が少なく耐久性に優れることが必要とされるため、これらの特許文献記載の光電変換素子では十分とはいえない。
Patent Document 1 describes a dye-sensitized photoelectric conversion element using semiconductor fine particles sensitized with a ruthenium complex dye by applying this technique. In addition, a photoelectric conversion element using an inexpensive organic dye as a sensitizer has been reported.
Patent Document 2 proposes a photosensitized solar cell that effectively absorbs sunlight and improves photoelectric conversion efficiency by using a dye having a specific structure.
Also proposed is a photovoltaic cell in which photoelectric conversion efficiency is improved by incorporating a dopant into at least one of the core and shell of multi-layered titanium oxide fine particles having a core as a central part and a shell as an outer shell. (For example, refer to Patent Document 3).
When the present inventors produced and evaluated the photoelectric conversion element using the pigment | dye and semiconductor fine particle which were described in these patent documents, it turned out that durability may not be enough. The photoelectric conversion elements described in these patent documents are not sufficient because the photoelectric conversion elements are required to have high initial conversion efficiency, low conversion efficiency after use, and excellent durability.

米国特許第5463057号明細書US Pat. No. 5,463,057 特開2009-200028号公報JP 2009-200028 A 特開2004-10403号公報JP 2004-10403 A

本発明の課題は、光電変換効率が高く、さらに耐久性に優れた光電変換素子及び光電気化学電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell having high photoelectric conversion efficiency and excellent durability.

本発明者等は、様々な半導体微粒子と色素を用いて光電変換素子を作製し、光電変換効率と耐久性について鋭意検討した。その結果、半導体微粒子として異なるものを混合しただけでは耐久性を大きく向上させることはできず、また半導体微粒子として酸化スズに酸化アルミニウムや酸化マグネシウムをコートしたものを単に用いても、耐久性を向上させることが困難であることを見出した。
そこで本発明者等は半導体微粒子と色素について鋭意検討を行った。その結果、半導体微粒子が2種以上の金属又は金属化合物を有してなり、かつ配位子に特定の置換基を有する金属錯体色素を用いた光電変換素子及び光電気化学電池が、初期の光電変換効率だけでなく、耐久性に優れることを見出した。
本発明はこれらの知見に基づきなされたものである。
The inventors of the present invention made photoelectric conversion elements using various semiconductor fine particles and dyes, and intensively studied the photoelectric conversion efficiency and durability. As a result, the durability cannot be improved by simply mixing different semiconductor fine particles, and the durability can be improved simply by using tin oxide coated with aluminum oxide or magnesium oxide as the semiconductor fine particles. I found it difficult to do.
Therefore, the present inventors conducted extensive studies on semiconductor fine particles and pigments. As a result, the photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell using the metal complex dye in which the semiconductor fine particles have two or more kinds of metals or metal compounds and the ligand has a specific substituent are the initial photoelectric It was found that not only conversion efficiency but also durability was excellent.
The present invention has been made based on these findings.

本発明によれば、以下の手段が提供される。
<1>導電性支持体と、色素を含む半導体微粒子層で構成された感光体層と、電荷移動体層と、対極とからなる光電変換素子であって、前記半導体微粒子が2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなり、前記色素が下記一般式(1)で表される化合物であり、
前記半導体微粒子が、
酸化チタン及び酸化スズからなる群より選ばれる金属のカルコゲニドをコア部分として有し、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン及び酸化チタン/酸化マグネシウムからなる群より選ばれる金属のカルコゲニド又は金属炭酸塩をシェル部分として有する半導体微粒子、又は
酸化チタン及び酸化スズからなる群より選ばれる金属のカルコゲニドに、Nb、V及びTaからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子をドープして得られた半導体微粒子、
である、光電変換素子。

Mz(LL1m1(LL2m2(X)m3・(CI)m4 一般式(1)

[MzはRu原子を表し、LL1は下記一般式(2)で表される2座の配位子であり、LL2は下記一般式(3)で表される2座の配位子である。
はイソチオシアネート基を表す。
CIは、一般式(1)で表される化合物の電荷を中和させる対イオンを表す。
m1は1又は2の整数を表し、m1が2のときLL1は同じでも異なっていてもよい。m2は0又は1の整数を表。m3はを表。m4は0〜3の整数を表し、m4が2以上のときCIは同じでも異なっていてもよい。
According to the present invention, the following means are provided.
<1> A photoelectric conversion element comprising a conductive support, a photoreceptor layer composed of a semiconductor fine particle layer containing a dye, a charge transfer layer, and a counter electrode, wherein the semiconductor fine particles are two or more kinds of metals. or locally has become in a metal compound, Ri compound der which the dye is represented by the following general formula (1),
The semiconductor fine particles are
A metal chalcogenide or metal carbonate selected from the group consisting of aluminum oxide, magnesium oxide, calcium carbonate, titanium oxide and titanium oxide / magnesium oxide, having as its core a metal chalcogenide selected from the group consisting of titanium oxide and tin oxide Semiconductor fine particles having a salt as a shell part, or
Semiconductor fine particles obtained by doping a metal chalcogenide selected from the group consisting of titanium oxide and tin oxide with at least one metal atom selected from the group consisting of Nb, V and Ta,
Der Ru, photoelectric conversion element.

Mz (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · (CI) m4 General formula (1)

[Mz represents a Ru atom, LL 1 is a bidentate ligand represented by the following general formula (2), and LL 2 is a bidentate ligand represented by the following general formula (3). is there.
X represents a Lee Sochioshianeto group.
CI represents a counter ion that neutralizes the charge of the compound represented by the general formula (1).
m1 represents an integer of 1 or 2 , and when m1 is 2, LL 1 may be the same or different. m2 is to table an integer of 0 or 1. m3 is to Table 2. m4 represents an integer of 0 to 3, and when m4 is 2 or more, CIs may be the same or different.

Figure 0005756772
Figure 0005756772

一般式(2)において、R101及びR102はそれぞれカルボキシル基を表す。R103及びR104はそれぞれ独立に置換基を表し、R105及びR106はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基及びヘテロ環基からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる基を表す。
1及びL2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。
a1及びa2はそれぞれ独立に0又は1の整数を表。b1及びb2はそれぞれ0を表す。d1及びd2はそれぞれ独立に0又は1の整数を表す。d3は1を表す。
In the general formula (2), R 101 and R 102 represent, respectively it mosquito carboxyl group. R 103 and R 104 each independently represent a substituent, and R 105 and R 106 each independently represent a group consisting of at least one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group.
L 1 and L 2 each independently represents a conjugated chain composed of an ethenylene group and / or an ethynylene group.
a1 and a2 to display the 0 or 1 each independently represents an integer. b1 and b2 represent it respectively 0. d1 and d2 each independently represent an integer of 0 or 1 . d3 represents 1 .

Figure 0005756772
Figure 0005756772

一般式(3)において、Za、Zb及びZcはそれぞれピリジン環を形成しうる非金属原子群を表し、cは0を表す。ただし、一般式(2)においてa1及びa2がそれぞれ0の場合、Za及びZbにより形成される2つのピリジン環のそれぞれが、置換基としてカルボキシル基を有する。
<2>前記半導体微粒子の粒径が、1〜1000nmである、前記<1>項記載の光電変換素子。
<3>前記半導体微粒子が、導電性材料からなる添加剤を含む、前記<1>又は<2>項記載の光電変換素子。
<4>前記導電性材料がグラフェンである、前記<3>項記載の光電変換素子。
<5>一般式(1)において、LL1が一般式(4−3)で表される、前記<1>〜<4>のいずれか1項記載の光電変換素子。
In the general formula (3), Za, Zb and Zc each represent a nonmetallic atom group capable of forming a pyridine ring, and c represents 0. However, when a1 and a2 are each 0 in the general formula (2), each of two pyridine rings formed by Za and Zb has a carboxyl group as a substituent. ]
<2> The photoelectric conversion element according to <1>, wherein the semiconductor fine particles have a particle diameter of 1 to 1000 nm.
<3> The photoelectric conversion element according to <1> or <2>, wherein the semiconductor fine particles include an additive made of a conductive material.
<4> The photoelectric conversion element according to <3>, wherein the conductive material is graphene.
<5> The photoelectric conversion element according to any one of <1> to <4>, wherein LL 1 is represented by the general formula (4-3) in the general formula (1).

Figure 0005756772
Figure 0005756772

[R101〜R104、a1、a2、b1、b2及びd3は一般式(2)におけるものと同義である。R 127及びR128はそれぞれ独立にアルキル基又はアルキニル基を表す。]
>前記<1>〜<>のいずれか1項に記載の光電変換素子を備える、光電気化学電池。
[R 101 to R 104 , a 1, a 2, b 1, b 2, and d 3 have the same meaning as in general formula (2) . R 127 and R 128 each independently represents an alkyl group or an alkynyl group . ]
< 6 > A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion element according to any one of <1> to < 5 >.

本発明により、変換効率が高く、耐久性に優れた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。   According to the present invention, it is possible to provide a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell having high conversion efficiency and excellent durability.

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、導電性支持体と、特定の化合物の色素を含む半導体微粒子層で構成された感光体層と、電荷移動体層と、対極とからなる光電変換素子であって、前記半導体微粒子が2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなる光電変換素子及び光電気化学電池が、変換効率が高く、耐久性に優れていることを見出した。本発明はこれらの知見に基づきなされたものである。   As a result of intensive studies, the inventors have made a photoelectric conversion comprising a conductive support, a photosensitive layer composed of a semiconductor fine particle layer containing a dye of a specific compound, a charge transfer layer, and a counter electrode. It was discovered that a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell, each of which is an element and the semiconductor fine particles locally have two or more kinds of metals or metal compounds, have high conversion efficiency and excellent durability. . The present invention has been made based on these findings.

本発明の光電変換素子の好ましい実施態様を、図1の模式的断面図を参照して説明する。   A preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG.

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。上記導電性支持体1と感光体層2とにより受光電極5を構成している。
その感光体層2は半導体微粒子22と増感色素(以下、単に、色素ともいう。)21とを有している。増感色素21はその少なくとも一部において半導体微粒子22に吸着している(増感色素21は吸着平衡状態になっており、一部電荷移動体層3に存在していてもよい。)。電荷移動体層3は、例えば正孔(ホール)を輸送する正孔輸送層として機能する。感光体層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。
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 layer 2 constitute a light receiving electrode 5.
The photoreceptor layer 2 has semiconductor fine particles 22 and a sensitizing dye (hereinafter also simply referred to as a dye) 21. At least a part of the sensitizing dye 21 is adsorbed on the semiconductor fine particles 22 (the sensitizing dye 21 is in an adsorption equilibrium state and may partially exist in the charge transfer layer 3). The charge transfer body layer 3 functions as, for example, a hole transport layer that transports holes. The conductive support 1 on which the photoreceptor layer 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.

上記受光電極5は、導電性支持体1及び導電性支持体1上に塗設される増感色素21の吸着した半導体微粒子22の感光体層2(半導体膜)よりなる電極である。感光体層2(半導体膜)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。そこでこの電子が増感色素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。このとき増感色素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6で仕事をしながら酸化体に戻ることにより、光電気化学電池100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 2 (semiconductor film) of semiconductor fine particles 22 adsorbed by a sensitizing dye 21 coated on the conductive support 1. Light incident on the photoreceptor layer 2 (semiconductor film) excites the dye. The excited dye has high energy electrons. Therefore, the electrons are transferred from the sensitizing dye 21 to the conduction band of the semiconductor fine particles 22 and reach the conductive support 1 by diffusion. At this time, the molecule of the sensitizing dye 21 is an oxidant. The electrons on the electrode return to the oxidant while working in the external circuit 6, thereby acting as the photoelectrochemical cell 100. At this time, the light receiving electrode 5 functions as a negative electrode of the battery.

上記感光体層2は、後述の色素が吸着された半導体微粒子22の層からなる多孔質半導体層で構成されている。この色素は一部電解質中に解離したもの等があってもよい。感光体層2は目的に応じて設計され、多層構造からなる。   The photoreceptor layer 2 is composed of a porous semiconductor layer composed of a layer of semiconductor fine particles 22 to which a dye described later is adsorbed. This dye may be partially dissociated in the electrolyte. The photoreceptor layer 2 is designed according to the purpose and has a multilayer structure.

上述したように感光体層2には、特定の色素が吸着した半導体微粒子22を含むことから、受光感度が高く、光電気化学電池100として使用する場合に、高い光電変換効率を得ることができ、さらに高い耐久性を有する。   As described above, since the photosensitive layer 2 includes the semiconductor fine particles 22 on which a specific dye is adsorbed, the light receiving sensitivity is high, and when used as the photoelectrochemical cell 100, high photoelectric conversion efficiency can be obtained. Furthermore, it has high durability.

(A)色素
上記感光体層2では、多孔質半導体層が下記一般式(1)で表される少なくとも1種の色素21で増感されている。

Mz(LL1m1(LL2m2(X)m3・CI 一般式(1)
(A) Dye In the photoreceptor layer 2, the porous semiconductor layer is sensitized with at least one dye 21 represented by the following general formula (1).

Mz (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · CI General formula (1)

(A1)金属原子Mz
MzはRu原子を表す。
(A1) Metal atom Mz
Mz is to table the Ru atom.

(A2)配位子LL1
配位子LL1は、一般式(2)で表される2座の配位子である。
配位子LL1の数を表すm1は1又は2の整数である。m1が2のとき、配位子LL1は同じでも異なっていてもよい。m1は1であることが好ましい。
(A2) Ligand LL 1
The ligand LL 1 is a bidentate ligand represented by the general formula (2).
M1 representing the number of ligands LL 1 is an integer of 1 or 2 . When m1 is 2 , the ligands LL 1 may be the same or different. m1 is preferably 1.

Figure 0005756772
Figure 0005756772

一般式(2)において、R101及びR102はそれぞれカルボキシル基を表す。R 101及びR102はピリジン環上のどの炭素原子に置換してもよい。
In the general formula (2), R 101 and R 102 represent, respectively it mosquito carboxyl group. R 101 and R 102 may be substituted on any carbon atom on the pyridine ring.

a1及びa2はそれぞれ独立に0又は1の整数を表す。a1とa2の和は0〜2の整数であるのが好ましい。
a1 and a2 each independently represent an integer of 0 or 1 . the sum of a 1 and a2 is preferably an integer of 0 to 2.

一般式(2)において、R103及びR104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。 In the general formula (2), R 103 and R 104 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.), an alkenyl group (preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as vinyl, allyl, oleyl, etc.), an alkynyl group ( Preferably an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms such as ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl, etc., a cycloalkyl group (preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4 -Methylcyclohexyl, etc.), an aryl group (preferably an 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.), Mino group (preferably an amino group having 0 to 20 carbon atoms, such as amino, N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethylamino, anilino, etc.), sulfonamide group (preferably the number of carbon atoms 0-20 sulfonamide groups, such as N, N-dimethylsulfonamide, N-phenylsulfonamide, etc.), acyloxy groups (preferably acyloxy groups having 1-20 carbon atoms, such as acetyloxy, benzoyloxy, etc.) A carbamoyl group (preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms such as N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.), an acylamino group (preferably an acylamino group having 1 to 20 carbon atoms such as acetyl Amino, benzoylamino, etc.), cyano group, or halogen atom (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, And 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, 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 is preferable.

b1及びb2はそれぞれ0をす。
b1 and b2 are to table it respectively 0.

一般式(2)において、R105及びR106はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基及びヘテロ環基からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる基を表す。R105及びR106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−チエニル基、2−ピロリル基、2−イミダゾリル基、1−イミダゾリル基、4−ピリジル基、3−インドリル基)が好ましく、1〜3個の電子供与基を有するヘテロ環基がより好ましく、チエニル基がさらに好ましい。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R101及びR102の場合と同様)又はヒドロキシル基が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基又はヒドロキシル基がより好ましく、アルキル基が特に好ましい。R105とR106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 (2), R 105 and R 106 each independently represent a group consisting of at least one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group. R 105 and R 106 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 group (preferably a carbon atom A heterocyclic group having a number of 1 to 30, for example, 2-thienyl group, 2-pyrrolyl group, 2-imidazolyl group, 1-imidazolyl group, 4-pyridyl group, 3-indolyl group) is preferable, and 1 to 3 electrons A heterocyclic group having a donor group is more preferred, and a thienyl group is more preferred. Electric child Azukamoto 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 above if the same R 101 and R 102) are or hydroxyl groups preferably An alkyl group, an alkoxy group, an amino group or a hydroxyl group is more preferable, and an alkyl group is particularly preferable. R 105 and R 106 may be the same or different, but are preferably the same.

