JP6432728B2 - Photoelectric conversion element, diketopyrrolopyrrole derivative, photosensitizing dye containing the diketopyrrolopyrrole derivative - Google Patents

Photoelectric conversion element, diketopyrrolopyrrole derivative, photosensitizing dye containing the diketopyrrolopyrrole derivative Download PDF

Info

Publication number
JP6432728B2
JP6432728B2 JP2014187216A JP2014187216A JP6432728B2 JP 6432728 B2 JP6432728 B2 JP 6432728B2 JP 2014187216 A JP2014187216 A JP 2014187216A JP 2014187216 A JP2014187216 A JP 2014187216A JP 6432728 B2 JP6432728 B2 JP 6432728B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
general formula
group represented
transport layer
photoelectric conversion
electron transport
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014187216A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016062938A (en
Inventor
遼太 新居
遼太 新居
田中 裕二
裕二 田中
堀内 保
保 堀内
直道 兼為
直道 兼為
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2014187216A priority Critical patent/JP6432728B2/en
Publication of JP2016062938A publication Critical patent/JP2016062938A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6432728B2 publication Critical patent/JP6432728B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

本発明は光電変換素子、ジケトピロロピロール誘導体、該ジケトピロロピロール誘導体を含む光増感色素に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion element, a diketopyrrolopyrrole derivative, and a photosensitizing dye containing the diketopyrrolopyrrole derivative.

近年、化石燃料の代替エネルギーとして、また地球温暖化対策として太陽電池の重要性が高鳴っている。しかし、シリコン系太陽電池に代表される現行の太陽電池は、現状ではコストが高く、普及を妨げる要因となっている。   In recent years, the importance of solar cells has been increasing as an alternative energy to fossil fuels and as a countermeasure against global warming. However, current solar cells typified by silicon-based solar cells are expensive at present and are factors that hinder their spread.

そのため、各種低コスト型の太陽電池の研究開発が進められており、その中でもスイスローザンヌ工科大学のGraetzelらが発表した色素増感太陽電池は、実用化への期待が高まっている(例えば、特許文献1、非特許文献1、2参照)。この太陽電池の構造は、透明導電性ガラス基板上に多孔質な金属酸化物半導体を設け、その表面に吸着した増感色素と、酸化還元対を有する電解質と、対向電極とからなる。Graetzelらは、酸化チタン等の金属酸化物半導体電極を多孔質化して表面積を大きくしたこと、並びに色素としてルテニウム錯体を単分子吸着させたことにより光電変換効率を著しく向上させた。   Therefore, various low-cost solar cells are being researched and developed, and among them, dye-sensitized solar cells announced by Graetzel et al. Of Lausanne University of Technology in Switzerland are expected to be put to practical use (for example, patents). Reference 1, Non-Patent Documents 1 and 2). This solar cell has a porous metal oxide semiconductor provided on a transparent conductive glass substrate, and is composed of a sensitizing dye adsorbed on the surface thereof, an electrolyte having a redox couple, and a counter electrode. Graetzel et al. Significantly improved the photoelectric conversion efficiency by making a metal oxide semiconductor electrode such as titanium oxide porous to increase the surface area, and by adsorbing a ruthenium complex as a dye on a single molecule basis.

しかしながら、増感色素に用いられているルテニウム錯体は、希少金属であり、資源的な制約が存在する。そのためより資源的制約の無い有機色素の開発が求められている。既に提案されている増感色素としては、エオシンYなどのキサンテン系色素(非特許文献3参照)、ペリレン系色素(非特許文献4参照)、シアニン色素(特許文献2参照)、メロシアニン色素(特許文献3参照)、クマリン色素(非特許文献5参照)、ポリエン色素(非特許文献6参照)、ポルフィリン色素(非特許文献7参照)、フタロシアニン色素(非特許文献8参照)などが報告されている。   However, the ruthenium complex used for the sensitizing dye is a rare metal and has resource limitations. Therefore, there is a demand for the development of organic dyes that are less resource-constrained. As sensitizing dyes already proposed, xanthene dyes such as eosin Y (see Non-patent Document 3), perylene dyes (see Non-Patent Document 4), cyanine dyes (see Patent Document 2), merocyanine dyes (patents) Reference 3), coumarin dye (see Non-patent document 5), polyene dye (see Non-patent document 6), porphyrin dye (see Non-patent document 7), phthalocyanine dye (see Non-patent document 8) and the like have been reported. .

