JP6182046B2 - Sensitizing dye for photoelectric conversion, photoelectric conversion element using the same, and dye-sensitized solar cell - Google Patents

Sensitizing dye for photoelectric conversion, photoelectric conversion element using the same, and dye-sensitized solar cell Download PDF

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Description

本発明は色素増感型の光電変換素子に用いられる増感色素と、それを用いた光電変換素子ならびに色素増感太陽電池に関する。   The present invention relates to a sensitizing dye used for a dye-sensitized photoelectric conversion element, a photoelectric conversion element using the same, and a dye-sensitized solar cell.

近年、石炭、石油、天然ガス等の化石燃料から生じる二酸化炭素が温室効果ガスとして地球温暖化や、地球温暖化による環境破壊を引き起こしており、人口増加に伴う世界的なエネルギー消費の増大により、地球規模での環境破壊がますます進行することが懸念されている。このような状況において、化石燃料とは異なり枯渇する恐れの少ない太陽エネルギーの利用が精力的に検討されている。太陽光発電の導入により、地球温暖化の防止、光熱費の節約等が期待できるため、太陽エネルギーの開発や利用は、欧州や日本を中心に年々急速に進んでいる。 In recent years, carbon dioxide generated from fossil fuels such as coal, oil, and natural gas has caused global warming as a greenhouse gas and environmental destruction due to global warming. There is a concern that the destruction of the environment on a global scale will continue to progress. Under such circumstances, the use of solar energy, which is unlikely to be depleted unlike fossil fuels, has been energetically studied. Since solar power generation can be expected to prevent global warming and save energy costs, solar energy is being developed and used rapidly, especially in Europe and Japan.

太陽光発電の手段としては、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子を用いた太陽電池が注目されるようになってきた。太陽電池としては、単結晶、多結晶、アモルファスのシリコン系、ガリウムヒ素、硫化カドミウム、セレン化インジウム銅等の化合物半導体系といった無機系太陽電池が主に研究され、それらのうちいくつかは住宅用等に実用化されている。しかし、これらの無機系太陽電池は製造コストが高いことや、原材料の確保が困難であること等の問題点を抱えている。 As a means for photovoltaic power generation, a solar cell using a photoelectric conversion element that converts sunlight energy into electric energy has attracted attention. As solar cells, inorganic solar cells such as single crystal, polycrystal, amorphous silicon, gallium arsenide, cadmium sulfide, indium copper selenide and other compound semiconductors have been mainly studied, some of which are for residential use. Have been put to practical use. However, these inorganic solar cells have problems such as high manufacturing costs and difficulty in securing raw materials.

その一方で、有機材料を用いた有機系太陽電池は、製造コスト、大面積化、原材料確保の点で有利と言われている。有機系太陽電池としては、有機半導体と金属との接触界面における起電力の発生を利用するショットキー接合型有機系太陽電池が知られていたが、光電変換効率の向上に限界があることが認識されるようになった。そのため、2種の有機半導体の接触界面、あるいは有機半導体と無機半導体の接触界面を利用したpnヘテロ接合型有機系太陽電池が期待されるようになった。しかし、これら有機系太陽電池の光電変換効率は無機系太陽電池と比べると格段に低く、耐久性も悪いという問題があった。 On the other hand, organic solar cells using organic materials are said to be advantageous in terms of manufacturing cost, increase in area, and securing raw materials. As an organic solar cell, a Schottky junction type organic solar cell using generation of electromotive force at a contact interface between an organic semiconductor and a metal has been known, but it is recognized that there is a limit in improving photoelectric conversion efficiency. It came to be. Therefore, a pn heterojunction organic solar cell using a contact interface between two organic semiconductors or a contact interface between an organic semiconductor and an inorganic semiconductor has been expected. However, the photoelectric conversion efficiency of these organic solar cells is significantly lower than that of inorganic solar cells, and there is a problem that durability is poor.

こうした状況の中、スイスのローザンヌ工科大学のグレッツェル教授らにより、高い光電変換効率を示す色素増感太陽電池が報告された(例えば、非特許文献1)。提案された色素増感太陽電池は、酸化チタン多孔質薄膜電極、ルテニウム錯体色素、電解液からなる湿式太陽電池である。色素増感太陽電池は、他の太陽電池に比べて素子構造が簡単で、大型の製造設備がなくても製造できる可能性があり、また、既に実用化されているアモルファスシリコン太陽電池に匹敵する高い光電変換効率が期待されることから、近年になって次世代型太陽電池として注目を集めている。 Under such circumstances, a dye-sensitized solar cell exhibiting high photoelectric conversion efficiency has been reported by Professor Gretzel et al. Of Lausanne University of Technology in Switzerland (for example, Non-Patent Document 1). The proposed dye-sensitized solar cell is a wet solar cell composed of a titanium oxide porous thin film electrode, a ruthenium complex dye, and an electrolytic solution. Dye-sensitized solar cells have a simpler device structure than other solar cells, and can be manufactured without large-scale manufacturing facilities, and are comparable to amorphous silicon solar cells already in practical use. In recent years, it has attracted attention as a next-generation solar cell because high photoelectric conversion efficiency is expected.

色素増感太陽電池に用いられる増感色素としては、光電変換効率の点からは、ルテニウム錯体が最も優位と考えられているが、ルテニウムは貴金属であるため製造コスト面で不利であり、かつ、実用化されて大量のルテニウム錯体が必要になった場合には、資源的な制約も問題となる。そのため、増感色素として、ルテニウム等の貴金属を含まない有機色素を用いた色素増感太陽電池の研究が盛んに行われるようになった。貴金属を含まない有機色素としては、クマリン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、ロダシアニン系色素、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、キサンテン系色素等が報告されている(例えば、特許文献1、2)。 As the sensitizing dye used in the dye-sensitized solar cell, from the point of photoelectric conversion efficiency, ruthenium complex is considered to be the most dominant, but ruthenium is a noble metal, which is disadvantageous in terms of production cost, and When practical use requires a large amount of ruthenium complex, resource constraints also become a problem. Therefore, research on dye-sensitized solar cells using organic dyes that do not contain noble metals such as ruthenium as sensitizing dyes has been actively conducted. As organic dyes not containing a noble metal, coumarin dyes, cyanine dyes, merocyanine dyes, rhodacyanine dyes, phthalocyanine dyes, porphyrin dyes, xanthene dyes and the like have been reported (for example, Patent Documents 1 and 2). ).

近年は増感色素としてエナミン構造、フルオレン構造を有する化合物が報告されている(例えば、特許文献3〜6)。しかし、これらの有機色素は、安価で吸光係数が大きく、かつ構造の多様性により吸収特性の制御が可能といった長所を有するものの、光電変換効率および経時安定性の面で、要求される特性を充分に満足するものが得られていないのが現状である。 In recent years, compounds having an enamine structure and a fluorene structure have been reported as sensitizing dyes (for example, Patent Documents 3 to 6). However, these organic dyes have the advantages that they are inexpensive, have a large extinction coefficient, and can control the absorption characteristics due to the variety of structures. However, they have sufficient characteristics required in terms of photoelectric conversion efficiency and stability over time. The present condition is that the thing which is satisfied is not obtained.

特開平11−214730号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-214730 特開平11−238905号公報JP 11-238905 A 特開2006−73375号公報JP 2006-73375 A 特開2008−226582号公報JP 2008-226582 A 特開2009−266633号公報JP 2009-266633 A 特開2010−116561号公報JP 2010-116561 A

Nature(第353巻、737〜740頁、1991年)Nature (Vol. 353, 737-740, 1991)

本発明が解決しようとする課題は、効率よく電流を取り出すことのできる新規構造の増感色素を提供し、さらには該増感色素を用いた、光電変換が良好な光電変換素子ならびに色素増感太陽電池を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a sensitizing dye having a novel structure capable of efficiently taking out an electric current, and further using the sensitizing dye, a photoelectric conversion element having good photoelectric conversion and a dye sensitization It is to provide a solar cell.

上記課題を解決するため、発明者らは増感色素の光電変換特性向上について鋭意検討した結果、特定の構造を有する増感色素を用いることにより、高効率かつ高耐久性の光電変換素子が得られることを見出した。すなわち本発明は、以下の内容で構成されている。 In order to solve the above problems, the inventors have intensively studied on improving the photoelectric conversion characteristics of a sensitizing dye, and as a result, by using a sensitizing dye having a specific structure, a highly efficient and highly durable photoelectric conversion element is obtained. I found out that That is, the present invention has the following contents.

1.下記一般式(1)で表される光電変換用増感色素。 1. A sensitizing dye for photoelectric conversion represented by the following general formula (1).

Figure 0006182046
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(式中、R〜Rは同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数1〜6のアルキル基、アラルキル基、またはアリール基を表す。Rは、炭素原子数1〜6のアルキル基、アラルキル基、またはアリール基を表す。RおよびRは同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数1〜18のアルキル基、またはアリール基を表す。RおよびRは互いに結合して環を形成してもよい。RおよびRは同一でも異なっていてもよく、水素原子、または炭素原子数1〜18のアルキル基を表す。nは1〜4の整数を表す。ここで、nが2〜4である場合、複数存在するRおよびRは、そのR同士、R同士がそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。Aは、下記一般式(2)または(3)で示される1価基を表す。) (In the formula, R 1 to R 3 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aralkyl group, or an aryl group. R 4 has 1 to 6 carbon atoms. R 5 and R 6 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or an aryl group, R 5 and R 6 may combine with each other to form a ring, and R 7 and R 8 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, n is 1 to 4 represents an integer. here, when n is 2 to 4, R 7 and R 8 there are a plurality, that R 7 together may be each other R 8 is not the same as or different from each other to each other .A the following general 1 represented by formula (2) or (3) It represents a group.)

Figure 0006182046
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(式中、Rは酸性基を表す。) (In the formula, R 9 represents an acidic group.)

Figure 0006182046
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(式中、Xは下記一般式(4)で示される1価基を表し、Yは下記一般式(5)で示される1価基を表す。pは0〜2の整数を表し、pが2である場合、複数存在するXは同一でも異なっていてもよい。 (In the formula, X represents a monovalent group represented by the following general formula (4), Y represents a monovalent group represented by the following general formula (5), p represents an integer of 0 to 2, and p represents In the case of 2, a plurality of Xs may be the same or different.

Figure 0006182046
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(式中、R10およびR11は同一でも異なっていてもよく、水素原子または酸性基を表す。qは0〜2の整数を表し、rは0〜3の整数を表す。ここで、前記一般式(3)においてpが2である場合、複数存在するR10、R11、q、rは、そのR10同士、R11同士、q同士、r同士がそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。) (In the formula, R 10 and R 11 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or an acidic group. Q represents an integer of 0 to 2, and r represents an integer of 0 to 3. Here, when in the general formula (3) p is 2, R 10 there are a plurality, R 11, q, r, the R 10 together, R 11 together, q each other, even if r each other mutually the same or different, respectively Good.)

Figure 0006182046
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(式中、R12およびR13は同一でも異なっていてもよく、水素原子または酸性基を表す。vは0〜2の整数を表し、wは0〜3の整数を表す。)
ただし、pが0である場合は、一般式(5)におけるR12またはR13の少なくとも一方は酸性基であるものとし、pが1または2である場合は、一般式(4)または一般式(5)におけるR10、R11、R12、またはR13のうち、少なくとも一つは酸性基であるものとする。)
(Wherein, R 12 and R 13 may be the same or different, .v represents a hydrogen atom or an acidic group is an integer of 0 to 2, w is an integer of 0 to 3.)
However, when p is 0, at least one of R 12 or R 13 in the general formula (5) is an acidic group, and when p is 1 or 2, the general formula (4) or the general formula At least one of R 10 , R 11 , R 12 or R 13 in (5) is an acidic group. )

2.前記一般式(1)において、RおよびRが、水素原子、炭素原子数1もしくは2のアルキル基、またはアリール基であることを特徴とする、前記1記載の光電変換用増感色素。 2. 2. The sensitizing dye for photoelectric conversion as described in 1 above, wherein in general formula (1), R 5 and R 6 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, or an aryl group.