一般式(2)において、L1及びL2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。エテニレン基が置換基を有する場合、置換基の例としてはR103及びR104の置換基の具体例として示したものが挙げられる。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。L1及びL2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。L1とL2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。 In the general formula (2), L 1 and L 2 each independently represent a conjugated chain composed of an ethenylene group and / or an ethynylene group. When the ethenylene group has a substituent, examples of the substituent include those shown as specific examples of the substituent for R 103 and R 104 . 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 includes a carbon-carbon double bond, each double bond may be a trans isomer, a cis isomer, or a mixture thereof.

d1及びd2はそれぞれ独立に0又は1の整数を表す。d1及びd2が0の場合、R105とR106は、直接ベンゼン環に結合する。d1及びd2が1の場合、R105とR106は、L1又はL2を介してベンゼン環に結合する
d1 and d2 each independently represent an integer of 0 or 1 . If d1 and d2 is 0, R 105 and R 106 are directly bonded to the benzene ring. When d1 and d2 are 1 , R 105 and R 106 are bonded to the benzene ring via L 1 or L 2 .

d3は1を表す
d3 represents 1 .

配位子LL1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LL1がアリール基などの芳香族基、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。置換基の例としてはR103及びR104の置換基の具体例として示したものが挙げられる。 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 aromatic group such as an aryl group, a heterocyclic group or the like, these may be monocyclic or condensed, and may be substituted or unsubstituted. Examples of the substituent include those shown as specific examples of the substituent for R 103 and R 104 .

一般式(1)における配位子LL1は、下記一般式(4−1)、(4−2)又は(4−3)で表されるものが好ましい。 The ligand LL 1 in the general formula (1) is preferably represented by the following general formula (4-1), (4-2) or (4-3).

Figure 0005756772
Figure 0005756772

上記一般式(4−1)〜(4−3)において、R101〜R104、a1、a2、b1、b2及びd3は一般式(2)におけるものと同義であり、好ましい範囲も同様である。 In the general formulas (4-1) to (4-3), R 101 to R 104 , a1, a2, b1, b2, and d3 have the same meanings as those in the general formula (2), and preferred ranges are also the same. .

一般式(4−2)において、R107は酸性基を表し、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、ホスホリル基又はホスホニル基が好ましく、より好ましくはカルボキシル基又はホスホリル基がより好ましく、カルボキシル基がさらに好ましい。 In the general formula (4-2), R 107 represents an acidic group, preferably a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxamic acid group, a phosphoryl group or a phosphonyl group, more preferably a carboxyl group or a phosphoryl group. A carboxyl group is more preferable.

一般式(4−2)において、a3は0〜3の整数を表し、好ましくは0〜2の整数を表す。d3が0のときa3は1又は2であるのが好ましく、d3が1のときa3は0又は1であるのが好ましい。a3が2以上のときR107は同じでも異なっていてもよい。 In general formula (4-2), a3 represents the integer of 0-3, Preferably the integer of 0-2 is represented. When d3 is 0, a3 is preferably 1 or 2, and when d3 is 1, a3 is preferably 0 or 1. a3 is the R 107 when two or more may be the same or different.

一般式(4−2)において、R108は置換基を表し、好ましくはアルキル基、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、アミノ基又はアシルアミノ基(以上好ましい例は、一般式(2)における上記R103及びR104の場合と同様)であり、より好ましくはアルキル基、アルコキシ基、アミノ基又はアシルアミノ基である。 In the general formula (4-2), R 108 represents a substituent, preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group or an acylamino group (above preferred examples are R 103 and R 104 in the general formula (2), and more preferably an alkyl group, an alkoxy group, an amino group, or an acylamino group.

一般式(4−2)において、b3は0〜3の整数を表し、好ましくは0〜2の整数を表す。b3が2以上のときR108は同じでも異なっていてもよい。 In general formula (4-2), b3 represents the integer of 0-3, Preferably the integer of 0-2 is represented. When b3 is 2 or more, R 108 may be the same or different.

一般式(4−1)及び(4−2)において、R121〜R124はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基又はアリール基を表す。R121〜R124の好ましい例は、一般式(2)における上記R103及びR104の好ましい例と同様である。R121〜R124は、アルキル基又はアリール基がより好ましく、アルキル基がさらに好ましい。R121〜R124がアルキル基である場合はさらに置換基を有していてもよく、該置換基としてはアルコキシ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基又はカルボンアミド基が好ましく、アルコキシ基が特に好ましい。
121とR122並びにR123とR124はそれぞれ互いに連結して環を形成していてもよい。形成する環としてはピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、又はモルホリン環等が好ましい。
In General Formulas (4-1) and (4-2), R 121 to R 124 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. Preferred examples of R 121 to R 124 are the same as the preferred examples of R 103 and R 104 in formula (2). R 121 to R 124 are more preferably an alkyl group or an aryl group, and still more preferably an alkyl group. When R 121 to R 124 are alkyl groups, they may further have a substituent, and the substituent is preferably an alkoxy group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group or a carbonamido group, particularly preferably an alkoxy group.
R 121 and R 122 and R 123 and R 124 may be connected to each other to form a ring. As the ring to be formed, a pyrrolidine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, a morpholine ring or the like is preferable.

一般式(4−1)〜(4−3)において、R125、R126、R127及びR128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、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(以上好ましい例は上記一般式(2)における上記R103及びR104の場合と同様である。)又はヒドロキシル基であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アミノ基又はアシルアミノ基であり、特に好ましくはアルキル基、アルキニル基である。 In the general formulas (4-1) to (4-3), R 125 , R 126 , R 127 and R 128 each independently represent a substituent, preferably 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 103 and R 104 in the general formula (2)) or a hydroxyl group, more preferably an alkyl group, An alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an amino group or an acylamino group, particularly preferably an alkyl group or an alkynyl group.

一般式(4−1)及び(4−2)において、d4及びd5はそれぞれ独立に0〜4の整数を表す。d4が1以上のときR125は、R121及びR122のどちらか一方又は両方と連結して環を形成していてもよい。形成される環はピペリジン環又はピロリジン環であるのが好ましい。d4が2以上のときR125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。d5が1以上のときR126は、R123及びR124のどちらか一方又は両方と連結して環を形成していてもよい。形成される環はピペリジン環又はピロリジン環であるのが好ましい。d5が2以上のときR126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。 In General Formulas (4-1) and (4-2), d4 and d5 each independently represents an integer of 0 to 4. When d4 is 1 or more, R 125 may be linked to one or both of R 121 and R 122 to form a ring. The ring formed is preferably a piperidine ring or a pyrrolidine ring. When d4 is 2 or more, R 125 may be the same or different, and may be linked to each other to form a ring. When d5 is 1 or more, R 126 may be linked to one or both of R 123 and R 124 to form a ring. The ring formed is preferably a piperidine ring or a pyrrolidine ring. When d5 is 2 or more, R 126 may be the same or different and may be linked to each other to form a ring.

(A3)配位子LL2
配位子LL2は、一般式(3)で表される2座の配位子であ
配位子LL2の数を表すm2は0又は1の整数であり、1がより好ましい
本発明において、配位子LL2は、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、ホスホリル基、ホスホニル基等の酸性基を有することが好ましい。
(A3) Ligand LL 2
Ligand LL 2 are Oh Ru in bidentate ligand represented by the general formula (3).
M2 representing the number of ligands LL 2 is an integer of 0 or 1 , and 1 is more preferable .
In the present invention, the ligand LL 2 preferably has an acidic group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxamic acid group, a phosphoryl group, or a phosphonyl group.

Figure 0005756772
Figure 0005756772

一般式(3)において、Za、Zb及びZcはそれぞれピリジン環を形成しうる非金属原子群を表す。形成されるピリジン環は置換されていても無置換でもよく、単環でも縮環でもよい。置換基としては、後述の置換基Wを挙げることができる。
In the general formula (3), Za, Zb and Zc each represent a nonmetallic atom group capable of forming a pyridine ring . The formed pyridine ring may be substituted or unsubstituted, and may be monocyclic or condensed. Examples of the substituent include the substituent W described later.

Za、Zb及びZcが形成するピリジン環には水素原子やハロゲン原子を有していてもよい。また、一般式(2)においてa1及びa2がそれぞれ0の場合、Za及びZbにより形成される2つのピリジン環のそれぞれが、置換基としてカルボキシル基を有する。 The pyridine ring formed by Za, Zb and Zc may have a hydrogen atom or a halogen atom. Moreover, when a1 and a2 are each 0 in General formula (2), each of the two pyridine rings formed by Za and Zb has a carboxyl group as a substituent.

一般式(3)において、cは0を表す。
In general formula (3), c represents 0 .

配位子LL2は、下記一般式(5−1)〜(5−)のいずれかで表されるのが好ましく、一般式(5−1)、(5−2)又は(5−4)のいずれかで表されるのがより好ましく、一般式(5−1)又は(5−2)で表されるのが特に好ましく、一般式(5−1)で表されるのが最も好ましい。
The ligand LL 2 is preferably represented by any one of the following general formulas (5-1) to (5- 4 ), and the general formula (5-1), (5-2), or (5-4) ), More preferably represented by formula (5-1) or (5-2), and most preferably represented by formula (5-1). .

Figure 0005756772
Figure 0005756772

なお、一般式(5−1)〜(5−)中のR151 154 及び 159 162 は図示の都合上1つの環上に置換したように描写しているが、その環上にあっても、または図示されたものとは異なる環状に置換していてもよい。
Although the general formula (5-1) ~ (5- 4) R 151 ~ R 154 and R 159 ~ R 162 in are depicted as substituted on convenience one illustrated ring, the ring It may be above or substituted with a different ring from that shown.

一般式(5−1)〜(5−)中、R151〜R 154 はそれぞれ独立に酸性基を表す。R151〜R 154 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、−CONCH3OH等)、ホスホリル基(例えば−OP(O)(OH)2等)又はホスホニル基(例えば−P(O)(OH)2等)を表す。R151〜R 154 は、好ましくはカルボキシル基、ホスホリル基又はホスホニル基であり、より好ましくはカルボキシル基又はホスホニル基であり、さらに好ましくはカルボキシル基である。
In the general formula (5-1) ~ (5- 4) , R 151 ~R 154 each independently represent an acidic group. R 151 to R 154 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 (for example, -P (O) (OH) 2 etc.) is represented. R 151 to R 154 are preferably a carboxyl group, a phosphoryl group, or a phosphonyl group, more preferably a carboxyl group or a phosphonyl group, and even more preferably a carboxyl group.

一般式(5−1)〜(5−)中、R159〜R 162 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、シアノ基又はハロゲン原子(以上好ましい例は、一般式(2)におけるR103及びR104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、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基又はアシルアミノ基である。
In the general formula (5-1) ~ (5- 4) , R 159 ~R 162 independently represents a substituent, preferably an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group , An aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acyl group, a sulfonamide group, an acyloxy group, a carbamoyl group, an acylamino group, a cyano group, or a halogen atom (above preferred examples are R 103 and R 104 in the general formula (2)) 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. , An alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, or an acylamino group.

一般式(5−1)〜(5−)中、R151 154 及び 159 162 は環上のどの位置に結合していてもよい。
In the general formula (5-1) ~ (5- 4) , R 151 ~ R 154 and R 159 ~ R 162 may be bonded to any position on the ring.

一般式(5−1)〜(5−)中、e1〜eはそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、好ましくは1〜2の整数を表す。e9〜e12はそれぞれ独立に0〜6の整数を表す。e9〜e12はそれぞれ独立に0〜3の整数であるのが好ましい。
In the general formula (5-1) ~ (5- 4) , e1~e 4 each independently represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 1-2. e 9~e1 2 each independently represents an integer of 0-6. E9~e 12 is is preferably each independently an integer of 0-3.

e1〜eが2以上のとき、R151〜R 154 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。e9〜e12が2以上のとき、R159〜R 162 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~e 4 is 2 or more, may be R 151 to R 154 may be the same or different, respectively, may form a ring. When E9~e 12 is 2 or more, may be R 159 to R 162 may be the same or different, respectively, may form a ring.

配位子LL2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、配位子LL2がアリール基などの芳香族基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても無置換でもよい。 When the ligand LL 2 contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, they may be linear or branched and may be unsubstituted substituted. Further, when the ligand LL 2 contains an aromatic group such as an aryl group, a heterocyclic group or the like, these may be monocyclic or condensed, and may be substituted or unsubstituted.

(A4)配位子X
一般式(1)中、配位子Xはイソチオシアネート基を表す。配位子Xの数を表すm3はを表す。
(A4) Ligand X
In the general formula (1), the ligand X represents an isothiocyanate group . To Table 2 is m3 which represents the number of ligands X.

(A5)対イオンCI
一般式(1)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、配位子及び置換基に依存する。
(A5) Counter ion CI
CI in the general formula (1) 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.

置換基が解離性基を有することなどにより、一般式(1)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(1)の色素全体の電荷は対イオンCIにより電気的に中性とされる。CIの数であるm4は0〜3の整数である。   The dye of the general formula (1) may be dissociated and have a negative charge because the substituent has a dissociable group. In this case, the entire charge of the dye of the general formula (1) is electrically neutralized by the counter ion CI. M4 which is the number of CI is an integer of 0-3.

対イオンCIが正の対イオンの場合、例えば、対イオンCIとしては、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が挙げられる。   When the counter ion CI is a positive counter ion, examples of the counter ion CI include inorganic or organic ammonium ions (for example, tetraalkylammonium ions, pyridinium ions, etc.), alkali metal ions, and protons.

対イオンCIが負の対イオンの場合、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 negative counter ion, 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 ions (for example, 1,3-benzenedisulfonate ion, 1,5-naphthalenedisulfonate ion, 2,6-naphthalenedisulfonate ion, etc.), alkyl sulfate ions (for example, methyl sulfate ion), sulfate ions, thiocyanate ions Perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate 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, and a metal complex ion (for example, bisbenzene-1,2-dithiolatonickel (III)) can also be used. is there.

(A6)吸着基(結合基)
一般式(1)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酸性基(結合基、interlocking group)を1つ以上有する。この基を色素中に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)2等)、ホスホニル基(例えば−P(O)(OH)2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。なかでも、カルボキシル基(COOH基)を配位子上に有することが好ましい。本明細書において酸性基とはプロトンを放出する置換基を指す。また、「酸性基を有する」など、「特定の機能性の置換基を有する」というとき、本発明の効果を損ねない範囲で、当該機能性の置換基が母核に直接結合されていることのほか、所定の連結基を介して結合(連結)されたものを含む意味である。
(A6) Adsorbing group (bonding group)
The dye having the structure represented by the general formula (1) has one or more suitable acidic groups (bonding groups) to the surface of the semiconductor fine particles. It is more preferable to have 1 to 6 of these groups in the dye, and it is particularly preferable to have 1 to 4 of these groups. Carboxyl group, sulfonic acid group, hydroxyl group, hydroxamic acid group (for example, -CONHOH), phosphoryl group (for example, -OP (O) (OH) 2 ), phosphonyl group (for example, -P (O) (OH) 2 ) It is preferable that the dye has an acidic group (substituent having a dissociable proton). Especially, it is preferable to have a carboxyl group (COOH group) on a ligand. In the present specification, an acidic group refers to a substituent that releases a proton. In addition, when “having a specific functional substituent” such as “having an acidic group”, the functional substituent is directly bonded to the mother nucleus within a range not impairing the effects of the present invention. In addition, it is meant to include those linked (linked) via a predetermined linking group.