エオシンYなどのキサンテン系色素やペリレン系色素は吸収波長領域が600nm程度までしか有しておらず、変換効率が低いのが欠点である。シアニン色素、メロシアニン色素、ポリエン色素、クマリン色素などは共役二重結合を多く有しているため、光照射によるシス−トランス異性化が起きやすく、耐久性が非常に低いのが欠点である。ポルフィリン系色素やフタロシアニン系色素は溶解性が低く、酸化チタンへの吸着力が低いことが欠点であり、加えて酸化チタンから脱着しやすい。また、フタロシアニン色素はエネルギーレベルを酸化チタンに適合することが難しい。   Xanthene dyes and perylene dyes such as eosin Y have an absorption wavelength region of only about 600 nm, and have a disadvantage of low conversion efficiency. Since cyanine dyes, merocyanine dyes, polyene dyes, coumarin dyes and the like have many conjugated double bonds, cis-trans isomerization is likely to occur due to light irradiation, and their durability is very low. Porphyrin dyes and phthalocyanine dyes are disadvantageous in that they have low solubility and low adsorptive power to titanium oxide, and are easily desorbed from titanium oxide. Also, it is difficult for phthalocyanine dyes to match the energy level with titanium oxide.

また、特許文献4には超臨界流体中で色素を吸着させる方法(超臨界流体色素吸着法)が開示されている。この方法により酸化チタン細孔の内部まで色素を吸着させることができ、色素の吸着量を増大させることができると考えられているが、従来の色素では超臨界流体に対する溶解性が低く、色素が超臨界流体に十分に溶解しないため、色素を酸化チタン細孔内部まで吸着させ、吸着量を増大させることは困難であった。   Patent Document 4 discloses a method of adsorbing a dye in a supercritical fluid (supercritical fluid dye adsorption method). It is believed that this method can adsorb the dye to the inside of the titanium oxide pores and increase the amount of adsorbed dye, but conventional dyes have low solubility in supercritical fluids, Since it is not sufficiently dissolved in the supercritical fluid, it is difficult to increase the adsorption amount by adsorbing the dye to the inside of the titanium oxide pores.

以上、これまでに検討されてきた色素増感太陽電池の増感色素は、何れも満足いく特性のものが得られていないのが現状である。
また、超臨界流体色素吸着法に適した色素が存在しないのが現状である。
As described above, none of the sensitizing dyes of dye-sensitized solar cells that have been studied so far has been obtained with satisfactory characteristics.
In addition, there is currently no dye suitable for the supercritical fluid dye adsorption method.

本発明の課題は、このような上記問題点を解決するため、高効率で、良好な特性の光電変換素子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element having high efficiency and good characteristics in order to solve the above-described problems.

上記課題を解決するために鋭意検討した結果、第一電極上の電子輸送層を構成する電子輸送性材料に特定の化合物を吸着させることで、高効率で、高性能な光電変換素子を提供できることを見出し本発明に到達した。
上記課題は、下記(1)の本発明によって解決される。
As a result of intensive studies to solve the above problems, it is possible to provide a high-efficiency and high-performance photoelectric conversion element by adsorbing a specific compound to the electron transporting material constituting the electron transport layer on the first electrode. And reached the present invention.
The above problem is solved by the present invention described in (1) below.

(1)電子輸送層で被覆された第一電極と、前記第一電極の電子輸送層と対峙する第二電極からなる光電変換素子であって、前記電子輸送層を構成する電子輸送性材料に下記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体が吸着されてなることを特徴とする光電変換素子。
(一般式(1)中、Xは下記一般式Aで表される基を示し、
Yはカルボキシル基、下記構造式Cで表される基、下記構造式Dで表される基、又は下記構造式Eで表される基を示し、nは0−2、mは1−2の整数を表し、n+mは3を超えない。
(1) A photoelectric conversion element comprising a first electrode coated with an electron transport layer and a second electrode facing the electron transport layer of the first electrode, wherein the electron transport material comprises the electron transport layer A photoelectric conversion element, wherein a diketopyrrolopyrrole derivative represented by the following general formula (1) is adsorbed.
(In general formula (1), X represents a group represented by the following general formula A,
Y represents a carboxyl group, a group represented by the following structural formula C, a group represented by the following structural formula D, or a group represented by the following structural formula E, where n is 0-2 and m is 1-2 . Represents an integer, n + m does not exceed 3. )