3.前記一般式(1)において、少なくともRまたはRのいずれか一つが炭素原子数5〜12のアルキル基であることを特徴とする、前記1または2に記載の光電変換用増感色素。 3. 3. The sensitizing dye for photoelectric conversion as described in 1 or 2 above, wherein in the general formula (1), at least one of R 7 and R 8 is an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms.

4.前記一般式(1)において、Aが前記一般式(2)で示される1価基であることを特徴とする、前記1〜3のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素。 4). In the said General formula (1), A is a monovalent group shown by the said General formula (2), The sensitizing dye for photoelectric conversion as described in any one of said 1-3 characterized by the above-mentioned.

5.前記一般式(1)において、RおよびRがアリール基であることを特徴とする、前記1〜4のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素。 5. In the said General formula (1), R < 1 > and R < 2 > is an aryl group, The sensitizing dye for photoelectric conversion as described in any one of said 1-4 characterized by the above-mentioned.

6.前記一般式(1)において、Rがアリール基であることを特徴とする、前記1〜5のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素。 6). In Formula (1), characterized in that R 4 is an aryl group, a photoelectric conversion sensitizing dye according to any one of the 1-5.

7.前記一般式(1)において、Rが水素原子であり、かつRが水素原子または炭素原子数5〜12のアルキル基であることを特徴とする、前記1〜6のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素。 7). In the general formula (1), any one of the above 1 to 6, wherein R 7 is a hydrogen atom, and R 8 is a hydrogen atom or an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms. The sensitizing dye for photoelectric conversion as described.

8.前記一般式(1)において、Rが水素原子であり、かつRが水素原子またはn−ヘキシル基であることを特徴とする、前記1〜7のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素。 8). In the general formula (1), R 7 is a hydrogen atom, and wherein the R 8 is a hydrogen atom or n- hexyl group, a photoelectric conversion according to any one of the 7 Sensitizing dye.

9.一対の対向する電極間に、少なくとも半導体層および電解質層が設けられている色素増感型の光電変換素子において、前記1〜8のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素が前記半導体層に担持されていることを特徴とする光電変換素子。 9. In the dye-sensitized photoelectric conversion element in which at least a semiconductor layer and an electrolyte layer are provided between a pair of opposing electrodes, the photoelectric conversion sensitizing dye according to any one of 1 to 8 is the semiconductor. A photoelectric conversion element supported on a layer.

10.前記光電変換素子において、前記電解質層が4−tert−ブチルピリジンを含有することを特徴とする、前記9記載の光電変換素子。 10. 10. The photoelectric conversion element as described in 9 above, wherein the electrolyte layer contains 4-tert-butylpyridine.

11.光電変換素子を有する色素増感太陽電池であって、前記9または10に記載の光電変換素子をモジュール化し、所定の電気配線を設けることによって得られることを特徴とする色素増感太陽電池。 11. A dye-sensitized solar cell having a photoelectric conversion element, which is obtained by modularizing the photoelectric conversion element described in 9 or 10 above and providing predetermined electric wiring.

本発明によれば、効率よく電流を取り出すことが可能な光電変換用増感色素を得ることができる。また、該光電変換用増感色素を用いることにより、高効率かつ高耐久性の光電変換素子および色素増感太陽電池を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a sensitizing dye for photoelectric conversion capable of efficiently taking out current. Moreover, by using the sensitizing dye for photoelectric conversion, a highly efficient and highly durable photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell can be obtained.

本発明実施例1〜10および比較例1〜4において作製した光電変換素子の構成を表す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing showing the structure of the photoelectric conversion element produced in this invention Examples 1-10 and Comparative Examples 1-4.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明の光電変換用増感色素は、色素増感型の光電変換素子において増感剤として用いられる。本発明の光電変換素子は、導電性支持体上の半導体層に色素を吸着させてなる光電極と対極とを、電解質層を介して対向配置させたものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention is used as a sensitizer in a dye-sensitized photoelectric conversion element. In the photoelectric conversion element of the present invention, a photoelectrode obtained by adsorbing a dye to a semiconductor layer on a conductive support and a counter electrode are arranged to face each other with an electrolyte layer interposed therebetween.

以下に、前記一般式(1)で表される光電変換用増感色素について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the sensitizing dye for photoelectric conversion represented by the general formula (1) will be specifically described below, the present invention is not limited to these.

一般式(1)においてR〜Rで表される、「炭素原子数1〜6のアルキル基」としては具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基などの炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基をあげることができる。これらの中でも、炭素原子数1〜6の直鎖状アルキル基が好ましく、炭素原子数1もしくは2のアルキル基(メチル基もしくはエチル基)がより好ましい。 Specific examples of the “alkyl group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 to R 4 in the general formula (1) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and n-butyl. Examples thereof include straight-chain or branched alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as a group, t-butyl group and n-hexyl group. Among these, a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms (methyl group or ethyl group) is more preferable.

一般式(1)においてR〜Rで表される「炭素原子数1〜6のアルキル基」は置換基を有していてもよく、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基などの炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基などのアリール基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜20のアリール基、から選択される置換基を有する二置換アミノ基;水酸基;カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;シアノ基などをあげることができる。これら置換基の数は、1つでも複数でもよいが、R〜Rは、置換基を有さない基であるのが好ましい。 The “alkyl group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 to R 4 in the general formula (1) may have a substituent, specifically, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, etc. A halogen atom of 1 to 6 linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, t-butoxy group, pentyloxy group; phenyl group, naphthyl group, anthryl group, phenanthryl Group, aryl group such as pyrenyl group; straight chain having 1 to 6 carbon atoms such as dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino group, methylpropylamino group, di-t-butylamino group, diphenylamino group Or a disubstituted amino group having a substituent selected from a branched alkyl group or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms; a hydroxyl group; a carboxyl group; Chiruesuteru group, a carboxylic acid ester group such as an ethyl ester group; and a cyano group may be mentioned. Although the number of these substituents may be one or more, R 1 to R 4 are preferably groups having no substituent.

一般式(1)においてR〜Rで表される、「アラルキル基」としては具体的に、ベンジル基、フェネチル基、3−フェニルプロピル基、ベンズヒドリル基、トリチル基、ナフチルメチル基、2−ナフチルエチル基などの炭素原子数7〜26のアラルキル基をあげることができる。これらの中でも、ベンジル基またはフェネチル基が好ましく、ベンジル基がより好ましい。 Specific examples of the “aralkyl group” represented by R 1 to R 4 in the general formula (1) include benzyl group, phenethyl group, 3-phenylpropyl group, benzhydryl group, trityl group, naphthylmethyl group, 2- Examples thereof include aralkyl groups having 7 to 26 carbon atoms such as naphthylethyl group. Among these, a benzyl group or a phenethyl group is preferable, and a benzyl group is more preferable.

一般式(1)においてR〜Rで表される、「アラルキル基」は置換基を有していてもよく、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基などの炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基などの炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜20のアリール基、から選択される置換基を有する二置換アミノ基;水酸基;カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;カルボキシル基で置換された炭素原子数1〜6の直鎖状または分岐状のアルコキシ基;フェニルエテニル基、ジフェニルエテニル基などのエテニル基;シアノ基などをあげることができる。これら置換基の数は、1つでも複数でもよい。置換基としては、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数1〜6の直鎖状アルキル基、または炭素原子数1〜6の直鎖状アルコキシ基が特に好ましい。 The “aralkyl group” represented by R 1 to R 4 in the general formula (1) may have a substituent, specifically, a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom; A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, hexyl group; methoxy group, ethoxy group, propoxy A straight-chain or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a group, t-butoxy group, pentyloxy group; dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino group, methylpropylamino group, di-t- A substituent selected from a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, such as a butylamino group and a diphenylamino group; A hydroxyl group; a carboxyl group; a carboxylic acid ester group such as a methyl ester group or an ethyl ester group; a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with a carboxyl group; phenyl An ethenyl group such as an ethenyl group and a diphenylethenyl group; a cyano group and the like can be mentioned. The number of these substituents may be one or more. The substituent is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a straight chain having 1 to 6 carbon atoms. A chain alkyl group or a linear alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is particularly preferred.

一般式(1)においてR〜Rで表される、「アリール基」としては具体的に、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基などの炭素原子数6〜20のアリール基をあげることができる。ここで、本発明においてアリール基とは、芳香族炭化水素基および縮合多環芳香族基を表すものとする。これらの中でも、フェニル基またはナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。 Specific examples of the “aryl group” represented by R 1 to R 4 in the general formula (1) include aryl having 6 to 20 carbon atoms such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, and a pyrenyl group. You can raise a group. Here, in the present invention, the aryl group represents an aromatic hydrocarbon group and a condensed polycyclic aromatic group. Among these, a phenyl group or a naphthyl group is preferable, and a phenyl group is more preferable.

一般式(1)においてR〜Rで表される「アリール基」は置換基を有していてもよく、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基などの炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基などの炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基などの炭素原子数6〜20のアリール基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜20のアリール基から選択される置換基を有する二置換アミノ基;水酸基;カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;カルボキシル基で置換された炭素原子数1〜6の直鎖状または分岐状のアルコキシ基;フェニルエテニル基、ジフェニルエテニル基などのエテニル基;シアノ基などをあげることができる。これら置換基の数は、1つでも複数でもよい。置換基としては、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数1〜6の直鎖状アルキル基、または炭素原子数1〜6の直鎖状アルコキシ基が特に好ましい。 In the general formula (1), the “aryl group” represented by R 1 to R 4 may have a substituent, specifically, a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom; A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, hexyl group; methoxy group, ethoxy group, propoxy group A linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as t-butoxy group and pentyloxy group; 6 to 20 carbon atoms such as phenyl group, naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group and pyrenyl group The number of carbon atoms such as dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino group, methylpropylamino group, di-t-butylamino group, diphenylamino group, etc. A disubstituted amino group having a substituent selected from a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms; hydroxyl group; carboxyl group; methyl ester group, ethyl ester group, etc. A carboxylic acid ester group; a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted by a carboxyl group; an ethenyl group such as a phenylethenyl group or a diphenylethenyl group; a cyano group; it can. The number of these substituents may be one or more. The substituent is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a straight chain having 1 to 6 carbon atoms. A chain alkyl group or a linear alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is particularly preferred.

一般式(1)においてR〜Rで表される、「炭素原子数1〜18のアルキル基」としては具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、イソオクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−ペンタデシル基、n−オクタデシル基などの炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基をあげることができる。RおよびRは互いに結合して環を形成してもよく、そのような環としては、シクロペンチル環、シクロヘキサン環などをあげることができる。RまたはRで表される、「炭素原子数1〜18のアルキル基」としては、炭素原子数1〜18の直鎖状アルキル基が好ましく、メチル基またはエチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。また、RまたはRで表される、「炭素原子数1〜18のアルキル基」としては、炭素原子数1〜12の直鎖状アルキル基が好ましく、炭素原子数5〜12の直鎖状アルキル基がより好ましく、n−ヘキシル基が特に好ましい。 Specific examples of the “alkyl group having 1 to 18 carbon atoms” represented by R 5 to R 8 in the general formula (1) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and n-butyl. Straight chain having 1 to 18 carbon atoms such as a group, t-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, isooctyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, n-pentadecyl group, n-octadecyl group, etc. And a branched or branched alkyl group. R 5 and R 6 may combine with each other to form a ring, and examples of such a ring include a cyclopentyl ring and a cyclohexane ring. The “alkyl group having 1 to 18 carbon atoms” represented by R 5 or R 6 is preferably a linear alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and a methyl group. Is particularly preferred. In addition, as the “alkyl group having 1 to 18 carbon atoms” represented by R 7 or R 8 , a linear alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is preferable, and a linear chain having 5 to 12 carbon atoms is preferable. An alkyl group is more preferable, and an n-hexyl group is particularly preferable.