本明細書における置換基とは特に記載したものを除き、例えば下記に示す置換基Wを表すことができる。
・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)、
・アルキル基〔直鎖、分岐、環状の置換もしくは無置換のアルキル基を表す。それらは、アルキル基(好ましくは炭素数1から30のアルキル基、例えばメチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、t-ブチル、n-オクチル、エイコシル、2-クロロエチル、2-シアノエチル、2-エチルヘキシル)、シクロアルキル基(好ましくは、炭素数3から30の置換または無置換のシクロアルキル基、例えば、シクロヘキシル、シクロペンチル、4-n-ドデシルシクロヘキシル)、ビシクロアルキル基(好ましくは、炭素数5から30の置換もしくは無置換のビシクロアルキル基、つまり、炭素数5から30のビシクロアルカンから水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン-2-イル、ビシクロ[2,2,2]オクタン-3-イル)、更に環構造が多いトリシクロ構造なども包含するものである。以下に説明する置換基の中のアルキル基(例えばアルキルチオ基のアルキル基)もこのような概念のアルキル基を表す。]、
・アルケニル基[直鎖、分岐、環状の置換もしくは無置換のアルケニル基を表す。それらは、アルケニル基(好ましくは炭素数2から30の置換または無置換のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、プレニル、ゲラニル、オレイル)、シクロアルケニル基(好ましくは、炭素数3から30の置換もしくは無置換のシクロアルケニル基、つまり、炭素数3から30のシクロアルケンの水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、2-シクロペンテン-1-イル、2-シクロヘキセン-1-イル)、ビシクロアルケニル基(置換もしくは無置換のビシクロアルケニル基、好ましくは、炭素数5から30の置換もしくは無置換のビシクロアルケニル基、つまり二重結合を一個持つビシクロアルケンの水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、ビシクロ[2,2,1]ヘプト-2-エン-1-イル、ビシクロ[2,2,2]オクト-2-エン-4-イル)を包含するものである。]、
・アルキニル基(好ましくは、炭素数2から30の置換または無置換のアルキニル基、例えば、エチニル、プロパルギル、トリメチルシリルエチニル基、アリール基(好ましくは炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリール基、例えばフェニル、p-トリル、ナフチル、m-クロロフェニル、o-ヘキサデカノイルアミノフェニル)、
・芳香族基(例えば、ベンゼン環、フラン環、ピロール環、ピリジン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、ピリミジン環、ピラジン環もしくはこれらが縮環した環)
・ヘテロ環基(好ましくは5または6員の置換もしくは無置換の、芳香族もしくは非芳香族のヘテロ環化合物から一個の水素原子を取り除いた一価の基であり、更に好ましくは、炭素数3から30の5もしくは6員の芳香族のヘテロ環基である。例えば、2-フリル、2-チエニル、2-ピリミジニル、2-ベンゾチアゾリル)、
・シアノ基、
・ヒドロキシル基、
・ニトロ基、
・カルボキシル基、
・アルコキシ基(好ましくは、炭素数1から30の置換もしくは無置換のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、t-ブトキシ、n-オクチルオキシ、2-メトキシエトキシ)、
・アリールオキシ基(好ましくは、炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、2-メチルフェノキシ、4-t-ブチルフェノキシ、3-ニトロフェノキシ、2-テトラデカノイルアミノフェノキシ)、
・シリルオキシ基(好ましくは、炭素数3から20のシリルオキシ基、例えば、トリメチルシリルオキシ、t-ブチルジメチルシリルオキシ)、
・ヘテロ環オキシ基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換のヘテロ環オキシ基、1-フェニルテトラゾール-5-オキシ、2-テトラヒドロピラニルオキシ)、
・アシルオキシ基(好ましくはホルミルオキシ基、炭素数2から30の置換もしくは無置換のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールカルボニルオキシ基、例えば、ホルミルオキシ、アセチルオキシ、ピバロイルオキシ、ステアロイルオキシ、ベンゾイルオキシ、p-メトキシフェニルカルボニルオキシ)、
・カルバモイルオキシ基(好ましくは、炭素数1から30の置換もしくは無置換のカルバモイルオキシ基、例えば、N,N-ジメチルカルバモイルオキシ、N,N-ジエチルカルバモイルオキシ、モルホリノカルボニルオキシ、N,N-ジ-n-オクチルアミノカルボニルオキシ、N−n−オクチルカルバモイルオキシ)、
・アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換アルコキシカルボニルオキシ基、例えばメトキシカルボニルオキシ、エトキシカルボニルオキシ、t-ブトキシカルボニルオキシ、n-オクチルカルボニルオキシ)、
・アリールオキシカルボニルオキシ基(好ましくは、炭素数7から30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルオキシ基、例えば、フェノキシカルボニルオキシ、p-メトキシフェノキシカルボニルオキシ、p-n-ヘキサデシルオキシフェノキシカルボニルオキシ)、
・アミノ基(好ましくは、アミノ基、炭素数1から30の置換もしくは無置換のアルキルアミノ基、炭素数6から30の置換もしくは無置換のアニリノ基、例えば、アミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、アニリノ、N−メチル−アニリノ、ジフェニルアミノ)、
・アシルアミノ基(好ましくは、ホルミルアミノ基、炭素数1から30の置換もしくは無置換のアルキルカルボニルアミノ基、炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールカルボニルアミノ基、例えば、ホルミルアミノ、アセチルアミノ、ピバロイルアミノ、ラウロイルアミノ、ベンゾイルアミノ、3,4,5-トリ-n-オクチルオキシフェニルカルボニルアミノ)、
・アミノカルボニルアミノ基(好ましくは、炭素数1から30の置換もしくは無置換のアミノカルボニルアミノ、例えば、カルバモイルアミノ、N,N-ジメチルアミノカルボニルアミノ、N,N-ジエチルアミノカルボニルアミノ、モルホリノカルボニルアミノ)、
・アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2から30の置換もしくは無置換アルコキシカルボニルアミノ基、例えば、メトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、t-ブトキシカルボニルアミノ、n-オクタデシルオキシカルボニルアミノ、N-メチル-メトキシカルボニルアミノ)、
・アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは、炭素数7から30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルアミノ基、例えば、フェノキシカルボニルアミノ、p-クロロフェノキシカルボニルアミノ、m-n-オクチルオキシフェノキシカルボニルアミノ)、
・スルファモイルアミノ基(好ましくは、炭素数0から30の置換もしくは無置換のスルファモイルアミノ基、例えば、スルファモイルアミノ、N,N-ジメチルアミノスルホニルアミノ、N-n-オクチルアミノスルホニルアミノ)、
・アルキル及びアリールスルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1から30の置換もしくは無置換のアルキルスルホニルアミノ、炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールスルホニルアミノ、例えば、メチルスルホニルアミノ、ブチルスルホニルアミノ、フェニルスルホニルアミノ、2,3,5-トリクロロフェニルスルホニルアミノ、p-メチルフェニルスルホニルアミノ)、
・メルカプト基、
・アルキルチオ基(好ましくは、炭素数1から30の置換もしくは無置換のアルキルチオ基、例えばメチルチオ、エチルチオ、n-ヘキサデシルチオ)、
・アリールチオ基(好ましくは炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールチオ、例えば、フェニルチオ、p-クロロフェニルチオ、m-メトキシフェニルチオ)、
・ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数2から30の置換または無置換のヘテロ環チオ基、例えば、2-ベンゾチアゾリルチオ、1-フェニルテトラゾール-5-イルチオ)、
・スルファモイル基(好ましくは炭素数0から30の置換もしくは無置換のスルファモイル基、例えば、N-エチルスルファモイル、N-(3-ドデシルオキシプロピル)スルファモイル、N,N-ジメチルスルファモイル、N-アセチルスルファモイル、N-ベンゾイルスルファモイル、N-(N’-フェニルカルバモイル)スルファモイル)、
・スルホ基、
・アルキル及びアリールスルフィニル基(好ましくは、炭素数1から30の置換または無置換のアルキルスルフィニル基、6から30の置換または無置換のアリールスルフィニル基、例えば、メチルスルフィニル、エチルスルフィニル、フェニルスルフィニル、p-メチルフェニルスルフィニル)、
・アルキル及びアリールスルホニル基(好ましくは炭素数1から30の置換または無置換のアルキルスルホニル基、6から30の置換または無置換のアリールスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、フェニルスルホニル、p-メチルフェニルスルホニル)、
・アシル基(好ましくはホルミル基、炭素数2から30の置換または無置換のアルキルカルボニル基、炭素数7から30の置換もしくは無置換のアリールカルボニル基、炭素数4から30の置換もしくは無置換の炭素原子でカルボニル基と結合しているヘテロ環カルボニル基、例えば、アセチル、ピバロイル、2-クロロアセチル、ステアロイル、ベンゾイル、p-n-オクチルオキシフェニルカルボニル、2-ピリジルカルボニル、2-フリルカルボニル)、
・アリールオキシカルボニル基(好ましくは、炭素数7から30の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル、o-クロロフェノキシカルボニル、m-ニトロフェノキシカルボニル、p-t-ブチルフェノキシカルボニル)、
・アルコキシカルボニル基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換アルコキシカルボニル基、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t-ブトキシカルボニル、n-オクタデシルオキシカルボニル)、
・カルバモイル基(好ましくは、炭素数1から30の置換もしくは無置換のカルバモイル、例えば、カルバモイル、N-メチルカルバモイル、N,N-ジメチルカルバモイル、N,N-ジ-n-オクチルカルバモイル、N-(メチルスルホニル)カルバモイル)、
・アリール及びヘテロ環アゾ基(好ましくは炭素数6から30の置換もしくは無置換のアリールアゾ基、炭素数3から30の置換もしくは無置換のヘテロ環アゾ基、例えば、フェニルアゾ、p-クロロフェニルアゾ、5-エチルチオ-1,3,4-チアジアゾール-2-イルアゾ)、
・イミド基(好ましくは、N-スクシンイミド、N-フタルイミド)、
・ホスフィノ基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換のホスフィノ基、例えば、ジメチルホスフィノ、ジフェニルホスフィノ、メチルフェノキシホスフィノ)、
・ホスフィニル基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換のホスフィニル基、例えば、ホスフィニル、ジオクチルオキシホスフィニル、ジエトキシホスフィニル)、
・ホスフィニルオキシ基(好ましくは炭素数2から30の置換もしくは無置換のホスフィニルオキシ基、例えば、ジフェノキシホスフィニルオキシ、ジオクチルオキシホスフィニルオキシ)、
・ホスフィニルアミノ基(好ましくは、炭素数2から30の置換もしくは無置換のホスフィニルアミノ基、例えば、ジメトキシホスフィニルアミノ、ジメチルアミノホスフィニルアミノ)、
・シリル基(好ましくは、炭素数3から30の置換もしくは無置換のシリル基、例えば、トリメチルシリル、t-ブチルジメチルシリル、フェニルジメチルシリル)。
また、置換基は更に置換されていても良い。その際、置換基の例としては、上述の置換基を挙げることができる。
The substituent in this specification can represent the substituent W shown below, for example except what was described especially.
・ Halogen atoms (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom),
-Alkyl group [Represents a linear, branched, or cyclic substituted or unsubstituted alkyl group. They are alkyl groups (preferably alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, t-butyl, n-octyl, eicosyl, 2-chloroethyl, 2-cyanoethyl, 2-ethylhexyl) A cycloalkyl group (preferably a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, such as cyclohexyl, cyclopentyl, 4-n-dodecylcyclohexyl), a bicycloalkyl group (preferably having 5 to 30 carbon atoms). A substituted or unsubstituted bicycloalkyl group, that is, a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from a bicycloalkane having 5 to 30 carbon atoms, for example, bicyclo [1,2,2] heptan-2-yl, bicyclo [2,2,2] octan-3-yl), and tricyclo structures having more ring structures are also included. An alkyl group (for example, an alkyl group of an alkylthio group) in the substituents described below also represents such an alkyl group. ],
-Alkenyl group [Represents a linear, branched, or cyclic substituted or unsubstituted alkenyl group. They are alkenyl groups (preferably substituted or unsubstituted alkenyl groups having 2 to 30 carbon atoms, such as vinyl, allyl, prenyl, geranyl, oleyl), cycloalkenyl groups (preferably substituted or substituted groups having 3 to 30 carbon atoms). An unsubstituted cycloalkenyl group, that is, a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom of a cycloalkene having 3 to 30 carbon atoms (for example, 2-cyclopenten-1-yl, 2-cyclohexen-1-yl), Bicycloalkenyl group (a substituted or unsubstituted bicycloalkenyl group, preferably a substituted or unsubstituted bicycloalkenyl group having 5 to 30 carbon atoms, that is, a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom of a bicycloalkene having one double bond. For example, bicyclo [2,2,1] hept-2-en-1-yl, bicyclo [2,2,2] oct-2-en-4-yl) It is intended to embrace. ],
An alkynyl group (preferably a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms, such as ethynyl, propargyl, trimethylsilylethynyl group, aryl group (preferably a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, Such as phenyl, p-tolyl, naphthyl, m-chlorophenyl, o-hexadecanoylaminophenyl),
Aromatic groups (for example, benzene ring, furan ring, pyrrole ring, pyridine ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyrazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, pyrimidine ring, pyrazine ring or these A ring fused with
A heterocyclic group (preferably a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from a 5- or 6-membered substituted or unsubstituted aromatic or non-aromatic heterocyclic compound, more preferably a carbon number of 3 To 30- or 5-membered aromatic heterocyclic group such as 2-furyl, 2-thienyl, 2-pyrimidinyl, 2-benzothiazolyl),
A cyano group,
・ Hydroxyl group,
・ Nitro group,
・ Carboxyl group,
An alkoxy group (preferably a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, such as methoxy, ethoxy, isopropoxy, t-butoxy, n-octyloxy, 2-methoxyethoxy),
Aryloxy group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, such as phenoxy, 2-methylphenoxy, 4-t-butylphenoxy, 3-nitrophenoxy, 2-tetradecanoylamino Phenoxy),
A silyloxy group (preferably a silyloxy group having 3 to 20 carbon atoms, such as trimethylsilyloxy, t-butyldimethylsilyloxy),
A heterocyclic oxy group (preferably a substituted or unsubstituted heterocyclic oxy group having 2 to 30 carbon atoms, 1-phenyltetrazol-5-oxy, 2-tetrahydropyranyloxy),
An acyloxy group (preferably a formyloxy group, a substituted or unsubstituted alkylcarbonyloxy group having 2 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylcarbonyloxy group having 6 to 30 carbon atoms, such as formyloxy, acetyloxy, Pivaloyloxy, stearoyloxy, benzoyloxy, p-methoxyphenylcarbonyloxy),
A carbamoyloxy group (preferably a substituted or unsubstituted carbamoyloxy group having 1 to 30 carbon atoms, such as N, N-dimethylcarbamoyloxy, N, N-diethylcarbamoyloxy, morpholinocarbonyloxy, N, N-di -n-octylaminocarbonyloxy, Nn-octylcarbamoyloxy),
An alkoxycarbonyloxy group (preferably a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyloxy group having 2 to 30 carbon atoms, such as methoxycarbonyloxy, ethoxycarbonyloxy, t-butoxycarbonyloxy, n-octylcarbonyloxy),
An aryloxycarbonyloxy group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxycarbonyloxy group having 7 to 30 carbon atoms, such as phenoxycarbonyloxy, p-methoxyphenoxycarbonyloxy, pn-hexadecyloxyphenoxycarbonyloxy),
Amino groups (preferably amino groups, substituted or unsubstituted alkylamino groups having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted anilino groups having 6 to 30 carbon atoms, such as amino, methylamino, dimethylamino, anilino N-methyl-anilino, diphenylamino),
Acylamino group (preferably formylamino group, substituted or unsubstituted alkylcarbonylamino group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylcarbonylamino group having 6 to 30 carbon atoms, such as formylamino, acetylamino Pivaloylamino, lauroylamino, benzoylamino, 3,4,5-tri-n-octyloxyphenylcarbonylamino),
Aminocarbonylamino group (preferably substituted or unsubstituted aminocarbonylamino having 1 to 30 carbon atoms, such as carbamoylamino, N, N-dimethylaminocarbonylamino, N, N-diethylaminocarbonylamino, morpholinocarbonylamino) ,
An alkoxycarbonylamino group (preferably a substituted or unsubstituted alkoxycarbonylamino group having 2 to 30 carbon atoms, such as methoxycarbonylamino, ethoxycarbonylamino, t-butoxycarbonylamino, n-octadecyloxycarbonylamino, N-methyl- Methoxycarbonylamino),
An aryloxycarbonylamino group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxycarbonylamino group having 7 to 30 carbon atoms, such as phenoxycarbonylamino, p-chlorophenoxycarbonylamino, mn-octyloxyphenoxycarbonylamino),
A sulfamoylamino group (preferably a substituted or unsubstituted sulfamoylamino group having 0 to 30 carbon atoms, such as sulfamoylamino, N, N-dimethylaminosulfonylamino, Nn-octylaminosulfonylamino) ,
Alkyl and arylsulfonylamino groups (preferably substituted or unsubstituted alkylsulfonylamino having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylsulfonylamino having 6 to 30 carbon atoms, such as methylsulfonylamino, butylsulfonylamino, Phenylsulfonylamino, 2,3,5-trichlorophenylsulfonylamino, p-methylphenylsulfonylamino),
・ Mercapto group,
An alkylthio group (preferably a substituted or unsubstituted alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms, such as methylthio, ethylthio, n-hexadecylthio),
An arylthio group (preferably a substituted or unsubstituted arylthio having 6 to 30 carbon atoms, such as phenylthio, p-chlorophenylthio, m-methoxyphenylthio),
A heterocyclic thio group (preferably a substituted or unsubstituted heterocyclic thio group having 2 to 30 carbon atoms, such as 2-benzothiazolylthio, 1-phenyltetrazol-5-ylthio),
A sulfamoyl group (preferably a substituted or unsubstituted sulfamoyl group having 0 to 30 carbon atoms, such as N-ethylsulfamoyl, N- (3-dodecyloxypropyl) sulfamoyl, N, N-dimethylsulfamoyl, N -Acetylsulfamoyl, N-benzoylsulfamoyl, N- (N'-phenylcarbamoyl) sulfamoyl),
・ Sulfo group,
Alkyl and arylsulfinyl groups (preferably substituted or unsubstituted alkylsulfinyl groups having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylsulfinyl groups having 6 to 30 carbon atoms such as methylsulfinyl, ethylsulfinyl, phenylsulfinyl, p -Methylphenylsulfinyl),
Alkyl and arylsulfonyl groups (preferably substituted or unsubstituted alkylsulfonyl groups having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylsulfonyl groups having 6 to 30 carbon atoms such as methylsulfonyl, ethylsulfonyl, phenylsulfonyl, p- Methylphenylsulfonyl),
Acyl group (preferably formyl group, substituted or unsubstituted alkylcarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylcarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted carbon group having 4 to 30 carbon atoms A heterocyclic carbonyl group bonded to a carbonyl group at a carbon atom (eg, acetyl, pivaloyl, 2-chloroacetyl, stearoyl, benzoyl, pn-octyloxyphenylcarbonyl, 2-pyridylcarbonyl, 2-furylcarbonyl),
An aryloxycarbonyl group (preferably a substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms, such as phenoxycarbonyl, o-chlorophenoxycarbonyl, m-nitrophenoxycarbonyl, pt-butylphenoxycarbonyl),
An alkoxycarbonyl group (preferably a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms, such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, t-butoxycarbonyl, n-octadecyloxycarbonyl),
A carbamoyl group (preferably a substituted or unsubstituted carbamoyl having 1 to 30 carbon atoms such as carbamoyl, N-methylcarbamoyl, N, N-dimethylcarbamoyl, N, N-di-n-octylcarbamoyl, N- ( Methylsulfonyl) carbamoyl),
Aryl and heterocyclic azo groups (preferably substituted or unsubstituted arylazo groups having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted heterocyclic azo groups having 3 to 30 carbon atoms, such as phenylazo, p-chlorophenylazo, 5 -Ethylthio-1,3,4-thiadiazol-2-ylazo),
An imide group (preferably N-succinimide, N-phthalimide),
A phosphino group (preferably a substituted or unsubstituted phosphino group having 2 to 30 carbon atoms, such as dimethylphosphino, diphenylphosphino, methylphenoxyphosphino),
A phosphinyl group (preferably a substituted or unsubstituted phosphinyl group having 2 to 30 carbon atoms, such as phosphinyl, dioctyloxyphosphinyl, diethoxyphosphinyl),
A phosphinyloxy group (preferably a substituted or unsubstituted phosphinyloxy group having 2 to 30 carbon atoms, such as diphenoxyphosphinyloxy, dioctyloxyphosphinyloxy),
A phosphinylamino group (preferably a substituted or unsubstituted phosphinylamino group having 2 to 30 carbon atoms, such as dimethoxyphosphinylamino, dimethylaminophosphinylamino),
A silyl group (preferably a substituted or unsubstituted silyl group having 3 to 30 carbon atoms, such as trimethylsilyl, t-butyldimethylsilyl, phenyldimethylsilyl).
In addition, the substituent may be further substituted. In that case, the above-mentioned substituent can be mentioned as an example of a substituent.

本発明において、一般式(1)で表される化合物のうち、MzがRuであり、m1が1であり、m2が1であり、Xがイソチオシアネート基であり、m3が2である化合物が好ましい。   In the present invention, among the compounds represented by the general formula (1), a compound in which Mz is Ru, m1 is 1, m2 is 1, X is an isothiocyanate group, and m3 is 2. preferable.

本発明で用いる一般式(1)で表される構造を有する色素の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記具体例における色素がプロトン解離性基を有する配位子を含む場合、該配位子は必要に応じて解離しプロトンを放出してもよい。   Specific examples of the dye having the structure represented by the general formula (1) used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto. In addition, when the pigment | dye in the following specific example contains the ligand which has a proton dissociable group, this ligand may dissociate as needed and may discharge | release a proton.

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一般式(1)で表される色素の合成方法は後記実施例に記載の方法を参照することができ、それに基づき常法を適宜適用することにより合成することができる。また、J.Am.Chem.Soc.,1999,vol.121,p.4047、Can.J.Chem.,vol.75,p.318(1997)、Inorg.Chem.,1988,vol.27,p.4007等の文献および文献中に引用された方法を参考にして合成でき、ここに記載された色素及び方法を本明細書に引用する。また、特開2001−291534号公報、国際公開2007/091525号パンフレットに記載の情報を参照することもでき、ここに記載された色素及び方法を本明細書に引用する。   The method of synthesizing the dye represented by the general formula (1) can be referred to the method described in Examples below, and can be synthesized by appropriately applying a conventional method based on the method. In addition, J.H. Am. Chem. Soc., 1999, vol. 121, p. 4047, Can. J. Chem., Vol. 75, p. 318 (1997), Inorg. Chem., 1988, vol. 27, p. Reference can be made to documents such as 4007 and the methods cited in the literature, and the dyes and methods described therein are cited herein. Information described in JP 2001-291534 A and WO 2007/091525 can also be referred to, and the dyes and methods described herein are cited in this specification.

一般式(1)で表される色素の溶液における極大吸収波長は、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。   The maximum absorption wavelength of the dye solution represented by the general formula (1) is preferably in the range of 300 to 1000 nm, more preferably in the range of 350 to 950 nm, and particularly preferably in the range of 370 to 900 nm.

本発明において前記一般式(1)で表される色素の含有量は特に限定されないが、半導体微粒子1gに対して、0.001〜1ミリモルであることが好ましく、0.1〜0.5ミリモルであることがより好ましい。上記下限値以上とすることで、半導体における増感効果を十分に得ることができ、上記上限値以下とすることで色素の脱着による増感効果の低減を抑制することができる。なお、本発明においては上記一般式(1)で表される色素を2種以上用いてもよい。   In the present invention, the content of the dye represented by the general formula (1) is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 1 mmol, and preferably 0.1 to 0.5 mmol with respect to 1 g of the semiconductor fine particles. It is more preferable that By setting it as the said lower limit or more, the sensitization effect in a semiconductor can fully be acquired, and the reduction of the sensitization effect by desorption of a pigment | dye can be suppressed by setting it as the said upper limit or less. In the present invention, two or more dyes represented by the general formula (1) may be used.

(B)電荷移動体層
本実施形態の光電変換素子に用いられる電荷移動体層には、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)により表される化合物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。
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 The layer which consists of electrolyte composition is applicable to the charge transfer body layer used for the photoelectric conversion element of this embodiment. 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 the compound represented by the general formula (1) is not an iodine salt, it is described in WO95 / 18456, JP-A-8-259543, Electrochemistry, Vol. 65, No. 11, page 923 (1997), etc. It is preferable to use iodine salts such as pyridinium salts, imidazolium salts, and triazolium salts.
The electrolyte composition used for the photoelectric conversion element 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.

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 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. Examples of such solvents include 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, glycerin, etc.), nitrile compounds (acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, benzonitrile, biscyanoethyl ether, etc.), esters (carboxylic esters, phosphate esters, phosphonates, etc.), non- Protic 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 WO / 00 And electrolyte solvents described in Japanese Patent No. -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-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-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 salt and pyridinium salt, or tetraalkylammonium Examples include salt.

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。   A polymer or an oil gelling agent may be added to the electrolyte composition, or it may be gelled (solidified) by a technique such as polymerization of polyfunctional monomers or a crosslinking reaction of the polymer.

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.,1943,p.46779、J.Am.Chem.Soc.,1989,vol.111,p.5542、J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,1993,p.390、Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,1996,vol.35,p.1949、Chem.Lett.,1996,p.885、J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,1997,p.545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., 1943, p. 46779, J.H. Am. Chem. Soc., 1989, vol. 111, p. 5542, J.A. Chem. Soc., Chem. Commun., 1993, p. 390, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1996, vol. 35, p. 1949, Chem. Lett., 1996, p. 885, J.H. Chem. Soc., Chem. Commun., 1997, p. The compounds described in 545 and the like can be used, and it is preferable to use a compound having an amide structure.

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-hydroxy Cypropyl 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-hydroxypropyl methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, 2-methoxy Ciethoxyethyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, tetrafluoropropyl methacrylate, hexafluoropropyl methacrylate, heptadecafluorodecyl methacrylate, ethylene glycol ethyl carbonate methacrylate, 2-isobornyl methacrylate, 2-norbornylmethyl methacrylate, 5-norbornen-2-ylmethyl methacrylate, 3-methyl-2-norbornylmethyl methacrylate, acrylamide, Ni-propylacrylamide, Nn-butylacrylamide, Nt-butylacrylamide, N, N- Dimethylacrylamide, N-methylolacrylamide, diacetoneacrylamide, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, acrylamidopropyltrimethyl Ruammonium chloride, methacrylamide, N-methylmethacrylamide, N-methylolmethacrylamide, etc.), vinyl esters (vinyl acetate, etc.), maleic acid or fumaric acid or esters derived therefrom (dimethyl maleate, maleic acid) Dibutyl, diethyl fumarate, etc.), sodium salt of p-styrenesulfonic acid, acrylonitrile, methacrylonitrile, dienes (butadiene, cyclopentadiene, isoprene, etc.), aromatic vinyl compounds (styrene, p-chlorostyrene, t-butyl) Styrene, α-methylstyrene, sodium styrenesulfonate, etc.), N-vinylformamide, N-vinyl-N-methylformamide, N-vinylacetamide, N-vinyl-N-methylacetamide, vinylsulfonic acid, sodium vinylsulfonate Allylsulfo Sodium acid, sodium methacrylate sulfonate, vinylidene fluoride, vinylidene chloride, vinyl alkyl ethers (methyl vinyl ether), ethylene, propylene, butene, isobutene, N- phenylmaleimide, etc. 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.

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, the metal iodide (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 complexes (ferrocyanate-ferricyanate, ferrocene-ferricinium ion, etc.), sulfur compounds (sodium polysulfide, alkylthiol-alkyl disulfides, etc.), viologen dye, hydroquinone-quinone, etc. You can do it. These may be used as a mixture.

また、本発明ではJ.Am.Ceram.Soc.,1997,vol.80,No.12,p.3157-3171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。電解質としては、正孔導体物質を含む電荷輸送層を用いてもよい。正孔導体物質として、9,9’-スピロビフルオレン誘導体などを用いることができる。   Further, in the present invention, J.P. Am. Ceram. Soc., 1997, vol. 80, no. 12, p. Basic compounds such as t-butylpyridine described in 3157-3171, 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. As the electrolyte, a charge transport layer containing a hole conductor material may be used. As the hole conductor material, a 9,9'-spirobifluorene derivative or the like can be used.

(C)導電性支持体
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、また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1m2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。
(C) Conductive support As the conductive support, 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または、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 changing 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、も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。
導電性支持体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/cm2以下であり、さらに好ましくは10Ω/cm2以下である。この下限に特に制限はないが、通常0.1Ω/cm2程度である。
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.
The lower the surface resistance of the conductive support, the better. The range of the surface resistance is preferably 50 Ω / cm 2 or less, more preferably 10 Ω / cm 2 or less. This lower limit is not particularly limited, but is usually about 0.1 Ω / 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。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よい。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 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
半導体微粒子は2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなる。本発明において、金属化合物とは、分子内に金属と金属以外の1種以上の原子とを含む無機化合物をあらわし、たとえば金属のカルコゲニド、金属炭酸塩又は金属硝酸塩が挙げられる。本発明において、2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなる半導体微粒子とは、予め、2種以上の金属又は金属化合物で処理することにより、微粒子中に2種以上の金属又は金属化合物が局部的に存在しているものをいう。2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなる半導体微粒子としては、後述のように、2種以上の金属又は金属化合物によりコア−シェル構造を形成しているものや、表面の一部とそれ以外の部分とが異なる金属又は金属化合物で形成されているものをいう。したがって、2種以上の半導体微粒子を単に混合したものは含まれない。2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなる半導体微粒子に特定の置換基を有する色素を用いることにより、色素の半導体微粒子への吸着を効率よく行うことができ、耐久性の高い光電変換素子を実現することができる。
(D) Semiconductor fine particles Semiconductor fine particles locally contain two or more kinds of metals or metal compounds. In the present invention, the metal compound represents an inorganic compound containing a metal and one or more atoms other than the metal in the molecule, and examples thereof include metal chalcogenides, metal carbonates, and metal nitrates. In the present invention, the semiconductor fine particles locally having two or more kinds of metals or metal compounds are treated with two or more kinds of metals or metal compounds in advance to thereby obtain two or more kinds of metals or fine particles in the fine particles. A metal compound is present locally. The semiconductor fine particles locally having two or more kinds of metals or metal compounds include those having a core-shell structure formed of two or more kinds of metals or metal compounds as described later, The part and other parts are formed of different metals or metal compounds. Therefore, a simple mixture of two or more kinds of semiconductor fine particles is not included. By using a dye having a specific substituent on the semiconductor fine particles locally having two or more kinds of metals or metal compounds, the dye can be efficiently adsorbed onto the semiconductor fine particles and has high durability. A photoelectric conversion element can be realized.

半導体微粒子は、金属原子、金属のカルコゲニド、金属炭酸塩及び/又は金属硝酸塩を有してなることが好ましい。
金属原子は、Ti(チタン)、Sn(スズ)、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオブ)、V(バナジウム)及びTa(タンタル)からなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。さらに好ましくは、Ti、Sn、Zr、Nb、V、Taであり、特に好ましくは、Nb、V、Taである。
金属カルコゲニドは、硫化カドミウム、セレン化カドミウム又はTi(チタン)、Sn(スズ)、Zn(亜鉛)、Mg(マグネシウム)、Al(アルミニウム)、W(タングステン)、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)、Sr(ストロンチウム)、In(インジウム)、Ce(セリウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、V(バナジウム)及びTa(タンタル)からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属酸化物が好ましい。さらに好ましくは、Ti、Sn、Zn、Mg、Alからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属酸化物であり、さらに好ましくは、Ti、Sn、Mg、Alからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属酸化物であり、特に好ましくは、Ti、Sn、Alからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属酸化物である。
金属炭酸塩は、炭酸カルシウム、炭酸カリウム及び炭酸バリウムからなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。さらに好ましくは、炭酸カルシウム、炭酸バリウムであり、特に好ましくは、炭酸カルシウムである。
金属硝酸塩は硝酸ランタンが好ましい。
The semiconductor fine particles preferably contain a metal atom, a metal chalcogenide, a metal carbonate and / or a metal nitrate.
Metal atoms include Ti (titanium), Sn (tin), Au (gold), Ag (silver), Cu (copper), Al (aluminum), Zr (zirconium), Nb (niobium), V (vanadium) and Ta At least one selected from the group consisting of (tantalum) is preferred. More preferred are Ti, Sn, Zr, Nb, V, and Ta, and particularly preferred are Nb, V, and Ta.
Metal chalcogenides are cadmium sulfide, cadmium selenide or Ti (titanium), Sn (tin), Zn (zinc), Mg (magnesium), Al (aluminum), W (tungsten), Zr (zirconium), Hf (hafnium) At least one metal oxide selected from the group consisting of Sr (strontium), In (indium), Ce (cerium), Y (yttrium), La (lanthanum), V (vanadium) and Ta (tantalum). preferable. More preferably, it is at least one metal oxide selected from the group consisting of Ti, Sn, Zn, Mg, Al, and more preferably at least one selected from the group consisting of Ti, Sn, Mg, Al. It is a kind of metal oxide, and particularly preferably at least one kind of metal oxide selected from the group consisting of Ti, Sn, and Al.
The metal carbonate is preferably at least one selected from the group consisting of calcium carbonate, potassium carbonate and barium carbonate. More preferred are calcium carbonate and barium carbonate, and particularly preferred is calcium carbonate.
The metal nitrate is preferably lanthanum nitrate.