一般式(1)においてRまたはRで表される、「炭素原子数1〜18のアルキル基」は置換基を有していてもよく、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜20のアリール基から選択される置換基を有する二置換アミノ基;カルボキシル基;カルボキシル基で置換された炭素原子数1〜6の直鎖状または分岐状のアルコキシ基などをあげることができる。これら置換基の数は、1つでも複数でもよいが、RまたはRは、置換基を有さない基であるのが好ましい。 The “alkyl group having 1 to 18 carbon atoms” represented by R 5 or R 6 in the general formula (1) may have a substituent, and specifically includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom. A halogen atom such as dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino group, methylpropylamino group, di-t-butylamino group, diphenylamino group, etc. A disubstituted amino group having a substituent selected from an alkyl group or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms; a carboxyl group; a linear or branched alkoxy having 1 to 6 carbon atoms substituted with a carboxyl group Group. Although the number of these substituents may be one or more, R 5 or R 6 is preferably a group having no substituent.

一般式(1)においてRまたはRで表される、「炭素原子数1〜18のアルキル基」は置換基を有していてもよく、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基などの炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基などのアリール基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜20のアリール基から選択される置換基を有する二置換アミノ基;水酸基;カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;シアノ基などをあげることができる。これら置換基の数は、1つでも複数でもよいが、RまたはRは、置換基を有さない基であるのが好ましい。 The “alkyl group having 1 to 18 carbon atoms” represented by R 7 or R 8 in the general formula (1) may have a substituent, specifically, a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom. A halogen atom such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, t-butoxy group, pentyloxy group, etc., linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms; phenyl group, naphthyl group, anthryl group, Aryl group such as phenanthryl group and pyrenyl group; straight chain having 1 to 6 carbon atoms such as dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino group, methylpropylamino group, di-t-butylamino group, diphenylamino group A disubstituted amino group having a substituent selected from a linear or branched alkyl group or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms; a hydroxyl group; Groups; methyl ester group, a carboxylic acid ester group such as an ethyl ester group; and a cyano group may be mentioned. Although the number of these substituents may be one or more, R 7 or R 8 is preferably a group having no substituent.

一般式(1)においてRまたはRで表される、「アリール基」としては具体的に、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基などの炭素原子数6〜20のアリール基をあげることができる。これらの中でも、フェニル基またはナフチル基が好ましい。 The “aryl group” represented by R 5 or R 6 in the general formula (1) is specifically an aryl having 6 to 20 carbon atoms such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, or a pyrenyl group. You can raise a group. Among these, a phenyl group or a naphthyl group is preferable.

一般式(1)においてRまたはRで表される「アリール基」は置換基を有していてもよく、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基などの炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基などの炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基などの炭素原子数6〜20のアリール基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜20のアリール基から選択される置換基を有する二置換アミノ基;水酸基;カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;カルボキシル基で置換された炭素原子数1〜6の直鎖状または分岐状のアルコキシ基;フェニルエテニル基、ジフェニルエテニル基などのエテニル基;シアノ基などをあげることができる。これら置換基の数は、1つでも複数でもよい。置換基としては、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数1〜6の直鎖状アルキル基、または炭素原子数1〜6の直鎖状アルコキシ基が特に好ましい。 The “aryl group” represented by R 5 or R 6 in the general formula (1) may have a substituent, specifically, a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom; a methyl group, A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, hexyl group; methoxy group, ethoxy group, propoxy group A linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as t-butoxy group and pentyloxy group; 6 to 20 carbon atoms such as phenyl group, naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group and pyrenyl group Aryl groups such as dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino group, methylpropylamino group, di-t-butylamino group, diphenylamino group, etc. A disubstituted amino group having a substituent selected from a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms; a hydroxyl group; a carboxyl group; a methyl ester group, an ethyl ester group Carboxylic acid ester groups such as: linear or branched alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms substituted with carboxyl groups; ethenyl groups such as phenylethenyl groups and diphenylethenyl groups; cyano groups and the like Can do. The number of these substituents may be one or more. The substituent is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a straight chain having 1 to 6 carbon atoms. A chain alkyl group or a linear alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is particularly preferred.

一般式(2)、(4)または(5)において、R、R10もしくはR11、またはR12もしくはR13で表される「酸性基」としては具体的に、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ヒドロキサム酸基、ホスホン酸基、ホウ酸基、ホスフィン酸基、シラノール基などをあげることができる。これらの中でも、カルボキシル基またはホスホン酸基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。 In the general formula (2), (4) or (5), the “acidic group” represented by R 9 , R 10 or R 11 , or R 12 or R 13 is specifically a carboxyl group or a sulfonic acid group. And phosphoric acid group, hydroxamic acid group, phosphonic acid group, boric acid group, phosphinic acid group, silanol group and the like. Among these, a carboxyl group or a phosphonic acid group is preferable, and a carboxyl group is more preferable.

一般式(1)において、R、RおよびRは、アリール基が好ましく、フェニル基がより好ましく、置換基として炭素原子数1〜6のアルキル基もしくは炭素原子数1〜6のアルコキシ基を有するフェニル基、または無置換のフェニル基が特に好ましい。また、RおよびRが、ともにアリール基であるのが好ましく、R、RおよびRが、ともにアリール基であるのがより好ましい。
は、水素原子、炭素原子数1〜6のアルキル基またはフェニル基が好ましく、水素原子、炭素原子数1〜3のアルキル基、置換基として炭素原子数1〜6のアルキル基もしくは炭素原子数1〜6のアルコキシ基を有するフェニル基、または無置換のフェニル基がより好ましい。
およびRは、水素原子、メチル基もしくはエチル基、またはアリール基が好ましく、無置換のメチル基、または無置換のエチル基がより好ましく、無置換のメチル基が特に好ましい。
In the general formula (1), R 1 , R 2 and R 4 are preferably an aryl group, more preferably a phenyl group, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms as a substituent. Particularly preferred is a phenyl group having an alkyl group or an unsubstituted phenyl group. Moreover, it is preferable that R 1 and R 2 are both aryl groups, and it is more preferable that R 1 , R 2 and R 4 are all aryl groups.
R 3 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a carbon atom as a substituent. A phenyl group having an alkoxy group of 1 to 6 or an unsubstituted phenyl group is more preferable.
R 5 and R 6 are preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, or an aryl group, more preferably an unsubstituted methyl group or an unsubstituted ethyl group, and particularly preferably an unsubstituted methyl group.

は、水素原子または炭素原子数5〜12のアルキル基が好ましく、水素原子または炭素原子数5〜12の直鎖状のアルキル基がより好ましく、水素原子またはn−ヘキシル基がさらに好ましく、水素原子が特に好ましい。Rは、水素原子または炭素原子数5〜12のアルキル基が好ましく、水素原子または炭素原子数5〜12の直鎖状のアルキル基がより好ましく、炭素原子数5〜12の直鎖状のアルキル基がさらに好ましく、n−ヘキシル基が特に好ましい。
また、少なくともRまたはRのいずれか一つが炭素原子数5〜12のアルキル基である(ただし、nが2〜4の整数である場合は、複数存在するRおよびRのうち、少なくともいずれか1つが炭素原子数5〜12のアルキル基であればよい)のが好ましく、少なくともRまたはRのいずれか一つが炭素原子数5〜12の直鎖状のアルキル基である(ただし、nが2〜4の整数である場合は、複数存在するRおよびRのうち、少なくともいずれか1つが炭素原子数5〜12の直鎖状のアルキル基であればよい)のがより好ましく、R(Rが複数存在する場合は当該すべてのR)が水素原子であり、かつR(Rが複数存在する場合は当該すべてのR)が水素原子または炭素原子数5〜12の直鎖状のアルキル基であるのがさらに好ましく、R(Rが複数存在する場合は当該すべてのR)が水素原子であり、かつR(Rが複数存在する場合は当該すべてのR)が水素原子またはn−ヘキシル基であるのが特に好ましい。
R 7 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a linear alkyl group having 5 to 12 carbon atoms, still more preferably a hydrogen atom or an n-hexyl group, A hydrogen atom is particularly preferred. R 8 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a linear alkyl group having 5 to 12 carbon atoms, and a linear alkyl group having 5 to 12 carbon atoms. An alkyl group is more preferable, and an n-hexyl group is particularly preferable.
In addition, at least one of R 7 and R 8 is an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms (provided that when n is an integer of 2 to 4, among a plurality of R 7 and R 8 , At least one of them may be an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms), and at least one of R 7 and R 8 is a linear alkyl group having 5 to 12 carbon atoms ( However, when n is an integer of 2 to 4, at least one of R 7 and R 8 present in plural may be a linear alkyl group having 5 to 12 carbon atoms) more preferably, R 7 (if R 7 there are multiple said all R 7) are hydrogen atom, and a hydrogen atom or a carbon atom (the all R 8 if R 8 there are a plurality) R 8 A straight chain of 5 to 12 More preferably a kill group, R 7 (if R 7 there are multiple said all R 7) are hydrogen atom, and R 8 (the all R 8 if R 8 there are a plurality) Is particularly preferably a hydrogen atom or an n-hexyl group.

一般式(1)において、nは1〜4の整数を表す。nが2〜4である場合、複数存在するRおよびRは、そのR同士、R同士がそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。Aは、前記一般式(2)または(3)で示される1価基を表す。 In General formula (1), n represents the integer of 1-4. when n is 2 to 4, R 7 and R 8 there are a plurality, that R 7 together, each other R 8 may be the same or different from each other. A represents a monovalent group represented by the general formula (2) or (3).

一般式(3)において、Xは前記一般式(4)で示される1価基を表し、Yは前記一般式(5)で示される1価基を表す。pは0〜2の整数を表し、pが2である場合、複数存在するXは同一でも異なっていてもよい。一般式(4)において、qは0〜2の整数を表し、rは0〜3の整数を表す。また、一般式(5)において、vは0〜2の整数を表し、wは0〜3の整数を表す。一般式(3)においてpが2である場合、複数存在するR10、R11、q、rは、そのR10同士、R11同士、q同士、r同士がそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。 In the general formula (3), X represents a monovalent group represented by the general formula (4), and Y represents a monovalent group represented by the general formula (5). p represents an integer of 0 to 2, and when p is 2, a plurality of Xs may be the same or different. In General formula (4), q represents the integer of 0-2 and r represents the integer of 0-3. Moreover, in General formula (5), v represents the integer of 0-2 and w represents the integer of 0-3. When in the general formula (3) p is 2, R 10 there are a plurality, R 11, q, r, the R 10 together, R 11 together, q each other, even if r each other mutually the same or different, respectively Good.

一般式(3)において、pが0である場合は、R12またはR13の少なくとも一方は酸性基であるものとし、pが1または2である場合は、一般式(4)または一般式(5)におけるR10、R11、R12、またはR13のうち、少なくとも一つは酸性基であるものとする。すなわち、pが1である場合は、R10、R11、R12、またはR13のうち、少なくとも一つが酸性基であればよく、pが2である場合は、2つ存在するR10、2つ存在するR11、R12、またはR13のうち、少なくとも一つが酸性基であればよい。 In the general formula (3), when p is 0, at least one of R 12 or R 13 is an acidic group, and when p is 1 or 2, the general formula (4) or the general formula ( At least one of R 10 , R 11 , R 12 or R 13 in 5) is an acidic group. That is, when p is 1, at least one of R 10 , R 11 , R 12 , or R 13 may be an acidic group, and when p is 2, two R 10 , Of the two R 11 , R 12 or R 13 , at least one may be an acidic group.