2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有する半導体微粒子は、コア−シェル構造を有することが好ましく、コア−シェル構造により、前記金属原子、金属のカルコゲニド、金属炭酸塩及び/又は金属硝酸塩を有することがより好ましい。本明細書において、「コア−シェル構造」とは、核となるコア部分を覆うようにシェル(殻)部分を有するものをいう。コア部分がすべてシェル部分で覆われている必要はないが、好ましくは、コア部分の表面積の50%以上、さらに好ましくは、80%以上、特に90%がシェル部分で覆われていることが好ましい。コア−シェル構造の半導体微粒子は、励起された色素から注入された電子が、電解液中のI3-へ戻ることを抑制する作用により、開放電圧を向上させる効果を奏することができる。 The semiconductor fine particles having locally two or more kinds of metals or metal compounds preferably have a core-shell structure, and the core-shell structure allows the metal atom, metal chalcogenide, metal carbonate and / or metal nitrate to be contained. More preferably. In the present specification, the “core-shell structure” refers to a structure having a shell portion so as to cover a core portion serving as a nucleus. It is not necessary for the core part to be entirely covered with the shell part, but preferably 50% or more, more preferably 80% or more, particularly 90% of the surface area of the core part is preferably covered with the shell part. . The semiconductor fine particles having a core-shell structure can exhibit an effect of improving the open circuit voltage by suppressing the electrons injected from the excited dye from returning to I 3− in the electrolytic solution.

コア−シェル構造を有する半導体微粒子は、シェルとすべき金属原子又は金属化合物の溶液中に、コアとすべき半導体微粒子を加えて、適宜反応させることにより、得ることができる。コアとすべき半導体微粒子は1種でも、2種類以上用いてもよく、シェルとすべき金属原子や金属化合物は1種でも、2種類以上用いることができる。
コア−シェル構造の半導体微粒子として、例えば、酸化チタンをコアとし、炭酸カルシウムをシェルとするコア−シェル構造の半導体微粒子は以下の方法で調製することができるが、この方法及び条件に限定されることはない。まず、12g(0.2mol)の酢酸を58.6g(0.2mol)のチタン酸テトライソプロピルにスターラーで攪拌しながら滴下する。得られた混合物を15分間攪拌し、290mLの蒸留水に添加する。1時間攪拌後、4mlの65%硝酸を加え、40分間かけて78℃まで加熱し、75分間温度を一定に保つ。反応容器をヒーターから外し、370mLの水を加える。得られた液体をチタン製のオートクレーブに移し、250℃で12時間加熱する。その後、2.4mLの65%硝酸を加え、超音波ホモジナイザーで攪拌してから,酸化チタン量が13〜15%になるまで分散液を濃縮する。濃縮液を遠心分離により分離し上澄みの蒸留水を捨て、蒸留水と同量のエタノールを加える。その後、超音波ホモジナイザーにより攪拌することでコアの酸化チタン分散液を得る。次に、1〜3質量%の酢酸カルシウム水溶液にコアである酸化チタン粒子を添加して30分〜3時間攪拌する。攪拌後、遠心分離により酢酸カルシウム水溶液を除去し、蒸留水で洗浄、遠心分離を行った後、525℃で1時間焼成する方法により、酸化チタンをコアとし、炭酸カルシウムをシェルとするコア−シェル構造の半導体微粒子を得ることができる。
得られた半導体微粒子がコア−シェル構造を有することは、透過電子顕微鏡(TEM)で観察して判断することができる。コア部分とシェル部分の体積比は特に制限されないが、コア:シェルの体積比が、50:50〜98:2が好ましく、70:30〜95:5がより好ましい。この体積比は、TEMで観察して求めることができる。
The semiconductor fine particles having a core-shell structure can be obtained by adding the semiconductor fine particles to be the core to a solution of the metal atom or metal compound to be the shell and reacting appropriately. One kind or two or more kinds of semiconductor fine particles to be used as the core may be used, and one kind or two or more kinds of metal atoms or metal compounds to be used as the shell may be used.
As the core-shell semiconductor fine particles, for example, the core-shell semiconductor fine particles having titanium oxide as a core and calcium carbonate as a shell can be prepared by the following method, but the method and conditions are limited. There is nothing. First, 12 g (0.2 mol) of acetic acid is added dropwise to 58.6 g (0.2 mol) of tetraisopropyl titanate while stirring with a stirrer. The resulting mixture is stirred for 15 minutes and added to 290 mL of distilled water. After stirring for 1 hour, 4 ml of 65% nitric acid is added and heated to 78 ° C. over 40 minutes, keeping the temperature constant for 75 minutes. Remove the reaction vessel from the heater and add 370 mL of water. The obtained liquid is transferred to a titanium autoclave and heated at 250 ° C. for 12 hours. Thereafter, 2.4 mL of 65% nitric acid is added and stirred with an ultrasonic homogenizer, and then the dispersion is concentrated until the amount of titanium oxide is 13 to 15%. Separate the concentrate by centrifugation, discard the supernatant distilled water, and add the same amount of ethanol as the distilled water. Then, the titanium oxide dispersion liquid of a core is obtained by stirring with an ultrasonic homogenizer. Next, titanium oxide particles as a core are added to a 1 to 3% by mass calcium acetate aqueous solution and stirred for 30 minutes to 3 hours. After stirring, the calcium acetate aqueous solution is removed by centrifugation, washed with distilled water, centrifuged, and then fired at 525 ° C. for 1 hour, whereby the core-shell with titanium oxide as the core and calcium carbonate as the shell Semiconductor fine particles having a structure can be obtained.
It can be determined by observation with a transmission electron microscope (TEM) that the obtained semiconductor fine particles have a core-shell structure. The volume ratio of the core portion to the shell portion is not particularly limited, but the core: shell volume ratio is preferably 50:50 to 98: 2, and more preferably 70:30 to 95: 5. This volume ratio can be obtained by observing with TEM.

コア−シェル構造半導体微粒子は、コア部分が、金属原子、金属のカルコゲニド又は金属硝酸塩を有してなることが好ましい。さらに好ましくは、コア部分が金属原子、金属のカルコゲニドであり、特に好ましくは、コア部分が金属のカルコゲニドである。シェル部分が金属のカルコゲニド又は金属炭酸塩を有してなることが好ましい。
コア部分として金属原子を用いた場合は、Ti、Nb、Sn、Zn及びLaからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属原子が好ましい。さらに好ましくは、Ti、Sn、Znである。特に好ましくは、Ti、Snである。コア部分として金属カルコゲニドを用いた場合は、Ti、Sn、Zn、Mg及びAlの酸化物から選ばれた少なくとも1種の金属酸化物であることが好ましい。さらに好ましくは、Tiの酸化物、Snの酸化物、Znの酸化物である。特に好ましくは、Tiの酸化物、Snの酸化物である。コア部分として金属硝酸塩を用いた場合は、硝酸ランタンが好ましい。
シェル部分として、金属カルコゲニドを用いる場合は、Ti、Mg及びAlの酸化物を用いることが好ましい。シェル部分として、金属炭酸塩を用いる場合は、炭酸カルシウムを用いることが好ましい。
In the core-shell structure semiconductor fine particles, the core portion preferably includes a metal atom, a metal chalcogenide, or a metal nitrate. More preferably, the core portion is a metal atom or a metal chalcogenide, and particularly preferably, the core portion is a metal chalcogenide. It is preferred that the shell portion comprises a metal chalcogenide or metal carbonate.
When a metal atom is used as the core portion, at least one metal atom selected from the group consisting of Ti, Nb, Sn, Zn and La is preferred. More preferably, they are Ti, Sn, and Zn. Particularly preferred are Ti and Sn. When metal chalcogenide is used as the core portion, it is preferably at least one metal oxide selected from oxides of Ti, Sn, Zn, Mg and Al. More preferred are an oxide of Ti, an oxide of Sn, and an oxide of Zn. Particularly preferred are an oxide of Ti and an oxide of Sn. When metal nitrate is used as the core portion, lanthanum nitrate is preferred.
When a metal chalcogenide is used as the shell portion, it is preferable to use oxides of Ti, Mg, and Al. When using a metal carbonate as the shell portion, it is preferable to use calcium carbonate.

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1nm以上1000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下の微粒子であることがより好ましい。ここで粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置、例えば、MALVERN社製のマスターサイザー(商品名)により測定されたものをいう。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。   With respect to the particle size of the semiconductor fine particles, the average particle size of the primary particles is preferably 1 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less for the purpose of keeping the viscosity of the semiconductor fine particle dispersion high. Here, the particle size refers to that measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device, for example, a master sizer (trade name) manufactured by MALVERN. 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.

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)に記載の硫酸法およ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。
コア−シェル構造の半導体微粒子を製造するに際し、上記のように、従来の方法で、まず、コア部分となる半導体微粒子を製造することができる。例えば、コアとして酸化チタン(チタニア)を用いる場合、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でコア部分となる半導体微粒子を製造する。その後、前述の方法により、シェルとすべき金属原子又は金属化合物の溶液中に、コアとすべき半導体微粒子を加えて、適宜反応させることにより、得ることができる。
コア部分となる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、または、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。
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 hydrolyzing a 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 Publishing (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.
When manufacturing semiconductor fine particles having a core-shell structure, first, as described above, the semiconductor fine particles to be the core portion can be manufactured by the conventional method. For example, when titanium oxide (titania) is used as the core, the production method of titania nanoparticles is preferably a method by flame hydrolysis of titanium tetrachloride, a combustion method of titanium tetrachloride, hydrolysis of a stable chalcogenide complex, orthotitanic acid The semiconductor fine particles that become the core portion are produced by hydrolyzing, dissolving and removing the soluble portions after forming the semiconductor fine particles from the soluble portion and the insoluble portion, and hydrothermal synthesis of an aqueous peroxide solution. Then, by the above-mentioned method, it can obtain by adding the semiconductor fine particle which should be a core in the solution of the metal atom or metal compound which should be a shell, and making it react suitably.
Examples of the crystal structure of titania as a core part 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.

本発明に用いる、2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなる半導体微粒子は、金属原子を半導体微粒子にドープすることにより、2種以上の金属原子を有するようにした半導体微粒子であってもよい。金属原子をドープすることにより、フラットバンド電位が正にシフトし、電荷注入効率が向上する作用により、短絡電流が増加する効果を奏することができる。
ドープされる金属原子は、例えば、Nb、V、Taを挙げることができる。さらに好ましくは、Nb、Vである。例えば、Nbパウダーとtetrabutyl titanateを過酸化水素とアンモニア(v/v=5/1)を含む水溶液中に添加し攪拌する。攪拌後、過剰の過酸化水素とアンモニアを80℃に熱することにより除去する。得られた溶液をテフロン(登録商標)製のオートクレーブに移し、180℃で20時間攪拌する。得られた沈殿物をpH=7の蒸留水で洗浄し、100℃で6時間乾燥させる方法により、金属原子をドープすることができる。
The semiconductor fine particles locally having two or more kinds of metals or metal compounds used in the present invention are semiconductor fine particles having two or more kinds of metal atoms by doping the semiconductor fine particles with metal atoms. There may be. By doping metal atoms, the flat band potential is positively shifted, and the effect of increasing the charge injection efficiency can increase the short-circuit current.
Examples of the metal atom to be doped include Nb, V, and Ta. More preferably, they are Nb and V. For example, Nb powder and tetrabutyl titanate are added to an aqueous solution containing hydrogen peroxide and ammonia (v / v = 5/1) and stirred. After stirring, excess hydrogen peroxide and ammonia are removed by heating to 80 ° C. The obtained solution is transferred to an autoclave made of Teflon (registered trademark) and stirred at 180 ° C. for 20 hours. The obtained precipitate can be doped with metal atoms by a method of washing with distilled water of pH = 7 and drying at 100 ° C. for 6 hours.

半導体微粒子には、金属原子、金属のカルコゲニド、金属炭酸塩及び金属硝酸塩以外の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、導電性材料が好ましい。導電性材料としては、塗布型の導電性材料を挙げることができる。たとえば、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイトなどのカーボン材料、導電性ポリマーであるπ共役ポリマー、銀ナノワイヤーなどを挙げることができる。これらの材料は、導電性を発現する薄膜を塗布によって形成することが可能となり、安価に製造することができる。この中でも、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブなどのカーボン材料が好ましく、グラフェンがより好ましい。導電性材料を半導体微粒子に加えることにより、光照射により励起された前述の色素をそのままの状態で保持し、色素を基底状態に戻す反応を抑制でき、電池性能、特に光電変換効率を向上させることができる。さらに好ましくは、グラファイトや平面構造を有するグラフェンである。導電性材料などの添加剤は、半導体微粒子のペーストに添加し超音波ホモジナイザーで分散させる方法により、半導体微粒子に加えることができる。導電性材料としては、電気抵抗値が107Ω・cm以下のものが好ましく、さらに好ましくは、105Ω・cm以下である。
半導体微粒子には、このほか、半導体微粒子同士の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ために表面へ添加剤を用いてもよい。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。半導体微粒子上の表面欠陥を除去するなどの目的で、色素吸着前に半導体微粒子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。
The semiconductor fine particles may contain additives other than metal atoms, metal chalcogenides, metal carbonates and metal nitrates. As an additive, a conductive material is preferable. An example of the conductive material is a coating type conductive material. Examples thereof include carbon materials such as carbon nanotubes, graphene, and graphite, π-conjugated polymers that are conductive polymers, and silver nanowires. These materials can form a thin film exhibiting conductivity by coating, and can be manufactured at low cost. Among these, carbon materials such as graphite, graphene, and carbon nanotube are preferable, and graphene is more preferable. By adding a conductive material to the semiconductor fine particles, the aforementioned dye excited by light irradiation can be held as it is, the reaction of returning the dye to the ground state can be suppressed, and battery performance, particularly photoelectric conversion efficiency can be improved. Can do. More preferred is graphite or graphene having a planar structure. An additive such as a conductive material can be added to the semiconductor fine particles by a method in which the additive is added to the semiconductor fine particle paste and dispersed with an ultrasonic homogenizer. The conductive material preferably has an electric resistance value of 10 7 Ω · cm or less, more preferably 10 5 Ω · cm or less.
In addition to the semiconductor fine particles, additives for improving the necking between the semiconductor fine particles and additives on the surface for preventing reverse electron transfer may be used. 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. For the purpose of removing surface defects on the semiconductor fine particles, the semiconductor fine particles may be subjected to acid-base or redox treatment before dye adsorption. Etching, oxidation treatment, hydrogen peroxide treatment, dehydrogenation treatment, UV-ozone, oxygen plasma, or the like may be used.

本発明で用いる、2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなる半導体微粒子としては、金属のカルコゲニドをコア部分として有し、金属のカルコゲニド又は金属炭酸塩をシェル部分として有する、コア−シェル構造の半導体微粒子、及び金属のカルコゲニドに金属原子をドープして得られた半導体微粒子が好ましく、酸化チタン(TiO2)及び酸化スズ(SnO2)からなる群より選ばれる金属のカルコゲニドをコア部分として有し、酸化アルミニウム(Al23)、酸化マグネシウム(MgO)、炭酸カルシウム(CaCO3)、酸化チタン(TiO2)及び酸化チタン/酸化マグネシウム(TiO2/MgO)からなる群より選ばれる金属のカルコゲニド又は金属炭酸塩をシェル部分として有する、コア−シェル構造の半導体微粒子、並びに酸化チタン及び酸化スズからなる群より選ばれる金属のカルコゲニドに、Nb、V及びTaからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子をドープして得られた半導体微粒子がより好ましい。 As the semiconductor fine particles locally having two or more kinds of metals or metal compounds used in the present invention, a core having a metal chalcogenide or a metal carbonate as a shell portion is used. A semiconductor fine particle having a shell structure and a semiconductor fine particle obtained by doping a metal chalcogenide with a metal atom are preferable, and a metal chalcogenide selected from the group consisting of titanium oxide (TiO 2 ) and tin oxide (SnO 2 ) is used as a core. As a portion, selected from the group consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), calcium carbonate (CaCO 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) and titanium oxide / magnesium oxide (TiO 2 / MgO) Core-shell structure having a metal chalcogenide or metal carbonate as a shell portion Fine particles, and the chalcogenide of a metal selected from the group consisting of titanium oxide and tin oxide, Nb, at least one of the semiconductor fine particles obtained metal atom doped selected from the group consisting of V and Ta are more preferred.

(E)半導体微粒子分散液の調製と半導体微粒子層の作製
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、半導体微粒子層を得ることができる。半導体微粒子分散液には、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%以下とすることが好ましい。
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、α−テル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。
分散の際、必要に応じて例えばポリエチレングリコール、ブチルセルロース、エチルセルロース、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、また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。
(E) Preparation of Semiconductor Fine Particle Dispersion and Production of Semiconductor Fine Particle Layer A semiconductor fine particle layer can be obtained by applying the semiconductor fine particle dispersion to the conductive support and heating it appropriately. In the semiconductor fine particle dispersion, the solid content other than the semiconductor fine particles is preferably 10% by mass or less of the entire semiconductor fine particle dispersion.
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 crushing using a mill or 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 α-terpineol, ketones such as acetone, esters such as ethyl acetate, dichloromethane, acetonitrile and the like.
In the dispersion, if necessary, for example, a polymer such as polyethylene glycol, butyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, a surfactant, an acid, a chelating agent, or the like may be used in a small amount 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、オフセットおよびグラビアの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。
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。
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. The method and the curtain method are preferable. It is also preferable to apply by a spin method or a spray method using a general-purpose machine. As the wet printing method, intaglio, rubber plate, screen printing and the like are preferred, including the three major printing methods of letterpress, offset and gravure. From these, a preferred film forming method is selected according to the liquid viscosity and the wet thickness. Further, since the semiconductor fine particle dispersion 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.
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号公報等が挙げられる。光照射の例としては、特開2001−357896号公報等が挙げられる。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.
A pressure may be applied after application, and examples of a method for applying pressure include Japanese Patent Application Publication No. 2003-500857. Examples of light irradiation include JP-A No. 2001-357896. Examples of plasma, microwave, and energization include JP-A-2002-353453. Examples of the chemical treatment include JP-A-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、(NH42TiF6、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、半導体微粒子の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 supported per unit area increases, so that the light absorption efficiency increases. However, the diffusion distance of the generated electrons increases, and 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.

(F)感光体層
上記のように作製された半導体微粒子層に色素を吸着させることにより、感光体層を形成することができる。
半導体微粒子に色素を吸着させるには、溶液と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、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。
溶液と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。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好ましい。
(F) Photoreceptor layer A photoreceptor layer can be formed by adsorbing a dye to the semiconductor fine particle layer produced as described above.
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 composed of a solution and a dye for a long time. The solution used for the dye solution for dye adsorption can be used without particular limitation as long as the solution can dissolve the dye. 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.
You may heat the pigment | dye solution for pigment | dye adsorption which consists of a solution and a pigment | dye to 50 to 100 degreeC as needed. 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. 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 preferable to prepare a dye solution for dye adsorption by dissolving all the dyes.

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、色素の使用量は5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。
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 a pigment | dye shall be 5 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.

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。
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。
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).
After adsorbing the dye, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with amines. Preferred amines include 4-tert-butylpyridine and polyvinylpyridine. These may be used as they are in the case of a liquid, or may be used by dissolving in an organic solvent.

(G)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。対向電極は、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支持体は必ずしも必要でない。ただし、支持体を有する方が密閉性の点で有利である。対向電極の材料としては、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。
(G) 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 support is not necessarily required in a configuration in which the strength is sufficiently maintained. However, having a support is advantageous in terms of hermeticity. Examples of the material for the counter electrode include platinum, carbon, conductive polymer, and the like. Preferable examples include platinum, carbon, and conductive polymer.

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良く、チタニアの混合電極として例えば、特開2000−113913号公報等が挙げられる。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号公報等が挙げられる。
As the structure of the counter electrode, a structure having a high current collecting effect is preferable. Preferable examples include JP-A-10-505192.
As the light receiving electrode, a composite electrode such as titanium oxide and tin oxide (TiO 2 / SnO 2 ) may be used. Examples of mixed electrodes other than titania include JP-A Nos. 2001-185243 and 2003-282164.

(H)光電変換素子の構成
光電変換素子の構成として、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。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もちいることができる。好ましいホール輸送層としては、例えば無機系又は有機系のホール輸送材料を用いることができる。無機系ホール輸送材料としては、CuI、CuO,NiO等が挙げられる。また、有機系ホール輸送材料としては、高分子系と低分子系のものが挙げられ、高分子系のものとしては、例えばポリビニルカルバゾール、ポリアミン、有機ポリシラン等が挙げられる。また、低分子系のものとしては、例えばトリフェニルアミン誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体、フェナミン誘導体等が挙げられる。この中でも有機ポリシランは、従来の炭素系高分子と異なり、主鎖のSiに沿って非局化されたσ電子が光伝導に寄与し、高いホール移動度を有するため、好ましい(Phys.Rev.B,1987,vol.35,p.2818)。
(H) Configuration of photoelectric conversion element As a configuration of the photoelectric conversion 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 are sequentially formed. Can be stacked. A hole transport material that functions as a p-type semiconductor can be used as a hole transport layer. As a preferred hole transport layer, for example, an inorganic or organic hole transport material can be used. Examples of the inorganic hole transport material include CuI, CuO, and NiO. Examples of the organic hole transport material include high molecular weight materials and low molecular weight materials, and examples of the high molecular weight materials include polyvinyl carbazole, polyamine, and organic polysilane. Moreover, as a low molecular weight thing, a triphenylamine derivative, a stilbene derivative, a hydrazone derivative, a phenamine derivative etc. are mentioned, for example. Among these, organic polysilanes are preferred because, unlike conventional carbon-based polymers, σ electrons delocalized along the main chain Si contribute to photoconductivity and have high hole mobility (Phys. Rev. B, 1987, vol. 35, p.

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。中でもドナー材料とアクセプター材料とから形成された分子間電荷移動錯体が好ましい。この中でも、有機ドナーと有機アクセプターとから形成されたもの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。
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 is not particularly limited as long as it has good conductivity, and examples thereof include inorganic conductive materials, organic conductive materials, conductive polymers, and intermolecular charge transfer complexes. Among them, an intermolecular charge transfer complex formed from a donor material and an acceptor material is preferable. Among these, what was formed from the organic donor and the 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 a nitro group, a cyano group, a carboxyl group or a halogen group in the π-electron system of the molecule, specifically, PCBM, benzoquinone, naphthoquinone, etc. Quinone, fluoroenone, chloranil, bromanyl, tetracyanoquinodimethane, tetracyanoethylene and the like.
The thickness of the conductive layer is not particularly limited, but is preferably such that the porous layer can be completely filled.

素子の構成としては、第1電極層、第1感光体層、導電層、第2感光体層、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感光体層と第2感光体層に用いる色素は同一また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 photoreceptor layer, a conductive layer, a second photoreceptor layer, and a second electrode layer are sequentially stacked. In this case, the dyes used in the first photoreceptor layer and the second photoreceptor layer may be the same or different, and if they are different, it is preferable that the absorption spectra are different. In addition, structures and members that are applied to this type of electrochemical element can be applied as appropriate.

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。
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.

導電性支持体と感光体層の間には、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。
In order to prevent reverse current due to direct contact between the electrolyte and the electrode, it is preferable to form a short-circuit prevention layer between the conductive support and the photoreceptor layer. 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さら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 further in detail based on an Example, this invention is not limited to these.

合成例1(例示色素(X−26)の調製)
下記のスキームの方法に従って例示色素(X−26)を調製した。
Synthesis Example 1 (Preparation of Exemplified Dye (X-26))
Exemplified dye (X-26) was prepared according to the method of the following scheme.

Figure 0005756772
Figure 0005756772

(i)化合物(d−1−2)の調製
化合物(d−1−1)25g、Pd2(dba)3 33.8g、トリフェニルホスフィン8.6g、ヨウ化銅2.5g、1−へプチン25.2gをトリエチルアミン70mL及びテトラヒドロフラン(THF)50mLの混合溶液に室温で攪拌し、80℃で4.5時間攪拌した。濃縮後カラムクロマトグラフィーで精製することで化合物(d−1−2)26.4gを得た。
(I) Preparation of compound (d-1-2) 25 g of compound (d-1-1), 33.8 g of Pd 2 (dba) 3 , 8.6 g of triphenylphosphine, 2.5 g of copper iodide, 1-he 25.2 g of puttin was stirred in a mixed solution of 70 mL of triethylamine and 50 mL of tetrahydrofuran (THF) at room temperature, and stirred at 80 ° C. for 4.5 hours. After concentration, 26.4 g of compound (d-1-2) was obtained by purification by column chromatography.

(ii)化合物(d−1−4)の調製
化合物(d−1−3)6.7gを窒素雰囲気下、−15℃でテトラヒドロフラン200mLに溶解し、別途調製したLDA(リチウムジイソプロピルアミド)を化合物(d−1−3)の2.5等量を滴下し、75分攪拌した。その後化合物(d−1−2)15gをテトラヒドロフラン30mLに溶解した溶液を滴下し0℃で1時間攪拌し、室温で17時間攪拌した。濃縮後、水150mLを加え、塩化メチレン150mLで分液・抽出し、塩水で有機層を洗浄し、有機層を濃縮した。得られた結晶をメタノールで再結晶し、化合物(d−1−4)18.9gを得た。
(Ii) Preparation of Compound (d-1-4) 6.7 g of Compound (d-1-3) was dissolved in 200 mL of tetrahydrofuran at −15 ° C. under a nitrogen atmosphere, and separately prepared LDA (lithium diisopropylamide) was used as the compound. 2.5 equivalents of (d-1-3) was added dropwise and stirred for 75 minutes. Thereafter, a solution of 15 g of compound (d-1-2) dissolved in 30 mL of tetrahydrofuran was dropped, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour and then stirred at room temperature for 17 hours. After concentration, 150 mL of water was added, liquid separation and extraction were performed with 150 mL of methylene chloride, the organic layer was washed with brine, and the organic layer was concentrated. The obtained crystal was recrystallized from methanol to obtain 18.9 g of compound (d-1-4).

(iii)化合物(d−1−5)の調製
化合物(d−1−4)13.2g、PPTS(ピリジニウムパラトルエンスルホン酸)1.7gを、トルエン1000mLに加え、窒素雰囲気下で5時間加熱還流を行った。濃縮後、飽和重曹水及び塩化メチレンで分液を行い、有機層を濃縮した。得られた結晶をメタノール及び塩化メチレンで再結晶し、化合物(d−1−5)11.7gを得た。
(Iii) Preparation of Compound (d-1-5) 13.2 g of Compound (d-1-4) and 1.7 g of PPTS (pyridinium paratoluenesulfonic acid) are added to 1000 mL of toluene and heated under a nitrogen atmosphere for 5 hours. Reflux was performed. After concentration, liquid separation was performed with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate and methylene chloride, and the organic layer was concentrated. The obtained crystals were recrystallized from methanol and methylene chloride to obtain 11.7 g of compound (d-1-5).

(iv)例示色素(X−26)の調製
化合物(d−1−5)4.0g、化合物(d−1−6)2.2g、をDMF(ジメチルホルムアミド)60mLに加え70℃で4時間攪拌した。その後化合物(d−1−7)2.1gを加え160℃で3.5時間加熱攪拌した。その後チオシアン酸アンモニウム19.0gを加え130℃で5時間攪拌した。濃縮後、水1.3mL加えろかし、ジエチルエーテルで洗った。粗精製物をTBAOH(水酸化テトラブチルアンモニウム)と共にメタノール溶液に溶解し、Sephadex LH-20カラムで精製した。主層の分画を回収し濃縮後硝酸0.2Mを添加して、沈殿物をろ過後、水及びジエチルエーテルで洗い、粗精製物600mgを得た。粗精製物をメタノール溶液に溶解し、硝酸1Mを添加して沈殿物をろ過後、水及びジエチルエーテルで洗い、例示色素(X−26)570mg得た。
(Iv) Preparation of Exemplified Dye (X-26) 4.0 g of compound (d-1-5) and 2.2 g of compound (d-1-6) were added to 60 mL of DMF (dimethylformamide) at 70 ° C. for 4 hours. Stir. Thereafter, 2.1 g of the compound (d-1-7) was added and the mixture was heated and stirred at 160 ° C. for 3.5 hours. Thereafter, 19.0 g of ammonium thiocyanate was added and stirred at 130 ° C. for 5 hours. After concentration, 1.3 mL of water was added and filtered, and washed with diethyl ether. The crude product was dissolved in a methanol solution together with TBAOH (tetrabutylammonium hydroxide) and purified with a Sephadex LH-20 column. The main layer fraction was collected and concentrated, and then 0.2 M nitric acid was added. The precipitate was filtered and washed with water and diethyl ether to obtain 600 mg of a crude product. The crude product was dissolved in a methanol solution, 1M nitric acid was added, the precipitate was filtered, and washed with water and diethyl ether to obtain 570 mg of Exemplified dye (X-26).

得られた例示色素(X−26)の構造はNMR測定により確認した。
1H−NMR(DMSO−d6、400MHz):δ(ppm)in aromatic regions:9.37(1H,d),9.11(1H,d),9.04(1H,s)、8.89(2H),8.74(1H,s),8.26(1H,d),8.10−7.98(2H),7.85−7.73(2H),7.60(1H,d),7.45−7.33(2H),7.33−7.12(5H,m),6.92(1H,d)
The structure of the obtained exemplary dye (X-26) was confirmed by NMR measurement.
1 H-NMR (DMSO-d 6 , 400 MHz): δ (ppm) in aromatic regions: 9.37 (1H, d), 9.11 (1H, d), 9.04 (1H, s), 8. 89 (2H), 8.74 (1H, s), 8.26 (1H, d), 8.10-7.98 (2H), 7.85-7.73 (2H), 7.60 (1H , D), 7.45-7.33 (2H), 7.33-7.12 (5H, m), 6.92 (1H, d)

得られた例示色素(X−26)について、エタノール溶媒で色素の濃度が8.5μmol/Lとなるように調製し、分光吸収測定を行ったところ、吸収極大波長は568nmであった。   About the obtained exemplary pigment | dye (X-26), when it prepared so that the density | concentration of a pigment | dye might be 8.5 micromol / L with an ethanol solvent, and the spectral absorption measurement was performed, the absorption maximum wavelength was 568 nm.

合成例2(例示色素(X−30)の調製)
下記のスキームの方法に従って化合物(d−2−4)を調製し、化合物(d−1−2)を化合物(d−2−4)に代えた以外は例示色素(X−26)と同様にして例示色素(X−30)を調製した。
Synthesis Example 2 (Preparation of Exemplified Dye (X-30))
Compound (d-2-4) was prepared according to the method of the following scheme, and compound (d-1-2) was replaced with compound (d-2-4) in the same manner as Exemplified dye (X-26). Example dye (X-30) was prepared.

Figure 0005756772
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得られた例示色素(X−30)について、エタノール溶媒で色素の濃度が8.5μmol/Lとなるように調製し、分光吸収測定を行ったところ、吸収極大波長は570nmであった。   About the obtained exemplary pigment | dye (X-30), when it prepared so that the density | concentration of a pigment | dye might be 8.5 micromol / L with an ethanol solvent, and the spectral absorption measurement was performed, the absorption maximum wavelength was 570 nm.

合成例3(例示色素(X−32)の調製)
下記のスキームの方法に従って化合物(d−3−2)を調製し、化合物(d−1−2)を化合物(d−3−2)に代えた以外は例示色素(X−26)と同様にして例示色素(X−32)を調製した。
Synthesis Example 3 (Preparation of Exemplified Dye (X-32))
Compound (d-3-2) was prepared according to the method of the following scheme, and was the same as Exemplified dye (X-26) except that compound (d-1-2) was replaced with compound (d-3-2). Example dye (X-32) was prepared.

Figure 0005756772
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得られた例示色素(X−32)について、エタノール溶媒で色素の濃度が8.5μmol/Lとなるように調製し、分光吸収測定を行ったところ、吸収極大波長は574nmであった。   About the obtained exemplary pigment | dye (X-32), when it prepared so that the density | concentration of a pigment | dye might be 8.5 micromol / L with an ethanol solvent, and the spectral absorption measurement was performed, the absorption maximum wavelength was 574 nm.

合成例4(例示色素(X−31)の調製)
下記のスキームの方法に従って化合物(d−4−2)を調製し、化合物(d−1−2)を化合物(d−4−2)に代えた以外は例示色素(X−26)と同様にして例示色素(X−31)を調製した。
Synthesis Example 4 (Preparation of Exemplified Dye (X-31))
Compound (d-4-2) was prepared according to the method of the following scheme, and compound (d-1-2) was replaced with compound (d-4-2) in the same manner as Exemplified dye (X-26). Example dye (X-31) was prepared.