一般式(1)で表される本発明の光電変換用増感色素の中でも、R、RおよびRがフェニル基である光電変換用増感色素を用いた場合には、特に効率の高い光電変換素子が得られるため好ましい。また、一般式(1)で表される本発明の光電変換色素の中でも、Rが水素原子であり、Rがn−ヘキシル基(Rが複数存在する場合は、少なくとも1つのRがn−ヘキシル基)である光電変換用増感色素を用いた場合には、増感色素同士の会合や凝集を効率よく抑制することができ、さらに、カルボキシル基またはホスホン酸基を含むことにより、当該増感色素を半導体層の表面上に容易に吸着させることができ、光電変換特性の向上につながる。 Among the sensitizing dyes for photoelectric conversion of the present invention represented by the general formula (1), when a sensitizing dye for photoelectric conversion in which R 1 , R 2 and R 4 are phenyl groups is used, the efficiency is particularly high. Since a high photoelectric conversion element is obtained, it is preferable. Among the photoelectric conversion dye of the present invention represented by the general formula (1), R 7 is a hydrogen atom and R 8 is n- hexyl group (R 8 there are a plurality of at least one R 8 Is a n-hexyl group), it is possible to efficiently suppress the association and aggregation of sensitizing dyes, and further by containing a carboxyl group or a phosphonic acid group. The sensitizing dye can be easily adsorbed on the surface of the semiconductor layer, leading to improvement in photoelectric conversion characteristics.

一般式(1)で表される本発明の光電変換用増感色素は、生じ得る全ての立体異性体を包含するものとする。いずれの異性体も本発明における光電変換用増感色素として好適に使用することができる。例えば前記一般式(1)において、Aが前記一般式(2)で示される1価基である本発明の光電変換用増感色素は、下記一般式(6)または(7)で表される化合物を包含するものとする。また、前記一般式(1)において、Aが前記一般式(3)で示される1価基であり、かつpが0である本発明の光電変換用増感色素は、下記一般式(8)または(9)で表される化合物を包含するものとする。なお、これらの立体異性体から選ばれる2種以上の混合物であってもよい。 The sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention represented by the general formula (1) includes all possible stereoisomers. Any isomer can be suitably used as a sensitizing dye for photoelectric conversion in the present invention. For example, in the general formula (1), the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention in which A is a monovalent group represented by the general formula (2) is represented by the following general formula (6) or (7). It is intended to include compounds. In the general formula (1), the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention in which A is a monovalent group represented by the general formula (3) and p is 0 is represented by the following general formula (8). Or the compound represented by (9) shall be included. In addition, it may be a mixture of two or more selected from these stereoisomers.

Figure 0006182046
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一般式(1)で表される本発明の光電変換用増感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。以下の例示化合物は、生じ得る立体異性体のうちの一例を示したものであり、その他全ての立体異性体を包含するものとする。また、それぞれ2種以上の立体異性体の混合物であってもよい。   Specific examples of the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention represented by the general formula (1) are shown below, but the present invention is not limited thereto. The following exemplary compounds show examples of possible stereoisomers, and include all other stereoisomers. Moreover, each may be a mixture of two or more stereoisomers.

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一般式(1)で表される本発明の光電変換用増感色素は、公知の方法を用いて合成することができる。例えば、一般式(1)においてnが1の場合は、以下のようにして合成できる。ブロモ体(B−1)をホルミル化して得られるアルデヒド(B−2)を、エチレングリコールを用いてアセタール(B−3)として保護した後、ブチルリチウムおよびビス(ピナコラト)ジボロン等を用いた反応によりボロン酸エステル(B−4)を得ることができる。一方で、フルオレン系化合物(B−5)とアミド系化合物(B−6)とのUllmann反応により得られる(B−7)を脱アセチル化することによりブロモ体(B−8)を得ることができる。そして、得られたボロン酸エステル(B−4)およびブロモ体(B−8)を用いてSuzukiカップリング等のクロスカップリング反応を行うことにより、アミン(B−9)を得ることができる。続いて、アミン(B−9)とブロモ体(B−10)とのBuchwald-Hartwig反応を行うことにより(B−11)を得た後、アセタールを脱保護して得られるアルデヒド(B−12)と、シアノ酢酸またはロダニン−3−酢酸等との縮合反応を行うことにより、本発明の光電変換用増感色素を合成できる。
また、一般式(1)においてnが2〜4の場合は、以下のようにして合成できる。ブロモ体(B−1)とアルデヒド基を有するボロン酸(B−13)を用いてSuzukiカップリング等のクロスカップリング反応を行うことによりアルデヒド(B−14)を得た後に、上記ボロン酸エステル(B−4)の合成法と同様にして、アセタール(B−15)、ボロン酸エステル(B−16)を順次合成し、ブロモ体(B−8)とのSuzukiカップリング等のクロスカップリング反応を行うことにより、アミン(B−17)を得ることができる。続いて、アミン(B−17)と、上記ブロモ体(B−10)とのBuchwald-Hartwig反応を行うことにより(B−18)を得た後、アセタールを脱保護して得られるアルデヒド(B−19)とシアノ酢酸、ロダニン−3−酢酸等との縮合反応を行うことにより、本発明の光電変換用増感色素を合成できる。
The sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention represented by the general formula (1) can be synthesized using a known method. For example, in the general formula (1), when n is 1, it can be synthesized as follows. After protecting aldehyde (B-2) obtained by formylating bromo compound (B-1) as acetal (B-3) using ethylene glycol, reaction using butyllithium and bis (pinacolato) diboron, etc. Thus, the boronic acid ester (B-4) can be obtained. On the other hand, the bromo compound (B-8) can be obtained by deacetylating (B-7) obtained by the Ullmann reaction between the fluorene compound (B-5) and the amide compound (B-6). it can. And amine (B-9) can be obtained by performing cross-coupling reactions, such as Suzuki coupling, using the obtained boronic acid ester (B-4) and a bromo body (B-8). Subsequently, Buchwald-Hartwig reaction between amine (B-9) and bromo compound (B-10) is performed to obtain (B-11), and then aldehyde (B-12) obtained by deprotecting the acetal. ) And cyanoacetic acid or rhodanine-3-acetic acid or the like, the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention can be synthesized.
Moreover, when n is 2-4 in General formula (1), it is compoundable as follows. After obtaining aldehyde (B-14) by performing cross-coupling reaction such as Suzuki coupling using bromo compound (B-1) and boronic acid (B-13) having an aldehyde group, the boronic acid ester In the same manner as the synthesis method of (B-4), acetal (B-15) and boronic acid ester (B-16) were synthesized in sequence, and cross coupling such as Suzuki coupling with bromo compound (B-8). By carrying out the reaction, amine (B-17) can be obtained. Subsequently, Buchwald-Hartwig reaction between amine (B-17) and the bromo compound (B-10) was performed to obtain (B-18), and then the aldehyde (B The sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention can be synthesized by performing a condensation reaction of -19) with cyanoacetic acid, rhodanine-3-acetic acid or the like.

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一般式(1)で表される本発明の光電変換用増感色素の化合物の精製は、カラムクロマトグラフィーによる精製、シリカゲル、活性炭、活性白土等による吸着精製、溶媒による再結晶や晶析法などの公知の方法を用いて行うことができる。また、これらの化合物の同定は、NMR分析等により行うことができる。 Purification of the compound of the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention represented by the general formula (1) includes purification by column chromatography, adsorption purification by silica gel, activated carbon, activated clay, etc., recrystallization or crystallization by a solvent, etc. It can carry out using the well-known method of these. Further, these compounds can be identified by NMR analysis or the like.

本発明の光電変換用増感色素は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、本発明の光電変換用増感色素は、本発明に属さない他の増感色素と併用することができる。他の増感色素の具体例としては、ルテニウム錯体、クマリン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、ロダシアニン系色素、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、キサンテン系色素などの前記一般式(1)で表される光電変換用増感色素以外の増感色素をあげることができる。本発明の光電変換用増感色素と、これら他の増感色素とを組み合わせて用いる場合は、本発明の光電変換用増感色素に対する他の増感色素の使用量を10〜200質量%とするのが好ましく、20〜100質量%とするのがより好ましい。   The sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention may be used alone or in combination of two or more. The sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention can be used in combination with other sensitizing dyes not belonging to the present invention. Specific examples of other sensitizing dyes include those represented by the general formula (1) such as ruthenium complexes, coumarin dyes, cyanine dyes, merocyanine dyes, rhodacyanine dyes, phthalocyanine dyes, porphyrin dyes, and xanthene dyes. Sensitizing dyes other than the sensitizing dyes for photoelectric conversion represented can be mentioned. When the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention and these other sensitizing dyes are used in combination, the amount of the other sensitizing dye used for the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention is 10 to 200% by mass. It is preferable to set it to 20 to 100% by mass.

本発明において色素増感型の光電変換素子を作製する方法は特に限定されないが、導電性支持体(電極)上に半導体層を形成し、該半導体層に本発明の光電変換用増感色素を吸着させる方法が好ましい。色素を吸着させる方法としては、色素を溶媒に溶解して得られた溶液中に半導体層を長時間浸漬する方法が一般的である。本発明の光電変換用増感色素を2種以上併用する場合、あるいは本発明の光電変換用増感色素を他の増感色素と併用する場合は、使用する全ての色素の混合溶液を調製して半導体層を浸漬してもよく、また、それぞれの色素について別々の溶液を調製し、各溶液に半導体層を順に浸漬してもよい。   In the present invention, a method for producing a dye-sensitized photoelectric conversion element is not particularly limited. A semiconductor layer is formed on a conductive support (electrode), and the photoelectric conversion sensitizing dye of the present invention is formed on the semiconductor layer. A method of adsorption is preferred. As a method for adsorbing the dye, a method of immersing the semiconductor layer in a solution obtained by dissolving the dye in a solvent is generally used. When using two or more types of the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention in combination, or when using the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention in combination with other sensitizing dyes, prepare a mixed solution of all the dyes to be used. The semiconductor layer may be immersed, or a separate solution may be prepared for each dye, and the semiconductor layer may be sequentially immersed in each solution.

本発明では、導電性支持体として金属板の他に、表面に導電性材料を有する導電層を設けたガラス基板やプラスチック基板を用いることができる。導電性材料の具体例としては、金、銀、銅、アルミニウム、白金等の金属、フッ素ドープの酸化スズ、インジウム−スズ複合酸化物等の導電性透明酸化物半導体、炭素等をあげることができるが、フッ素ドープの酸化スズ薄膜をコートしたガラス基板を用いるのが好ましい。 In the present invention, in addition to the metal plate, a glass substrate or a plastic substrate provided with a conductive layer having a conductive material on the surface can be used as the conductive support. Specific examples of the conductive material include metals such as gold, silver, copper, aluminum, and platinum, conductive transparent oxide semiconductors such as fluorine-doped tin oxide and indium-tin composite oxide, and carbon. However, it is preferable to use a glass substrate coated with a fluorine-doped tin oxide thin film.