Figure 0005756772
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得られた例示色素(X−31)について、エタノール溶媒で色素の濃度が8.5μmol/Lとなるように調製し、分光吸収測定を行ったところ、吸収極大波長は588nmであった。   About the obtained exemplary pigment | dye (X-31), when it prepared so that the density | concentration of pigment | dye might be set to 8.5 micromol / L with an ethanol solvent, and the spectral absorption measurement was performed, the absorption maximum wavelength was 588 nm.

合成例5(例示色素(X−33)の調製)
下記のスキームの方法に従って化合物(d−5−6)を調製し、化合物(d−1−5)を化合物(d−5−6)に代えた以外は例示色素(X−26)と同様にして、例示色素(X−33)を調製した。
Synthesis Example 5 (Preparation of Exemplified Dye (X-33))
Compound (d-5-6) was prepared according to the method of the following scheme, and compound (d-1-5) was replaced with compound (d-5-6) in the same manner as Exemplified dye (X-26). Thus, Exemplified dye (X-33) was prepared.

Figure 0005756772
Figure 0005756772

得られた例示色素(X−33)について、エタノール溶媒で色素の濃度が8.5μmol/Lとなるように調製し、分光吸収測定を行ったところ、吸収極大波長は570nmであった。   About the obtained exemplary pigment | dye (X-33), when it prepared so that the density | concentration of a pigment | dye might be 8.5 micromol / L with an ethanol solvent, and the spectral absorption measurement was performed, the absorption maximum wavelength was 570 nm.

合成例6(例示色素(X−34)の調製)
下記のスキームの方法に従って化合物(d−6−3)を調製し、化合物(d−1−5)を化合物(d−6−3)に代えた以外は例示色素(X−26)と同様にして例示色素(X−34)を調製した。
Synthesis Example 6 (Preparation of Exemplified Dye (X-34))
Compound (d-6-3) was prepared according to the method of the following scheme, and was the same as Exemplified dye (X-26) except that compound (d-1-5) was replaced with compound (d-6-3). Example dye (X-34) was prepared.

Figure 0005756772
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得られた例示色素(X−34)について、エタノール溶媒で色素の濃度が8.5μmol/Lとなるように調製し、分光吸収測定を行ったところ、吸収極大波長は571nmであった。   About the obtained exemplary pigment | dye (X-34), when it prepared so that the density | concentration of a pigment | dye might be 8.5 micromol / L with an ethanol solvent, and the spectral absorption measurement was performed, the absorption maximum wavelength was 571 nm.

合成例7(例示色素(X−35)の調製)
前記例示色素(X−30)の調製において、化合物(d−2−2)の代わりに下記化合物(d−7−1)を用いた以外は同様にして、例示色素(X−35)を調製した。
Synthesis Example 7 (Preparation of Exemplified Dye (X-35))
In the preparation of the exemplified dye (X-30), the exemplified dye (X-35) was prepared in the same manner except that the following compound (d-7-1) was used instead of the compound (d-2-2). did.

Figure 0005756772
Figure 0005756772

得られた例示色素(X−35)について、エタノール溶媒で色素の濃度が8.5μmol/Lとなるように調製し、分光吸収測定を行ったところ、吸収極大波長は574nmであった。   About the obtained exemplary pigment | dye (X-35), when it prepared so that the density | concentration of a pigment | dye might be 8.5 micromol / L with an ethanol solvent, and the spectral absorption measurement was performed, the absorption maximum wavelength was 574 nm.

合成例8(例示色素(X−36)の調製)
下記のスキームの方法に従って、以下例示色素(X−26)と同様にして、例示色素(X−36)を調製した。
Synthesis Example 8 (Preparation of Exemplified Dye (X-36))
Exemplified dye (X-36) was prepared in the same manner as Exemplified dye (X-26) below according to the method of the following scheme.

Figure 0005756772
Figure 0005756772

得られた例示色素(X−36)について、エタノール溶媒で色素の濃度が8.5μmol/Lとなるように調製し、分光吸収測定を行ったところ、吸収極大波長は580nmであった。   About the obtained exemplary pigment | dye (X-36), when it prepared so that the density | concentration of pigment | dye might be set to 8.5 micromol / L with an ethanol solvent, and the spectral absorption measurement was performed, the absorption maximum wavelength was 580 nm.

例示色素(X−22)、例示色素(X−23)、例示色素(X−24)、例示色素(X−25)、例示色素(X−27)、例示色素(X−28)についても同様の方法で調製した。
また、比較色素として、以下の色素(X−19)、(X−20)及び(X−21)を、J.Am.Chem.Soc.,2001,vol.123,p.1613-1624に記載の方法を参考に調製した。
The same applies to the exemplified dye (X-22), the exemplified dye (X-23), the exemplified dye (X-24), the exemplified dye (X-25), the exemplified dye (X-27), and the exemplified dye (X-28). It was prepared by the method.
As comparative dyes, the following dyes (X-19), (X-20) and (X-21) Am. Chem. Soc., 2001, vol. 123, p. It was prepared with reference to the method described in 1613-1624.

Figure 0005756772
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Figure 0005756772
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<色素の評価>
色素(X−19)〜(X−36)の最大吸収波長を測定した。その結果を表1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。
<Evaluation of dye>
The maximum absorption wavelengths of the dyes (X-19) to (X-36) were measured. The results are shown in Table 1. 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 0005756772
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<2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなる半導体微粒子(II)分散液の調製>
半導体微粒子(I)を調製し、それを用いて、2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなる半導体微粒子(II)を調製した。
1.半導体微粒子(I)の調製
(1)酸化スズ(SnO2
Alfa Aesar社製のPuratronic(商品名)を、精製せずに使用した。この酸化スズの粒径を、レーザー回折式粒度分布測定装置(MALVERN社製のマスターサイザー(商品名))により測定したところ、20〜30nmであった。
(2)酸化チタン(TiO2
Titanium isopropoxide(0.2mol)に室温で酢酸(0.2mol)を滴下して15分間攪拌した。その後、290mLの蒸留水を添加して1時間攪拌した。1時間後、65%のHNO3水溶液を添加して、40分かけて78℃まで加熱し、75分攪拌した。攪拌後、蒸留水を290mL添加して酸化チタンゾル溶液(結晶系:アモルファス)を作製した。この酸化チタンゾル溶液を、オートクレーブを用いて250℃、12時間攪拌することにより酸化チタン粒子分散水溶液を得た。
この水溶液をろ過して、酸化チタンを得た。得られた酸化チタンの結晶系はアナターゼ型であった。この酸化チタンの粒径をレーザー回折式粒度分布測定装置(MALVERN社製のマスターサイザー(商品名))により測定したところ、10〜30nmであった。
<Preparation of Dispersion of Semiconductor Fine Particles (II) Containing Locally Two or More Kinds of Metals or Metal Compounds>
Semiconductor fine particles (I) were prepared, and semiconductor fine particles (II) comprising two or more kinds of metals or metal compounds locally were prepared using the fine particles.
1. Preparation of semiconductor fine particles (I) (1) Tin oxide (SnO 2 )
Puratronic (trade name) manufactured by Alfa Aesar was used without purification. The particle size of the tin oxide was measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer (Mastersizer (trade name) manufactured by MALVERN), and it was 20 to 30 nm.
(2) Titanium oxide (TiO 2 )
Acetic acid (0.2 mol) was added dropwise to Titanium isopropoxide (0.2 mol) at room temperature and stirred for 15 minutes. Thereafter, 290 mL of distilled water was added and stirred for 1 hour. After 1 hour, 65% aqueous HNO 3 solution was added, heated to 78 ° C. over 40 minutes, and stirred for 75 minutes. After stirring, 290 mL of distilled water was added to prepare a titanium oxide sol solution (crystal system: amorphous). This titanium oxide sol solution was stirred at 250 ° C. for 12 hours using an autoclave to obtain a titanium oxide particle-dispersed aqueous solution.
This aqueous solution was filtered to obtain titanium oxide. The crystal system of the obtained titanium oxide was anatase type. The particle size of the titanium oxide was measured by a laser diffraction type particle size distribution analyzer (Mastersizer (trade name) manufactured by MALVERN), and it was 10 to 30 nm.

2.2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなる半導体微粒子(II)の調製
(1)コア−シェル型半導体微粒子の調製
(a)酸化アルミニウム(Al23)をシェル部分とする半導体微粒子(II)の調製
前記半導体微粒子(I)を、2〜150mMのトリメチルアルミニウム水溶液に分散させ、200℃雰囲気で8秒間反応させ、半導体微粒子(II)を得た。得られた半導体微粒子を透過電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、酸化スズ又は酸化チタンをコア部分とし、酸化アルミニウムをシェル部分とする、コア−シェル構造である半導体微粒子(II)であることがわかった。コア:シェルの体積比をTEMで観察したところ、90:10〜98:2であった。この半導体微粒子の粒径をレーザー回折式粒度分布測定装置(MALVERN社製のマスターサイザー(商品名))で測定したところ、20〜30nmであった。
2.2 Preparation of semiconductor fine particles (II) locally having two or more kinds of metals or metal compounds (1) Preparation of core-shell type semiconductor fine particles (a) Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) shell portion Preparation of semiconductor fine particles (II) The semiconductor fine particles (I) were dispersed in a 2-150 mM trimethylaluminum aqueous solution and reacted for 8 seconds at 200 ° C. to obtain semiconductor fine particles (II). When the obtained semiconductor fine particles were observed with a transmission electron microscope (TEM), they were semiconductor fine particles (II) having a core-shell structure in which tin oxide or titanium oxide was used as a core portion and aluminum oxide was used as a shell portion. all right. When the volume ratio of the core: shell was observed with TEM, it was 90:10 to 98: 2. The particle size of the semiconductor fine particles was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (Mastersizer (trade name) manufactured by MALVERN), and it was 20 to 30 nm.

(b)酸化マグネシウム(MgO)をシェル部分とする半導体微粒子(II)の調製
前記半導体微粒子(I)を、2〜150mMの酢酸マグネシウムが溶解したエタノール溶液(60〜70℃)中に1分間浸漬し、洗浄後、500℃で焼成することにより、半導体微粒子(II)を得た。得られた半導体微粒子を透過電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、酸化スズ又は酸化チタンをコア部分とし、酸化マグネシウムをシェル部分とする、コア−シェル構造である半導体微粒子(II)であることがわかった。上記と同様の方法でコア:シェルの体積比をTEMで観察したところ、90:10〜98:2であった。上記と同様の方法で半導体微粒子の粒径を測定したところ、20〜30nmであった。
(B) Preparation of semiconductor fine particles (II) having magnesium oxide (MgO) as a shell portion The semiconductor fine particles (I) are immersed in an ethanol solution (60 to 70 ° C.) in which 2-150 mM magnesium acetate is dissolved for 1 minute. After washing, firing was performed at 500 ° C. to obtain semiconductor fine particles (II). When the obtained semiconductor fine particles were observed with a transmission electron microscope (TEM), they were semiconductor fine particles (II) having a core-shell structure in which tin oxide or titanium oxide was used as a core portion and magnesium oxide was used as a shell portion. all right. When the volume ratio of core: shell was observed with TEM in the same manner as described above, it was 90:10 to 98: 2. When the particle size of the semiconductor fine particles was measured by the same method as described above, it was 20 to 30 nm.

(c)酸化チタン(TiO2)をシェル部分とする半導体微粒子(II)の調製
前記半導体微粒子(I)を、2〜20mMのTiCl4水溶液(70℃)に1時間浸漬し、洗浄後、500℃で焼成することにより、半導体微粒子(II)を得た。得られた半導体微粒子を透過電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、酸化スズ又は酸化チタンをコア部分とし、酸化チタンをシェル部分とする、コア−シェル構造である半導体微粒子(II)であることがわかった。上記と同様の方法でコア:シェルの体積比をTEMで観察したところ、90:10〜98:2であった。上記と同様の方法で半導体微粒子の粒径を測定したところ、20〜30nmであった。
(C) Preparation of semiconductor fine particles (II) having titanium oxide (TiO 2 ) as a shell portion The semiconductor fine particles (I) were immersed in a 2 to 20 mM TiCl 4 aqueous solution (70 ° C.) for 1 hour, washed, and then 500 Semiconductor fine particles (II) were obtained by firing at 0 ° C. When the obtained semiconductor fine particles were observed with a transmission electron microscope (TEM), they were semiconductor fine particles (II) having a core-shell structure in which tin oxide or titanium oxide was used as a core portion and titanium oxide was used as a shell portion. all right. When the volume ratio of core: shell was observed with TEM in the same manner as described above, it was 90:10 to 98: 2. When the particle size of the semiconductor fine particles was measured by the same method as described above, it was 20 to 30 nm.

(d)炭酸カルシウム(CaCO3)をシェル部分とする半導体微粒子(II)の調製
前記半導体微粒子(I)を、1〜3質量%の酢酸カルシウム水溶液に所定時間浸漬して、525℃で焼成することにより、半導体微粒子(II)を得た。得られた半導体微粒子を透過電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、酸化スズ又は酸化チタンをコア部分とし、炭酸カルシウムをシェル部分とする、コア−シェル構造である半導体微粒子(II)であることがわかった。上記と同様の方法でコア:シェルの体積比をTEMで観察したところ、90:10〜98:2であった。上記と同様の方法で半導体微粒子の粒径を測定したところ、20〜30nmであった。
(D) Preparation of semiconductor fine particles (II) having calcium carbonate (CaCO 3 ) as a shell portion The semiconductor fine particles (I) are immersed in an aqueous solution of 1 to 3% by mass of calcium acetate for a predetermined time and fired at 525 ° C. As a result, semiconductor fine particles (II) were obtained. When the obtained semiconductor fine particles were observed with a transmission electron microscope (TEM), they were semiconductor fine particles (II) having a core-shell structure in which tin oxide or titanium oxide was used as a core portion and calcium carbonate was used as a shell portion. all right. When the volume ratio of core: shell was observed with TEM in the same manner as described above, it was 90:10 to 98: 2. When the particle size of the semiconductor fine particles was measured by the same method as described above, it was 20 to 30 nm.

(e)2種類以上の材料をシェル部分とする半導体微粒子(II)の調製
2種類以上の材料をシェル部分とする半導体微粒子は、前記(a)〜(d)に記載された方法を繰り返し行うことにより調製した。得られた半導体微粒子を透過電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、コア部分に対して、使用した2種類以上の材料をシェル部分とする、コア−シェル構造である半導体微粒子(II)であることがわかった。上記と同様の方法でコア:シェルの体積比をTEMで観察したところ、90:10〜98:2であった。上記と同様の方法で半導体微粒子の粒径を測定したところ、20〜40nmであった。
(E) Preparation of semiconductor fine particles (II) having two or more kinds of materials as shell portions Semiconductor fine particles having two or more types of materials as shell portions are repeatedly subjected to the methods described in (a) to (d) above. It was prepared by. When the obtained semiconductor fine particles are observed with a transmission electron microscope (TEM), they are semiconductor fine particles (II) having a core-shell structure in which two or more kinds of materials used for the core portion are shell portions. I understood. When the volume ratio of core: shell was observed with TEM in the same manner as described above, it was 90:10 to 98: 2. When the particle size of the semiconductor fine particles was measured by the same method as described above, it was 20 to 40 nm.