本発明において半導体層を形成する半導体の具体例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化鉄、酸化ガリウム、酸化ニッケル、酸化イットリウム等の金属酸化物;硫化チタン、硫化亜鉛、硫化ジルコニウム、硫化銅、硫化スズ、硫化インジウム、硫化タングステン、硫化カドミウム、硫化銀等の金属硫化物;セレン化チタン、セレン化ジルコニウム、セレン化インジウム、セレン化タングステン等の金属セレン化物;シリコン、ゲルマニウム等の単体半導体等をあげることができる。これらの半導体は単独で用いるだけでなく、2種類以上を混合して用いることもできる。本発明においては、半導体として酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズを用いるのが好ましい。   Specific examples of the semiconductor forming the semiconductor layer in the present invention include metals such as titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, indium oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, iron oxide, gallium oxide, nickel oxide, and yttrium oxide. Oxides: titanium sulfide, zinc sulfide, zirconium sulfide, copper sulfide, tin sulfide, indium sulfide, tungsten sulfide, cadmium sulfide, silver sulfide and other metal sulfides; titanium selenide, zirconium selenide, indium selenide, tungsten selenide And metal selenides such as silicon and germanium. These semiconductors can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, it is preferable to use titanium oxide, zinc oxide, or tin oxide as the semiconductor.

本発明における半導体層の態様は特に限定されないが、微粒子からなる多孔質構造を有する薄膜であることが好ましい。多孔質構造等により、半導体層の実質的な表面積が大きくなり、半導体層への色素吸着量が増大すると、高効率の光電変換素子を得ることができる。半導体粒子径は5〜500nmが好ましく、10〜100nmがより好ましい。半導体層の膜厚は通常2〜100μmであるが、5〜20μmがより好ましい。半導体層を形成する方法としては、半導体微粒子を含むペーストをスピンコート法、ドクターブレード法、スキージ法、スクリーン印刷法等の湿式塗布法で導電性基板上に塗布した後、焼成により溶媒や添加物を除去して製膜する方法や、スパッタリング法、蒸着法、電着法、電析法、マイクロ波照射法等により製膜する方法をあげることができるが、これらに限定されない。   Although the aspect of the semiconductor layer in the present invention is not particularly limited, it is preferably a thin film having a porous structure composed of fine particles. When the substantial surface area of the semiconductor layer increases due to the porous structure and the like, and the amount of dye adsorbed on the semiconductor layer increases, a highly efficient photoelectric conversion element can be obtained. The semiconductor particle diameter is preferably 5 to 500 nm, and more preferably 10 to 100 nm. The film thickness of the semiconductor layer is usually 2 to 100 μm, more preferably 5 to 20 μm. As a method for forming a semiconductor layer, a paste containing semiconductor fine particles is applied on a conductive substrate by a wet coating method such as a spin coating method, a doctor blade method, a squeegee method, or a screen printing method, and then a solvent or additive is baked. Examples thereof include, but are not limited to, a method for forming a film by removing the film, and a method for forming a film by sputtering, vapor deposition, electrodeposition, electrodeposition, microwave irradiation, and the like.

本発明において、半導体微粒子を含むペーストは市販品を用いてもよく、市販の半導体微粉末を溶媒中に分散させることによって調製したペースト等を用いてもよい。ペーストを調製する際に使用する溶媒の具体例としては、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒をあげることができるが、これらに限定されない。また、これらの溶媒は単独あるいは2種以上の混合溶媒として使用することができる。   In the present invention, the paste containing semiconductor fine particles may be a commercially available product, or a paste prepared by dispersing a commercially available semiconductor fine powder in a solvent. Specific examples of the solvent used in preparing the paste include alcohol solvents such as water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, n-hexane, cyclohexane, benzene, Hydrocarbon solvents such as toluene can be mentioned, but are not limited to these. These solvents can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

本発明において半導体微粉末を溶媒中に分散させる際は、乳鉢等ですりつぶしてもよく、ボールミル、ペイントコンディショナー、縦型ビーズミル、水平型ビーズミル、アトライター等の分散機を用いてもよい。ペーストを調製する際には、半導体微粒子の凝集を防ぐために界面活性剤等を添加するのが好ましく、増粘させるためにポリエチレングリコール等の増粘剤を添加するのが好ましい。 In the present invention, when the semiconductor fine powder is dispersed in a solvent, it may be ground with a mortar or the like, or a dispersing machine such as a ball mill, a paint conditioner, a vertical bead mill, a horizontal bead mill, or an attritor may be used. When preparing the paste, it is preferable to add a surfactant or the like in order to prevent aggregation of the semiconductor fine particles, and it is preferable to add a thickener such as polyethylene glycol to increase the viscosity.

本発明の光電変換用増感色素の半導体層表面上への吸着は、該色素溶液中に半導体層を浸し、室温で30分〜100時間放置、あるいは加熱条件下で10分〜24時間放置することにより行うが、室温で10〜20時間放置するのが好ましい。また、該色素溶液中の色素濃度は10〜2000μMが好ましく、50〜500μMがより好ましい。   Adsorption of the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention onto the surface of the semiconductor layer is performed by immersing the semiconductor layer in the dye solution and leaving it at room temperature for 30 minutes to 100 hours or under heating conditions for 10 minutes to 24 hours. However, it is preferable to leave at room temperature for 10 to 20 hours. The dye concentration in the dye solution is preferably 10 to 2000 μM, more preferably 50 to 500 μM.

本発明の光電変換用増感色素を、半導体層表面上に吸着させる際に用いる溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、tert−ブチルアルコール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン等のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、o−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒をあげることができるが、これらに限定されない。これらの溶媒は単独あるいは2種以上の混合溶媒として使用される。これらの溶媒の中で、メタノール、エタノール、tert−ブチルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、アセトニトリルが好ましい。   Specific examples of the solvent used when the photoelectric conversion sensitizing dye of the present invention is adsorbed on the surface of the semiconductor layer include alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and tert-butyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, and methyl. Ketone solvents such as isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl formate, ethyl acetate and n-butyl acetate, ether solvents such as diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran and 1,3-dioxolane, N, N -Amide solvents such as dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, nitrile solvents such as acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, dichloromethane, chloroform, bromoform, o-dichlorobenzene, etc. C Gen hydrocarbon solvents, n- hexane, cyclohexane, benzene, may be mentioned hydrocarbon solvents such as toluene, but are not limited to. These solvents are used alone or as a mixed solvent of two or more. Among these solvents, methanol, ethanol, tert-butyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran and acetonitrile are preferable.

本発明の光電変換用増感色素を半導体層表面上に吸着する際には、コール酸またはデオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、リソコール酸、デヒドロコール酸等のコール酸誘導体を色素溶液中に溶解し、色素と共吸着させてもよい。コール酸またはコール酸誘導体を用いることにより色素同士の会合が抑制され、光電変換素子において色素から半導体層へ効率よく電子注入できるようになる。コール酸またはコール酸誘導体を用いる場合、色素溶液中におけるそれらの濃度は0.1〜100mMが好ましく、1〜10mMがより好ましい。 When adsorbing the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention on the surface of the semiconductor layer, a cholic acid derivative such as cholic acid or deoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, lysocholic acid, and dehydrocholic acid is dissolved in the dye solution, It may be co-adsorbed with the dye. By using cholic acid or a cholic acid derivative, association between the dyes is suppressed, and electrons can be efficiently injected from the dye into the semiconductor layer in the photoelectric conversion element. When cholic acid or cholic acid derivatives are used, their concentration in the dye solution is preferably from 0.1 to 100 mM, more preferably from 1 to 10 mM.

本発明の光電変換素子に用いる対極(電極)としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、レドックスイオンの酸化還元反応を促進するために、触媒能を持った導電性材料を使用するのが好ましい。該導電性材料の具体例としては、白金、ロジウム、ルテニウム、炭素等をあげることができるが、これらに限定されない。本発明においては、導電性支持体上に白金の薄膜を形成したものを対極として用いるのが特に好ましい。また、導電性薄膜を形成する方法としては、導電性材料を含むペーストをスピンコート法、ドクターブレード法、スキージ法、スクリーン印刷法等の湿式塗布法により導電性基板上に塗布した後、焼成により溶媒や添加物を除去して製膜する方法や、スパッタリング法、蒸着法、電着法、電析法、マイクロ波照射法等により製膜する方法をあげることができるが、これらに限定されない。   The counter electrode (electrode) used in the photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited as long as it has conductivity, but a conductive material having catalytic ability is used to promote the redox ion oxidation-reduction reaction. It is preferable to do this. Specific examples of the conductive material include, but are not limited to, platinum, rhodium, ruthenium, carbon, and the like. In the present invention, it is particularly preferable to use as a counter electrode a platinum thin film formed on a conductive support. As a method for forming a conductive thin film, a paste containing a conductive material is applied onto a conductive substrate by a wet coating method such as a spin coating method, a doctor blade method, a squeegee method, or a screen printing method, and then fired. Examples thereof include a method for forming a film by removing a solvent and additives, and a method for forming a film by a sputtering method, a vapor deposition method, an electrodeposition method, an electrodeposition method, a microwave irradiation method, and the like, but are not limited thereto.

本発明の光電変換素子においては、一対の対向する電極間に電解質が充填され、電解質層が形成されている。用いる電解質としてはレドックス電解質が好ましい。レドックス電解質としては、ヨウ素、臭素、スズ、鉄、クロム、アントラキノン等のレドックスイオン対をあげることができるが、これらに限定されない。これらの中ではヨウ素系電解質、臭素系電解質が好ましい。ヨウ素系電解質の場合は、例えばヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム等とヨウ素の混合物が用いられる。本発明では、これらの電解質を溶媒に溶解させて得られた電解液を用いるのが好ましい。電解液中の電解質の濃度は、0.05〜5Mが好ましく、0.2〜1Mがより好ましい。   In the photoelectric conversion element of the present invention, an electrolyte is filled between a pair of opposed electrodes to form an electrolyte layer. As the electrolyte to be used, a redox electrolyte is preferable. Examples of redox electrolytes include, but are not limited to, redox ion pairs such as iodine, bromine, tin, iron, chromium, and anthraquinone. Among these, iodine-based electrolytes and bromine-based electrolytes are preferable. In the case of an iodine-based electrolyte, for example, a mixture of potassium iodide, lithium iodide, dimethylpropylimidazolium iodide and the like and iodine is used. In the present invention, it is preferable to use an electrolytic solution obtained by dissolving these electrolytes in a solvent. 0.05-5M is preferable and, as for the density | concentration of the electrolyte in electrolyte solution, 0.2-1M is more preferable.

電解質を溶解させる溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン系溶媒をあげることができるが、これらに限定されない。これらの溶媒は単独あるいは2種以上の混合溶媒として使用される。これらの溶媒の中で、ニトリル系溶媒が好ましい。   Solvents for dissolving the electrolyte include nitrile solvents such as acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, 3-methoxypropionitrile, benzonitrile, ether solvents such as diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, N Amide solvents such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and lactone solvents such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone. It is not limited to. These solvents are used alone or as a mixed solvent of two or more. Of these solvents, nitrile solvents are preferred.

本発明では、前記電解液中に4−tert−ブチルピリジン、4−メチルピリジン、2−ビニルピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、N,N−ジメチルアニリン、N−メチルベンズイミダゾール等のアミン系化合物、特に4−tert−ブチルピリジンを含有させてもよい。電解液中のアミン系化合物の濃度は、0.05〜5Mが好ましく、0.2〜1Mがより好ましい。アミン系化合物を電解液中に含有させることにより、色素増感型光電変換素子の開放電圧、フィルファクターが高くなるため、特に好ましい。 In the present invention, 4-tert-butylpyridine, 4-methylpyridine, 2-vinylpyridine, N, N-dimethyl-4-aminopyridine, N, N-dimethylaniline, N-methylbenzimidazole, etc. An amine compound, particularly 4-tert-butylpyridine, may be contained. The concentration of the amine compound in the electrolytic solution is preferably 0.05 to 5M, and more preferably 0.2 to 1M. The inclusion of an amine compound in the electrolytic solution is particularly preferable because the open-circuit voltage and fill factor of the dye-sensitized photoelectric conversion element are increased.

本発明では、前記電解液中にゲル化剤、ポリマー等を添加させて得られたゲル状電解質を用いてもよい。また、レドックス電解質を含む電解液の代わりに、ポリエチレンオキシド誘導体等のポリマーを用いた固体電解質を用いてもよい。ゲル状電解質、固体電解質を用いることにより、電解液の揮発を低減させることができる。   In the present invention, a gel electrolyte obtained by adding a gelling agent, a polymer or the like to the electrolytic solution may be used. Further, a solid electrolyte using a polymer such as a polyethylene oxide derivative may be used instead of the electrolytic solution containing the redox electrolyte. By using a gel electrolyte or a solid electrolyte, volatilization of the electrolytic solution can be reduced.

本発明の光電変換素子においては、一対の対向する電極間に電解質の代わりに固体電荷輸送層を形成してもよい。固体電荷輸送層に含まれる電荷輸送物質は、正孔輸送物質であることが好ましい。電荷輸送物質の具体例としては、ヨウ化銅、臭化銅、チオシアン化銅等の無機正孔輸送物質、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ−p−フェニレンビニレン、ポリビニルカルバゾール、ポリアニリン、オキサジアゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ピラゾリン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン化合物、スチルベン化合物等の有機正孔輸送物質があげられるが、これらに限定されない。   In the photoelectric conversion element of the present invention, a solid charge transport layer may be formed between the pair of opposed electrodes instead of the electrolyte. The charge transport material contained in the solid charge transport layer is preferably a hole transport material. Specific examples of the charge transport material include inorganic hole transport materials such as copper iodide, copper bromide and copper thiocyanide, polypyrrole, polythiophene, poly-p-phenylene vinylene, polyvinyl carbazole, polyaniline, oxadiazole derivatives, tri Organic hole transport materials such as phenylamine derivatives, pyrazoline derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone compounds, and stilbene compounds are exemplified, but not limited thereto.

本発明において有機正孔輸送物質を用いて固体電荷輸送層を形成する場合、フィルム形成性結着剤樹脂を併用することが好ましい。フィルム形成性結着剤樹脂の具体例としては、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアリレート樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂等があげられるが、これらに限定されない。これらの樹脂は、単独あるいは共重合体として1種または2種以上を混合して用いることができる。これらの結着剤樹脂の有機正孔輸送物質に対する使用量は、20〜1000質量%が好ましく、50〜500質量%がより好ましい。   In the present invention, when forming a solid charge transport layer using an organic hole transport material, it is preferable to use a film-forming binder resin in combination. Specific examples of the film-forming binder resin include polystyrene resin, polyvinyl acetal resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, polyester resin, polyphenylene oxide resin, polyarylate resin, alkyd resin, acrylic resin, phenoxy resin, and the like. However, it is not limited to these. These resins can be used alone or as a copolymer in combination of one or more. 20-1000 mass% is preferable and the usage-amount with respect to the organic hole transport material of these binder resin is more preferable 50-500 mass%.

本発明の光電変換素子においては、増感色素が吸着した半導体層が設けられた電極(光電極)が陰極となり、対極が陽極となる。太陽光等の光は光電極側、対極側のどちらから照射してもよいが、光電極側から照射する方が好ましい。太陽光等の照射により、色素が光を吸収して励起状態となって電子を放出する。この電子が半導体層を経由して外部に流れて対極へ移動する。一方、電子を放出して酸化状態になった色素は、対極から供給される電子を電解質中のイオンを経由して受け取ることにより、基底状態に戻る。このサイクルにより電流が流れ、光電変換素子として機能するようになる。 In the photoelectric conversion element of the present invention, the electrode (photoelectrode) provided with the semiconductor layer on which the sensitizing dye is adsorbed serves as a cathode, and the counter electrode serves as an anode. Light such as sunlight may be irradiated from either the photoelectrode side or the counter electrode side, but irradiation from the photoelectrode side is preferable. By irradiation with sunlight or the like, the dye absorbs light and becomes excited to emit electrons. The electrons flow to the outside via the semiconductor layer and move to the counter electrode. On the other hand, the dye that has been in an oxidized state by emitting electrons returns to the ground state by receiving electrons supplied from the counter electrode via ions in the electrolyte. By this cycle, a current flows and functions as a photoelectric conversion element.

本発明の光電変換素子の特性を評価する際には、短絡電流、開放電圧、フィルファクター、光電変換効率の測定を行う。短絡電流とは、出力端子を短絡させたときの両端子間に流れる1cmあたりの電流を表し、開放電圧とは、出力端子を開放させたときの両端子間の電圧を表す。また、フィルファクターとは最大出力(電流と電圧の積)を、短絡電流と開放電圧の積で割った値であり、主に内部抵抗に左右される。光電変換効率とは、最大出力(W)を1cmあたりの光強度(W)で割った値に100を乗じてパーセント表示した値として求められる。 When evaluating the characteristics of the photoelectric conversion element of the present invention, short-circuit current, open-circuit voltage, fill factor, and photoelectric conversion efficiency are measured. The short circuit current represents the current per 1 cm 2 flowing between the two terminals when the output terminal is short-circuited, and the open circuit voltage represents the voltage between the two terminals when the output terminal is opened. The fill factor is a value obtained by dividing the maximum output (product of current and voltage) by the product of the short-circuit current and the open-circuit voltage, and mainly depends on the internal resistance. The photoelectric conversion efficiency is obtained as a percentage value obtained by multiplying the value obtained by dividing the maximum output (W) by the light intensity (W) per 1 cm 2 by 100.

本発明の光電変換素子は、色素増感太陽電池や各種光センサー等に応用できる。本発明の色素増感太陽電池は、前記一般式(1)で表される増感色素を含有する光電変換素子がセルとなり、そのセルを必要枚数配列してモジュール化し、所定の電気配線を設けることによって得られる。   The photoelectric conversion element of the present invention can be applied to a dye-sensitized solar cell, various optical sensors, and the like. In the dye-sensitized solar cell of the present invention, the photoelectric conversion element containing the sensitizing dye represented by the general formula (1) becomes a cell, and the required number of the cells are arranged to be modularized, and predetermined electrical wiring is provided. Can be obtained.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[合成例1]光電変換用増感色素(A−3)の合成
窒素置換した反応容器中に、ジエチルエーテル45ml、2−ブロモ−3−ヘキシルチオフェン4.50gを加え、ドライアイスで−74℃まで冷却し、そこにn−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(1.58M)12mlを加えて1時間攪拌した。続いて、N,N−ジメチルホルムアミド2.1mlを加えて室温まで昇温し、クロロホルム90mlを加えて攪拌し、有機層の抽出、水洗を行った。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去することによって、下記化合物(C−1)4.90gの橙色オイルを得た。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to a following example.
[Synthesis Example 1] Synthesis of sensitizing dye for photoelectric conversion (A-3) In a nitrogen-substituted reaction vessel, 45 ml of diethyl ether and 4.50 g of 2-bromo-3-hexylthiophene were added, and -74 ° C with dry ice. Then, 12 ml of n-hexane solution (1.58M) of n-butyllithium was added thereto and stirred for 1 hour. Subsequently, 2.1 ml of N, N-dimethylformamide was added, the temperature was raised to room temperature, 90 ml of chloroform was added and stirred, and the organic layer was extracted and washed with water. The obtained organic layer was dried over magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 4.90 g of an orange oil of the following compound (C-1).

Figure 0006182046
Figure 0006182046

次に、窒素置換した反応容器中に、トルエン76ml、得られた化合物(C−1)4.90g、エチレングリコール5.1ml、p−トルエンスルホン酸一水和物0.04gを加え、104℃で4時間加熱攪拌した。室温まで冷却した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液50ml、トルエン76mlを加えて攪拌し、有機層の抽出、水洗を行った。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去することによって、粗製物を得た。粗製物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶離液:n−ヘキサン/酢酸エチル)により精製し、減圧乾燥することによって、下記化合物(C−2)4.05g(収率93%)の橙色オイルを得た。 Next, 76 ml of toluene, 4.90 g of the obtained compound (C-1), 5.1 ml of ethylene glycol, and 0.04 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate were added to a nitrogen-substituted reaction vessel, and the mixture was heated to 104 ° C. And stirred for 4 hours. After cooling to room temperature, 50 ml of saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and 76 ml of toluene were added and stirred, and the organic layer was extracted and washed with water. The obtained organic layer was dried over magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was purified by silica gel column chromatography (carrier: silica gel, eluent: n-hexane / ethyl acetate) and dried under reduced pressure to give 4.05 g (yield 93%) of the following compound (C-2). An orange oil was obtained.

Figure 0006182046
Figure 0006182046

窒素置換した反応容器中に、テトラヒドロフラン112ml、得られた化合物(C−2)3.50gを加え、ドライアイスで−75℃まで冷却し、そこにn−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(1.58M)14mlを加えて5時間攪拌した。続いて、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン2.98gをテトラヒドロフラン14mlに溶解させて得られた溶液を加え、室温まで昇温した後、飽和塩化アンモニウム水溶液56ml、酢酸エチル112mlを加えて攪拌し、有機層の抽出、水洗を行った。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去することによって、下記化合物(C−3)5.21g(収率98%)の黄色オイルを得た。 Into a reaction vessel purged with nitrogen, 112 ml of tetrahydrofuran and 3.50 g of the obtained compound (C-2) were added and cooled to -75 ° C. with dry ice, where n-butyllithium in an n-hexane solution (1. 58M) 14 ml was added and stirred for 5 hours. Subsequently, a solution obtained by dissolving 2.98 g of 2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane in 14 ml of tetrahydrofuran was added, and the temperature was raised to room temperature. A saturated aqueous ammonium chloride solution (56 ml) and ethyl acetate (112 ml) were added and stirred, and the organic layer was extracted and washed with water. The obtained organic layer was dried over magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 5.21 g (yield 98%) of a yellow oil of the following compound (C-3).

Figure 0006182046
Figure 0006182046

窒素置換した反応容器中に、2,7−ジブロモ−9,9-ジメチルフルオレン10.0g、パラアセトトルイジン6.35g、銅粉0.18g、1,10−フェナントロリン一水和物0.56g、炭酸カリウム7.85g、亜硫酸水素ナトリウム0.88g、ニトロベンゼン10mlを加えて加熱し、225℃で6時間加熱攪拌した。反応溶液を室温まで冷却した後、クロロホルム200mlを加えて攪拌し、有機層の抽出、水洗および飽和食塩水洗浄を行った。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去することによって粗製物を得た。粗製物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶離液:n−ヘキサン/酢酸エチル)により精製し、減圧乾燥することによって、下記化合物(C−4)3.40g(収率28%)の黒茶色オイルを得た。 In a nitrogen-substituted reaction vessel, 10.0 g of 2,7-dibromo-9,9-dimethylfluorene, 6.35 g of paraacetoluidine, 0.18 g of copper powder, 0.56 g of 1,10-phenanthroline monohydrate, 7.85 g of potassium carbonate, 0.88 g of sodium hydrogen sulfite and 10 ml of nitrobenzene were added and heated, followed by heating and stirring at 225 ° C. for 6 hours. After cooling the reaction solution to room temperature, 200 ml of chloroform was added and stirred, and the organic layer was extracted, washed with water, and washed with saturated brine. The obtained organic layer was dried over magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was purified by silica gel column chromatography (carrier: silica gel, eluent: n-hexane / ethyl acetate) and dried under reduced pressure to obtain 3.40 g (yield 28%) of the following compound (C-4). A black brown oil was obtained.