(f)導電性材料の添加
導電性材料として、グラフェンを用いた。グラフェンは、フレーク状のクラファイト(平均粒径:4μm、純度99.95%、Qingdao Tianhe Graphite社製(中華人民共和国)のQingdao(商品名)から、以下の方法で調製した。
5gの上記グラファイトと3.75gのNaNO3をフラスコに加え、375mLのH2SO4を加え氷冷下で攪拌した。その後、22.5gのKMnO4を約1時間かけて添加した。氷冷下で2時間攪拌後、混合物を室温で5日間攪拌した。その後、5wt%の硫酸水溶液を700mL加え1時間攪拌し、温度を98℃に維持した。得られた混合物を98℃で更に2時間攪拌した。温度を60℃に下げた後、15mLの過酸化水素水を添加し、室温で2時間攪拌した。不純物イオンを除去するために、得られた混合物は下記の操作を15回行うことにより精製した。
(精製方法)
遠心分離を行い、上澄みを除去する。3wt%H2SO4/0.5wt%H22の混合水溶液を2L加え、強く攪拌しながら30分間超音波処理を行う。その後、3wt%のHCl水溶液2Lで3回洗浄し、蒸留水で1回洗浄する。得られた水溶液をイオン交換樹脂(D301T、Nankai University Chemical Plant)に通すことにより精製する。
上記の方法で精製を行い、蒸留水を除去することによりグラフェンを得た。精製物がグラフェンであることは、X線光電子分光法、走査型電子顕微鏡により確認した。半導体微粒子にグラフェンを添加したものについては、半導体微粒子に対して1質量%配合した。
(F) Addition of conductive material Graphene was used as the conductive material. Graphene was prepared from Qingdao (trade name) manufactured by Qingdao Tianhe Graphite (People's Republic of China) using flaky kraftite (average particle size: 4 μm, purity 99.95%).
5 g of the above graphite and 3.75 g of NaNO 3 were added to the flask, and 375 mL of H 2 SO 4 was added and stirred under ice cooling. Thereafter, 22.5 g of KMnO 4 was added over about 1 hour. After stirring for 2 hours under ice cooling, the mixture was stirred at room temperature for 5 days. Thereafter, 700 mL of a 5 wt% aqueous sulfuric acid solution was added and stirred for 1 hour, and the temperature was maintained at 98 ° C. The resulting mixture was stirred at 98 ° C. for an additional 2 hours. After the temperature was lowered to 60 ° C., 15 mL of hydrogen peroxide was added and stirred at room temperature for 2 hours. In order to remove impurity ions, the obtained mixture was purified by performing the following operation 15 times.
(Purification method)
Centrifuge and remove the supernatant. 3wt% H 2 SO 4 /0.5wt%H 2 O 2 mixed aqueous solution was added 2L of strongly performing sonication for 30 minutes with stirring. Then, it is washed 3 times with 2 L of 3 wt% HCl aqueous solution and once with distilled water. The obtained aqueous solution is purified by passing through an ion exchange resin (D301T, Nankai University Chemical Plant).
Purification was performed by the above method, and graphene was obtained by removing distilled water. It was confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and a scanning electron microscope that the purified product was graphene. About what added graphene to semiconductor fine particles, 1 mass% was blended with respect to semiconductor fine particles.

(2)金属ドープ半導体微粒子の調製
Nbをドープした酸化チタンの半導体微粒子を次の方法により作製した。
ニオブ粉末(0.002mol)とTetrabutyl Titanete(0.018mol)をH22/NH3混合溶液(v/v=5/1)に添加して攪拌し前駆体を作製した。前駆体を80℃に加熱して過剰なH22とNH3を除去し、その後、オートクレーブを用いて180℃で20時間加熱した。得られた分散物をpH=7以下の脱イオン水で洗浄して100℃で6時間乾燥させることによりNbがドープされた酸化チタンの半導体微粒子を得た。この半導体微粒子にNbがドープされていることは、XRDまたはSTEMにより、確認した。上記と同様の方法で半導体微粒子の粒径を測定したところ、10〜30nmであった。
(2) Preparation of metal doped semiconductor fine particles Semiconductor fine particles of titanium oxide doped with Nb were prepared by the following method.
Niobium powder (0.002 mol) and Tetrabutyl Titanete (0.018 mol) were added to a H 2 O 2 / NH 3 mixed solution (v / v = 5/1) and stirred to prepare a precursor. The precursor was heated to 80 ° C. to remove excess H 2 O 2 and NH 3 and then heated at 180 ° C. for 20 hours using an autoclave. The obtained dispersion was washed with deionized water having a pH of 7 or less and dried at 100 ° C. for 6 hours to obtain semiconductor fine particles of titanium oxide doped with Nb. It was confirmed by XRD or STEM that the semiconductor fine particles were doped with Nb. It was 10-30 nm when the particle size of the semiconductor fine particle was measured by the method similar to the above.

3.半導体微粒子(II)分散液の調製
前記半導体微粒子(II)をそれぞれ、エチルセルロースを5質量%含むα−テルピネオール溶液に分散させて、半導体微粒子(II)15質量%の分散液を得た。この分散液を、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、混合した。
3. Preparation of Semiconductor Fine Particle (II) Dispersion Liquid Each of the semiconductor fine particles (II) was dispersed in an α-terpineol solution containing 5% by mass of ethyl cellulose to obtain a dispersion of 15% by mass of semiconductor fine particles (II). This dispersion was uniformly dispersed and mixed using a rotating / revolving mixing conditioner.

4.その他の半導体微粒子分散液の調製
下記表に示す比較例50〜105においては、下記表に示す2種の微粒子1及び微粒子2を質量比で1:1で混合したものを使用した。なお、下記表に示す微粒子2のうち、「TiO2/MgO」とは、TiO2微粒子を、2〜150mMの酢酸マグネシウムが溶解したエタノール溶液(60〜70℃)中に1分間浸漬し、洗浄後、500℃で焼成して調製した微粒子である。
4). Preparation of Other Semiconductor Fine Particle Dispersions In Comparative Examples 50 to 105 shown in the following table, a mixture of two kinds of fine particles 1 and fine particles 2 shown in the following table at a mass ratio of 1: 1 was used. Of the fine particles 2 shown in the table below, “TiO 2 / MgO” means that TiO 2 fine particles are immersed in an ethanol solution (60 to 70 ° C.) in which 2-150 mM magnesium acetate is dissolved for 1 minute and washed. Thereafter, fine particles prepared by firing at 500 ° C.

<吸着性評価>
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た。次に、上記の半導体微粒子分散液を透明導電膜に塗布し、500℃で加熱して半導体微粒子層を形成した。このようにして得られた半導体微粒子層の厚さは10μmであり、半導体微粒子の塗布量は20g/m2であった。
上記のガラス基板上に半導体微粒子層が形成されたものを、下記表に示す色素の10%エタノール溶液に暗所で40℃で3時間浸漬した。色素が吸着されて得られた受光電極を、10%TBAOHメタノール溶液を用いて色素を脱着し、吸収スペクトル測定により各色素の初期吸着量を定量した。吸着量が2.0×10-4mM/cm2未満のものをB、2.0×10-4mM/cm2以上のものをAとした。
<Adsorption evaluation>
On the glass substrate, tin oxide doped with fluorine was formed as a transparent conductive film by sputtering. Next, the semiconductor fine particle dispersion was applied to a transparent conductive film and heated at 500 ° C. to form a semiconductor fine particle layer. The thickness of the semiconductor fine particle layer thus obtained was 10 μm, and the coating amount of the semiconductor fine particles was 20 g / m 2 .
The semiconductor fine particle layer formed on the glass substrate was immersed in a 10% ethanol solution of the dyes shown in the following table at 40 ° C. for 3 hours in the dark. The light-receiving electrode obtained by adsorbing the dye was desorbed using a 10% TBAOH methanol solution, and the initial adsorption amount of each dye was quantified by measuring the absorption spectrum. B what adsorption amount is less than 2.0 × 10 -4 mM / cm 2 , the 2.0 × 10 -4 mM / cm 2 or more of the the A.

<光電変換効率評価>
(光電変換素子の作製)
上記の吸着性評価と同様の方法で作製した受光電極を作製した。その後、同じ半導体微粒子分散液をこ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。次に、表2〜9に示す色素の10%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12時間浸漬した。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/m2であった。
その後、半導体微粒子電極を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、電解液を注液し、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光電変換素子とした。
電解液は、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム(0.5モル/L)、ヨウ素(0.1モル/L)のメトキシプロピオニトリル溶液を用いた。
<Evaluation of photoelectric conversion efficiency>
(Preparation of photoelectric conversion element)
A light-receiving electrode produced by the same method as the above adsorptivity evaluation was produced. Thereafter, the same semiconductor fine particle dispersion was applied to the light receiving electrode and heated at 500 ° C. to form an insulating porous body. Next, the glass substrate on which the above-mentioned insulating porous body was formed was immersed in a 10% ethanol solution of the dyes shown in Tables 2 to 9 for 12 hours. The dyed glass was immersed in a 10% ethanol solution of 4-tert-butylpyridine for 30 minutes, then washed with ethanol and air 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 .
Thereafter, the semiconductor fine particle electrode was disposed opposite to the platinum sputtered FTO substrate through a 50 μm thick thermoplastic polyolefin resin sheet, and the resin sheet portion was melted by heat to fix the bipolar plate.
In addition, the electrolyte solution was injected from the injection port of the electrolyte solution previously opened in the platinum sputter | spatter electrode side, and it filled between electrodes. Furthermore, the peripheral part and the electrolyte solution injection port were finally sealed with an epoxy-based sealing resin, and a silver paste was applied to the current collecting terminal part to obtain a photoelectric conversion element.
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/cm2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の初期値を測定した結果を表2〜9に示した。結果は、変換効率が4%以上5%未満のものをE、5%以上6%未満のものをD、6%以上7%未満のものをC、7%以上8%未満のものをB、8%以上9%未満のものをAとして評価し、A、B、Cを合格とした。また、耐久性としては、変換効率の初期値に対し500時間後の変換効率が90%以上のものをA、80%以上90%未満のものをB、80%未満のものをCとして評価し、AとB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 result of having measured the initial value of the conversion efficiency of the photoelectrochemical cell calculated | required by this was shown to Tables 2-9. As a result, conversion efficiency is 4% or more and less than 5%, E, 5% or more and less than 6% D, 6% or more and less than 7% C, 7% or more and less than 8% B, A value of 8% or more and less than 9% was evaluated as A, and A, B, and C were regarded as acceptable. As for durability, the conversion efficiency after 500 hours with respect to the initial value of the conversion efficiency is evaluated as A with a conversion efficiency of 90% or more, B with a conversion efficiency of 80% or more and less than 90%, and C with a conversion efficiency of less than 80%. , A and B were accepted.

Figure 0005756772
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表4及び7からわかるように、比較例1〜21及び26〜46からわかるように、一般式(1)で表される色素を用いない場合、又は半導体微粒子が2種以上の金属又は金属化合物から構成されない場合には、変換効率の初期値が不十分な場合が多く、耐久性がいずれも不合格であった。また、表8及び9からわかるように、半導体微粒子を単に混合したものは、光電変換効率の初期値と耐久性のいずれか一方が不合格であり、ほとんどが、両方とも不合格であった。
これに対して、半導体微粒子が2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなるものを用い、一般式(1)で示される色素を用いた場合は、光電変換効率の初期値と耐久性に優れていることがわかった。
As can be seen from Tables 4 and 7, as can be seen from Comparative Examples 1-21 and 26-46, when the dye represented by the general formula (1) is not used, or the semiconductor fine particles are two or more metals or metal compounds In the case where it is not constituted from the above, the initial value of the conversion efficiency is often insufficient, and the durability is not acceptable. Moreover, as can be seen from Tables 8 and 9, in the case of simply mixing the semiconductor fine particles, either the initial value or the durability of the photoelectric conversion efficiency was rejected, and most of them were rejected.
On the other hand, when the semiconductor fine particles used locally include two or more kinds of metals or metal compounds and the dye represented by the general formula (1) is used, the initial value of the photoelectric conversion efficiency is It was found to be excellent in durability.

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

Claims (6)

導電性支持体と、色素を含む半導体微粒子層で構成された感光体層と、電荷移動体層と、対極とからなる光電変換素子であって、前記半導体微粒子が2種以上の金属又は金属化合物を局部的に有してなり、前記色素が下記一般式(1)で表される化合物であり、
前記半導体微粒子が、
酸化チタン及び酸化スズからなる群より選ばれる金属のカルコゲニドをコア部分として有し、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン及び酸化チタン/酸化マグネシウムからなる群より選ばれる金属のカルコゲニド又は金属炭酸塩をシェル部分として有する半導体微粒子、又は
酸化チタン及び酸化スズからなる群より選ばれる金属のカルコゲニドに、Nb、V及びTaからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子をドープして得られた半導体微粒子、
である、光電変換素子。

Mz(LL1m1(LL2m2(X)m3・(CI)m4 一般式(1)

[MzはRu原子を表し、LL1は下記一般式(2)で表される2座の配位子であり、LL2は下記一般式(3)で表される2座の配位子である。
Xはイソチオシアネート基を表す。
CIは、一般式(1)で表される化合物の電荷を中和させる対イオンを表す。
m1は1又は2の整数を表し、m1が2のときLL1は同じでも異なっていてもよい。m2は0又は1の整数を表す。m3は2を表す。m4は0〜3の整数を表し、m4が2以上のときCIは同じでも異なっていてもよい。
Figure 0005756772
一般式(2)において、R101及びR102はそれぞれカルボキシル基を表す。R103及びR104はそれぞれ独立に置換基を表し、R105及びR106はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基及びヘテロ環基からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる基を表す。
1及びL2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。
a1及びa2はそれぞれ独立に0又は1の整数を表す。b1及びb2はそれぞれ0を表す。d1及びd2はそれぞれ独立に0又は1の整数を表す。d3は1を表す。
Figure 0005756772
一般式(3)において、Za、Zb及びZcはそれぞれピリジン環を形成しうる非金属原子群を表し、cは0を表す。ただし、一般式(2)においてa1及びa2がそれぞれ0の場合、Za及びZbにより形成される2つのピリジン環のそれぞれが、置換基としてカルボキシル基を有する。
A photoelectric conversion element comprising a conductive support, a photosensitive layer composed of a semiconductor fine particle layer containing a dye, a charge transfer layer, and a counter electrode, wherein the semiconductor fine particles are two or more kinds of metals or metal compounds And the dye is a compound represented by the following general formula (1):
The semiconductor fine particles are
A metal chalcogenide or metal carbonate selected from the group consisting of aluminum oxide, magnesium oxide, calcium carbonate, titanium oxide and titanium oxide / magnesium oxide, having as its core a metal chalcogenide selected from the group consisting of titanium oxide and tin oxide Obtained by doping semiconductor fine particles having a salt as a shell part or a metal chalcogenide selected from the group consisting of titanium oxide and tin oxide with at least one metal atom selected from the group consisting of Nb, V and Ta Semiconductor fine particles,
A photoelectric conversion element.

Mz (LL 1 ) m1 (LL 2 ) m2 (X) m3 · (CI) m4 General formula (1)

[Mz represents a Ru atom, LL 1 is a bidentate ligand represented by the following general formula (2), and LL 2 is a bidentate ligand represented by the following general formula (3). is there.
X represents an isothiocyanate group.
CI represents a counter ion that neutralizes the charge of the compound represented by the general formula (1).
m1 represents an integer of 1 or 2, and when m1 is 2, LL 1 may be the same or different. m2 represents an integer of 0 or 1. m3 represents 2. m4 represents an integer of 0 to 3, and when m4 is 2 or more, CIs may be the same or different.
Figure 0005756772
In the general formula (2), R 101 and R 102 each represent a carboxyl group. R 103 and R 104 each independently represent a substituent, and R 105 and R 106 each independently represent a group consisting of at least one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group.
L 1 and L 2 each independently represents a conjugated chain composed of an ethenylene group and / or an ethynylene group.
a1 and a2 each independently represent an integer of 0 or 1. b1 and b2 each represents 0. d1 and d2 each independently represent an integer of 0 or 1. d3 represents 1.
Figure 0005756772
In the general formula (3), Za, Zb and Zc each represent a nonmetallic atom group capable of forming a pyridine ring, and c represents 0. However, when a1 and a2 are each 0 in the general formula (2), each of two pyridine rings formed by Za and Zb has a carboxyl group as a substituent. ]
前記半導体微粒子の粒径が、1〜1000nmである、請求項1記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the semiconductor fine particles have a particle diameter of 1 to 1000 nm. 前記半導体微粒子が、導電性材料からなる添加剤を含む、請求項1又は2項記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the semiconductor fine particles include an additive made of a conductive material. 前記導電性材料がグラフェンである、請求項3記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the conductive material is graphene. 一般式(1)において、LL1が一般式(4−3)で表される、請求項1〜4のいずれか1項記載の光電変換素子。
Figure 0005756772
[R101〜R104、a1、a2、b1、b2及びd3は一般式(2)におけるものと同義である。R127及びR128はそれぞれ独立にアルキル基又はアルキニル基を表す。]
In the general formula (1), LL 1 is represented by the general formula (4-3), the photoelectric conversion element described in any one of claims 1-4.
Figure 0005756772
[R 101 to R 104 , a 1, a 2, b 1, b 2, and d 3 have the same meaning as in general formula (2). R 127 and R 128 each independently represents an alkyl group or an alkynyl group. ]
請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換素子を備える、光電気化学電池。
A photoelectrochemical cell provided with the photoelectric conversion element of any one of Claims 1-5.
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