Figure 0006182046
Figure 0006182046

窒素置換した反応容器中に、得られた化合物(C−4)3.40g、イソアミルアルコール6ml、トルエン3ml、精製水1.5ml、水酸化カリウム1.80gを加え、80℃で15時間加熱攪拌した。反応溶液を室温まで冷却した後、トルエン50ml、精製水25mlを加えて攪拌し、有機層の抽出、水洗を行った。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下、溶媒を留去することによって粗製物を得た。粗製物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶離液:n−ヘキサン/酢酸エチル)により精製し、減圧乾燥することによって、下記化合物(C−5)1.90g(収率62%)の白色固体を得た。 3.40 g of the compound (C-4) obtained, 6 ml of isoamyl alcohol, 3 ml of toluene, 1.5 ml of purified water and 1.80 g of potassium hydroxide were added to the reaction vessel purged with nitrogen, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 15 hours. did. After cooling the reaction solution to room temperature, 50 ml of toluene and 25 ml of purified water were added and stirred, and the organic layer was extracted and washed with water. The obtained organic layer was washed with saturated brine, dried over magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was purified by silica gel column chromatography (carrier: silica gel, eluent: n-hexane / ethyl acetate) and dried under reduced pressure to obtain 1.90 g (yield 62%) of the following compound (C-5). A white solid was obtained.

Figure 0006182046
Figure 0006182046

窒素置換した反応容器中に、N,N−ジメチルホルムアミド37ml、精製水7.7mlを加え、そこに、化合物(C−3)1.61g、化合物(C−5)3.20g、トリフェニルホスフィン0.19g、炭酸セシウム2.42gを加えて攪拌した後、反応容器内の減圧、脱気および窒素置換を3回繰り返した。次に、酢酸パラジウム0.04gを加え、87℃で1.5時間加熱攪拌した。反応溶液を室温まで冷却した後、ヘキサン60ml、酢酸エチル60ml、水40mlを加え、有機層を抽出した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去することによって粗製物を得た。粗製物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶離液:n−ヘキサン/酢酸エチル)により精製し、減圧乾燥することによって、下記化合物(C−6)0.99g(収率99%)の黄緑色固体を得た。 In a nitrogen-substituted reaction vessel, 37 ml of N, N-dimethylformamide and 7.7 ml of purified water were added, and 1.61 g of compound (C-3), 3.20 g of compound (C-5), and triphenylphosphine were added thereto. After adding 0.19 g and 2.42 g of cesium carbonate and stirring, the pressure reduction, deaeration, and nitrogen substitution in the reaction vessel were repeated three times. Next, 0.04 g of palladium acetate was added, and the mixture was heated and stirred at 87 ° C. for 1.5 hours. After cooling the reaction solution to room temperature, 60 ml of hexane, 60 ml of ethyl acetate and 40 ml of water were added to extract the organic layer. The obtained organic layer was dried over magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was purified by silica gel column chromatography (carrier: silica gel, eluent: n-hexane / ethyl acetate) and dried under reduced pressure to obtain 0.99 g (99% yield) of the following compound (C-6). A yellow-green solid was obtained.

Figure 0006182046
Figure 0006182046

窒素置換した反応容器中に、化合物(C−6)0.80g、2−ブロモ−1,1,2−トリフェニルエチレン0.55g、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン0.18g、銅アセチルアセトネート0.06g、炭酸カリウム0.24g、トルエン2.5mlを加え、150℃で14時間加熱攪拌した。反応溶液を室温まで冷却し、トルエン25mlを加えて攪拌した後、濾過を行った。得られた濾液を減圧下で濃縮し、クロロホルムに溶解して、さらに濃縮する工程を3回繰り返し行うことにより、褐色オイル状の粗製物を得た。粗製物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶離液:n−ヘキサン/酢酸エチル)により精製し、減圧乾燥することによって、下記化合物(C−7)0.37g(収率20%)の黄色固体を得た。 In a nitrogen-substituted reaction vessel, 0.80 g of compound (C-6), 0.55 g of 2-bromo-1,1,2-triphenylethylene, 0.18 g of 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, Copper acetylacetonate 0.06g, potassium carbonate 0.24g and toluene 2.5ml were added, and it heated and stirred at 150 degreeC for 14 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, and 25 ml of toluene was added and stirred, followed by filtration. The obtained filtrate was concentrated under reduced pressure, dissolved in chloroform, and further concentrated three times to obtain a brown oily crude product. The crude product was purified by silica gel column chromatography (carrier: silica gel, eluent: n-hexane / ethyl acetate) and dried under reduced pressure to give 0.37 g (yield 20%) of the following compound (C-7) yellow A solid was obtained.

Figure 0006182046
Figure 0006182046

窒素置換した反応容器中に、化合物(C−7)0.10g、アセトン3ml、パラトルエンスルホン酸ピリジニウム0.03gを加え、室温で1.5時間攪拌した。酢酸エチル30ml、精製水30mlを加えて攪拌し、有機層の抽出、水洗、炭酸水素ナトリウム水溶液および飽和食塩水による洗浄を順次行った。得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下、溶媒を留去することによって下記化合物(C−8)0.09g(収率95%)の黄色オイルを得た。 In a reaction vessel purged with nitrogen, 0.10 g of compound (C-7), 3 ml of acetone, and 0.03 g of pyridinium paratoluenesulfonate were added and stirred at room temperature for 1.5 hours. 30 ml of ethyl acetate and 30 ml of purified water were added and stirred, and the organic layer was extracted, washed with water, washed with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution and saturated brine successively. The obtained organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 0.09 g (yield 95%) of a yellow oil of the following compound (C-8).

Figure 0006182046
Figure 0006182046

アルゴン雰囲気下、反応容器中に、トルエン15ml、化合物(C−8)0.10g、シアノ酢酸0.02g、ピペリジン0.03gを加え、80℃で15時間加熱攪拌した。反応溶液を室温まで冷却した後、1M塩酸50ml、酢酸エチル50mlを加え、有機層の抽出、水洗、および飽和食塩水による洗浄を順次行った。有機層を無水酢酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去することにより粗製物を得た。粗製物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶離液:クロロホルム/メタノール)で精製することによって、下記光電変換用増感色素(A−3)0.08g(収率70%)の赤褐色粉末を得た。 Under an argon atmosphere, 15 ml of toluene, 0.10 g of compound (C-8), 0.02 g of cyanoacetic acid, and 0.03 g of piperidine were added to the reaction vessel, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 15 hours. After cooling the reaction solution to room temperature, 50 ml of 1M hydrochloric acid and 50 ml of ethyl acetate were added, and the organic layer was extracted, washed with water, and washed with saturated brine in that order. The organic layer was dried over anhydrous sodium acetate and the solvent was distilled off to obtain a crude product. By purifying the crude product by silica gel column chromatography (carrier: silica gel, eluent: chloroform / methanol), 0.08 g (70% yield) of reddish brown powder of the following sensitizing dye for photoelectric conversion (A-3) was obtained. Obtained.

Figure 0006182046
Figure 0006182046

得られた赤褐色粉末についてNMR分析により構造を同定した。   The structure of the obtained reddish brown powder was identified by NMR analysis.

1H−NMR(CDCl)で以下の49個の水素のシグナルを検出した(カルボキシル基の水素は観測されなかった)。δ(ppm)=0.87−0.95(3H)、1.22−1.44(12H)、1.63−1.73(2H)、2.16−2.24(3H)、2.78−2.88(2H)、6.85−7.16(20H)、7.29−7.38(3H)、7.50−7.55(1H)、7.60−7.66(2H)、8.43−8.52(1H). The following 49 hydrogen signals were detected by 1H-NMR (CDCl 3 ) (carboxyl group hydrogen was not observed). δ (ppm) = 0.87-0.95 (3H), 1.22-1.44 (12H), 1.63-1.73 (2H), 2.16-2.24 (3H), 2 .78-2.88 (2H), 6.85-7.16 (20H), 7.29-7.38 (3H), 7.50-7.55 (1H), 7.60-7.66 (2H), 8.43-8.52 (1H).

[合成例2]光電変換用増感色素(A−35)の合成
窒素雰囲気下、反応容器中に、トルエン5ml、化合物(C−8)0.25g、ロダニン−3−酢酸0.07g、ピペリジン0.01gを加え、90℃で2時間加熱攪拌した。反応溶液を室温まで冷却した後、1M塩酸10ml、トルエン10mlを加えて抽出した。得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去することにより粗製物を得た後、メタノールを用いた分散洗浄を行うことにより、下記光電変換用増感色素(A−35)0.25g(収率79%)の赤黒色固体を得た。
[Synthesis Example 2] Synthesis of sensitizing dye for photoelectric conversion (A-35) In a nitrogen atmosphere, 5 ml of toluene, 0.25 g of compound (C-8), 0.07 g of rhodanine-3-acetic acid, piperidine 0.01 g was added and the mixture was stirred with heating at 90 ° C. for 2 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, and extracted by adding 10 ml of 1M hydrochloric acid and 10 ml of toluene. The obtained organic layer was dried over sodium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product, and then dispersed and washed with methanol, whereby the following sensitizing dye for photoelectric conversion (A- 35) 0.25 g (yield 79%) of a red-black solid was obtained.

Figure 0006182046
Figure 0006182046

得られた赤黒色粉末についてNMR分析により構造を同定した。   The structure of the obtained red-black powder was identified by NMR analysis.

1H−NMR(CDCl)で以下の51個の水素のシグナルを検出した(カルボキシル基の水素は観測されなかった)。δ(ppm)=0.87−0.94(3H)、1.21−1.43(12H)、1.63−1.73(2H)、2.15−2.24(3H)、2.76−2.87(2H)、4.91−4.97(2H)、6.85−7.19(20H)、7.29−7.39(3H)、7.50−7.60(3H)、7.98−8.04(1H). The following 51 hydrogen signals were detected by 1H-NMR (CDCl 3 ) (carboxyl group hydrogen was not observed). δ (ppm) = 0.87-0.94 (3H), 1.21-1.43 (12H), 1.63-1.73 (2H), 2.15-2.24 (3H), 2 .76-2.87 (2H), 4.91-4.97 (2H), 6.85-7.19 (20H), 7.29-7.39 (3H), 7.50-7.60 (3H), 7.98-8.04 (1H).

[実施例1]
フッ素ドープの酸化スズ薄膜をコートしたガラス基板上に、酸化チタンペースト(日揮触媒化成製、PST−18NR)をスキージ法により塗布した。110℃で1時間乾燥後、450℃で30分間焼成し、膜厚7μmの酸化チタン薄膜を得た。次に、合成例1で得られた光電変換用増感色素(A−3)をアセトニトリル/tert−ブチルアルコール=1/1の混合溶媒に溶解して濃度100μMの溶液50mlを調製し、この溶液中に、酸化チタンを塗布焼結したガラス基板を、室温において15時間浸漬して色素を吸着させ、光電極とした。
[Example 1]
A titanium oxide paste (manufactured by JGC Catalysts & Chemicals, PST-18NR) was applied by a squeegee method on a glass substrate coated with a fluorine-doped tin oxide thin film. After drying at 110 ° C. for 1 hour, baking was performed at 450 ° C. for 30 minutes to obtain a titanium oxide thin film having a thickness of 7 μm. Next, the sensitizing dye for photoelectric conversion (A-3) obtained in Synthesis Example 1 is dissolved in a mixed solvent of acetonitrile / tert-butyl alcohol = 1/1 to prepare 50 ml of a 100 μM concentration solution. Inside, a glass substrate coated with titanium oxide and sintered was immersed for 15 hours at room temperature to adsorb the pigment, thereby obtaining a photoelectrode.

フッ素ドープの酸化スズ薄膜をコートしたガラス基板上にオートファインコータ(日本電子(株)製JFC−1600)を用いてスパッタリング法により膜厚15nmの白金薄膜を形成し、対極とした。次に、光電極と対極との間に厚さ60μmのスペーサ(熱融着フィルム)を挟んで熱融着により貼り合わせ、対極に予め形成された孔から電解液を注入した後に孔を封止し、光電変換素子を作製した。電解液としては、ヨウ化リチウム0.1M、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム0.6M、ヨウ素0.05M、4−tert−ブチルピリジン0.5Mの3−メトキシプロピオニトリル溶液を用いた。 A platinum thin film having a thickness of 15 nm was formed on a glass substrate coated with a fluorine-doped tin oxide thin film by a sputtering method using an auto fine coater (JFC-1600 manufactured by JEOL Ltd.) as a counter electrode. Next, a spacer (heat-sealing film) having a thickness of 60 μm is sandwiched between the photoelectrode and the counter electrode, and bonded together by heat sealing. After the electrolyte is injected from the hole previously formed in the counter electrode, the hole is sealed. And the photoelectric conversion element was produced. As the electrolytic solution, a 3-methoxypropionitrile solution of lithium iodide 0.1M, dimethylpropylimidazolium iodide 0.6M, iodine 0.05M, and 4-tert-butylpyridine 0.5M was used.

前記光電変換素子の光電極側から、擬似太陽光照射装置(分光計器(株)製OTENTO−SUN III型)で発生させた光を照射し、ソースメータ(KEITHLEY製、Model 2400 General−Purpose SourceMeter)を用いて電流−電圧特性を測定した。光の強度は100mW/cmに調整した。また、光を20時間照射した後についても光電変換効率の測定を行い、特性変化を評価した。測定結果を表1にまとめて示した。 From the photoelectrode side of the photoelectric conversion element, light generated by a pseudo-sunlight irradiation device (OTENTO-SUN III type manufactured by Spectrometer Co., Ltd.) is irradiated, and a source meter (Model 2400 General-Purpose SourceMeter manufactured by KEITHLEY) is irradiated. Was used to measure current-voltage characteristics. The intensity of light was adjusted to 100 mW / cm 2 . In addition, the photoelectric conversion efficiency was measured after 20 hours of irradiation with light, and the change in characteristics was evaluated. The measurement results are summarized in Table 1.

[実施例2〜10]
光電変換用増感色素として、(A−3)の代わりにそれぞれ表1に示す増感色素を用いた以外は、実施例1と同様に光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。また、光を20時間照射した後についても光電変換効率の測定を行い、特性変化を評価した。測定結果を表1にまとめて示した。
[Examples 2 to 10]
A photoelectric conversion element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sensitizing dye shown in Table 1 was used instead of (A-3) as the sensitizing dye for photoelectric conversion, and the current-voltage characteristics were measured. . In addition, the photoelectric conversion efficiency was measured after 20 hours of irradiation with light, and the change in characteristics was evaluated. The measurement results are summarized in Table 1.

[比較例1〜4]
光電変換用増感色素として、(A−3)の代わりに、本発明に属さない以下の(D−1)〜(D−4)に示す光電変換用増感色素を用いた以外は、実施例1と同様に光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。また、光を20時間照射した後についても光電変換効率の測定を行い、特性変化を評価した。測定結果を表1にまとめて示した。
[Comparative Examples 1-4]
As the sensitizing dye for photoelectric conversion, it was carried out except that the sensitizing dye for photoelectric conversion shown in the following (D-1) to (D-4) not belonging to the present invention was used instead of (A-3). A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1, and current-voltage characteristics were measured. In addition, the photoelectric conversion efficiency was measured after 20 hours of irradiation with light, and the change in characteristics was evaluated. The measurement results are summarized in Table 1.

Figure 0006182046
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表1の結果から、本発明の光電変換用増感色素を用いることにより、光電変換効率が高く、かつ光照射を長時間続けても高い光電変換効率が維持される光電変換素子が得られることが判明した。実施例の中でも、実施例1〜3で得られた光電変換素子の光電変換効率は特に優れていた。一方で、比較例の光電変換用増感色素を用いた光電変換素子の光電変換効率は不十分なものであった。 From the results of Table 1, by using the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention, it is possible to obtain a photoelectric conversion element that has high photoelectric conversion efficiency and maintains high photoelectric conversion efficiency even if light irradiation is continued for a long time. There was found. Among the examples, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion elements obtained in Examples 1 to 3 was particularly excellent. On the other hand, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element using the sensitizing dye for photoelectric conversion of the comparative example was insufficient.

本発明の光電変換用増感色素を用いた太陽電池は、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに効率よく変換できる色素増感太陽電池として有用であり、クリーンエネルギーを提供することができる。 The solar cell using the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention is useful as a dye-sensitized solar cell that can efficiently convert sunlight energy into electric energy, and can provide clean energy.

1 導電性支持体
2 色素担持半導体層
3 電解質層
4 対極
5 導電性支持体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive support body 2 Dye carrying | support semiconductor layer 3 Electrolyte layer 4 Counter electrode 5 Conductive support body

Claims (11)

下記一般式(1)で表される光電変換用増感色素。
Figure 0006182046
(式中、R〜Rは同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数1〜6のアルキル基、アラルキル基、またはアリール基を表す。Rは、炭素原子数1〜6のアルキル基、アラルキル基、またはアリール基を表す。RおよびRは同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数1〜18のアルキル基、またはアリール基を表す。RおよびRは互いに結合して環を形成してもよい。RおよびRは同一でも異なっていてもよく、水素原子、または炭素原子数1〜18のアルキル基を表す。nは1〜4の整数を表す。ここで、nが2〜4である場合、複数存在するRおよびRは、そのR同士、R同士がそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。Aは、下記一般式(2)または(3)で示される1価基を表す。)
Figure 0006182046
(式中、Rは酸性基を表す。)
Figure 0006182046
(式中、Xは下記一般式(4)で示される1価基を表し、Yは下記一般式(5)で示される1価基を表す。pは0〜2の整数を表し、pが2である場合、複数存在するXは同一でも異なっていてもよい。
Figure 0006182046
(式中、R10およびR11は同一でも異なっていてもよく、水素原子または酸性基を表す。qは0〜2の整数を表し、rは0〜3の整数を表す。ここで、前記一般式(3)においてpが2である場合、複数存在するR10、R11、q、rは、そのR10同士、R11同士、q同士、r同士がそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。)
Figure 0006182046
(式中、R12およびR13は同一でも異なっていてもよく、水素原子または酸性基を表す。vは0〜2の整数を表し、wは0〜3の整数を表す。)
ただし、pが0である場合は、一般式(5)におけるR12またはR13の少なくとも一方は酸性基であるものとし、pが1または2である場合は、一般式(4)または一般式(5)におけるR10、R11、R12、またはR13のうち、少なくとも一つは酸性基であるものとする。)
A sensitizing dye for photoelectric conversion represented by the following general formula (1).
Figure 0006182046
(In the formula, R 1 to R 3 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aralkyl group, or an aryl group. R 4 has 1 to 6 carbon atoms. R 5 and R 6 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or an aryl group, R 5 and R 6 may combine with each other to form a ring, and R 7 and R 8 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, n is 1 to 4 represents an integer. here, when n is 2 to 4, R 7 and R 8 there are a plurality, that R 7 together may be each other R 8 is not the same as or different from each other to each other .A the following general 1 represented by formula (2) or (3) It represents a group.)
Figure 0006182046
(In the formula, R 9 represents an acidic group.)
Figure 0006182046
(In the formula, X represents a monovalent group represented by the following general formula (4), Y represents a monovalent group represented by the following general formula (5), p represents an integer of 0 to 2, and p represents In the case of 2, a plurality of Xs may be the same or different.
Figure 0006182046
(In the formula, R 10 and R 11 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or an acidic group. Q represents an integer of 0 to 2, and r represents an integer of 0 to 3. Here, when in the general formula (3) p is 2, R 10 there are a plurality, R 11, q, r, the R 10 together, R 11 together, q each other, even if r each other mutually the same or different, respectively Good.)
Figure 0006182046
(Wherein, R 12 and R 13 may be the same or different, .v represents a hydrogen atom or an acidic group is an integer of 0 to 2, w is an integer of 0 to 3.)
However, when p is 0, at least one of R 12 or R 13 in the general formula (5) is an acidic group, and when p is 1 or 2, the general formula (4) or the general formula At least one of R 10 , R 11 , R 12 or R 13 in (5) is an acidic group. )
前記一般式(1)において、RおよびRが、水素原子、炭素原子数1もしくは2のアルキル基、またはアリール基であることを特徴とする、請求項1に記載の光電変換用増感色素。 2. The sensitization for photoelectric conversion according to claim 1, wherein in the general formula (1), R 5 and R 6 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, or an aryl group. Pigment. 前記一般式(1)において、少なくともRまたはRのいずれか一つが炭素原子数5〜12のアルキル基であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の光電変換用増感色素。 In the general formula (1), characterized in that one of at least R 7 or R 8 is an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms, up photoelectric conversion according to claim 1 or claim 2 Sensitive dye. 前記一般式(1)において、Aが前記一般式(2)で示される1価基であることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素。 The sensitization for photoelectric conversion according to any one of claims 1 to 3, wherein in the general formula (1), A is a monovalent group represented by the general formula (2). Pigment. 前記一般式(1)において、RおよびRがアリール基であることを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素。 In Formula (1), characterized in that R 1 and R 2 is an aryl group, claims 1 to 4 of any one photoelectric conversion sensitizing dyes described. 前記一般式(1)において、Rがアリール基であることを特徴とする、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素。 In Formula (1), characterized in that R 4 is an aryl group, claims 1 to 5 any one photoelectric conversion sensitizing dyes described in. 前記一般式(1)において、Rが水素原子であり、かつRが水素原子または炭素原子数5〜12のアルキル基であることを特徴とする、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素。 In the general formula (1), R 7 is a hydrogen atom, and wherein the R 8 is a hydrogen atom or an alkyl group 5 to 12 carbon atoms, any one of claims 1 to 6 The sensitizing dye for photoelectric conversion according to one item. 前記一般式(1)において、Rが水素原子であり、かつRが水素原子またはn−ヘキシル基であることを特徴とする、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素。 8. The general formula (1), wherein R 7 is a hydrogen atom, and R 8 is a hydrogen atom or an n-hexyl group, according to claim 1. Sensitizing dye for photoelectric conversion. 一対の対向する電極間に、少なくとも半導体層および電解質層が設けられている色素増感型の光電変換素子において、請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の光電変換用増感色素が前記半導体層に担持されていることを特徴とする光電変換素子。 The dye-sensitized photoelectric conversion element in which at least a semiconductor layer and an electrolyte layer are provided between a pair of opposed electrodes, and the photoelectric conversion sensitizing dye according to any one of claims 1 to 8. Is supported on the semiconductor layer. 前記光電変換素子において、前記電解質層が4−tert−ブチルピリジンを含有することを特徴とする、請求項9記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 9, wherein the electrolyte layer contains 4-tert-butylpyridine. 光電変換素子を有する色素増感太陽電池であって、請求項9または請求項10に記載の光電変換素子をモジュール化し、所定の電気配線を設けることによって得られることを特徴とする色素増感太陽電池。 A dye-sensitized solar cell having a photoelectric conversion element, which is obtained by modularizing the photoelectric conversion element according to claim 9 or 10 and providing predetermined electric wiring. battery.
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