以下の詳細かつ具体的な説明から理解されるように、本発明によれば、高効率で、良好な特性の光電変換素子を得ることが可能である。   As will be understood from the following detailed and specific description, according to the present invention, it is possible to obtain a photoelectric conversion element having high efficiency and good characteristics.

本発明に係る光電変換素子の構造を表わす断面図の一例である。It is an example of sectional drawing showing the structure of the photoelectric conversion element which concerns on this invention. 超臨界流体吸着法を実施する装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the apparatus which implements a supercritical fluid adsorption method. 実施例において合成した構造式bで表わされる化合物bのIRスペクトルである。It is IR spectrum of the compound b represented by Structural formula b synthesize | combined in the Example. 実施例において合成した例示化合物D−14のIRスペクトルである。It is IR spectrum of exemplary compound D-14 synthesize | combined in the Example.

本発明の光電変換素子について詳細に説明する。
本発明の光電変換素子は、電子輸送層で被覆された第一電極と、前記第一電極の電子輸送層と対峙する第二電極からなる光電変換素子であって、前記電子輸送層を構成する電子輸送性材料に、下記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体が吸着されてなる。
本発明の光電変換素子の構成について図1に基づいて説明する。
なお、図1は本発明の光電変換素子の一例の断面図である。
図1に示す態様においては、基板1上に第一電極2が設けられ、第一電極2は電子輸送層3で被覆され、電子輸送層を構成する電子輸送性材料に光増感化合物4(一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体)が吸着し、電子輸送層3と対峙する第二電極6と電子輸送層3との間に電荷移動層5を挟み込んだ構成をとっている。
The photoelectric conversion element of the present invention will be described in detail.
The photoelectric conversion element of the present invention is a photoelectric conversion element comprising a first electrode covered with an electron transport layer and a second electrode facing the electron transport layer of the first electrode, and constitutes the electron transport layer. A diketopyrrolopyrrole derivative represented by the following general formula (1) is adsorbed on the electron transporting material.
The structure of the photoelectric conversion element of this invention is demonstrated based on FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of the photoelectric conversion element of the present invention.
In the embodiment shown in FIG. 1, a first electrode 2 is provided on a substrate 1, the first electrode 2 is covered with an electron transport layer 3, and a photosensitizing compound 4 ( A structure in which the charge transfer layer 5 is sandwiched between the second electrode 6 facing the electron transport layer 3 and the electron transport layer 3 is adsorbed by the diketopyrrolopyrrole derivative represented by the general formula (1). Yes.

<第一電極>
本発明に用いられる第一電極2としては、可視光に対して透明な導電性物質であれば特に限定されるものではなく、通常の光電変換素子、あるいは液晶パネル等に用いられる公知のものを使用できる。
<First electrode>
The first electrode 2 used in the present invention is not particularly limited as long as it is a conductive material that is transparent to visible light, and a known one that is used for a normal photoelectric conversion element, a liquid crystal panel, or the like. Can be used.

例えば、インジウム・スズ酸化物(以下、ITOと称す)、フッ素ドープ酸化スズ(以下、FTOと称す)、アンチモンドープ酸化スズ(以下、ATOと称す)、インジウム・亜鉛酸化物、ニオブ・チタン酸化物、グラフェン等が挙げられ、これらが単独あるいは複数積層されていてもよい。   For example, indium / tin oxide (hereinafter referred to as ITO), fluorine-doped tin oxide (hereinafter referred to as FTO), antimony-doped tin oxide (hereinafter referred to as ATO), indium / zinc oxide, niobium / titanium oxide , Graphene and the like, and these may be used alone or in a plurality of layers.

第一電極の厚さは5nm〜100μmが好ましく、50nm〜10μmが更に好ましい。
また第一電極は一定の硬性を維持するため、可視光に透明な材質からなる基板上に設けることが好ましく、例えば、ガラス、透明プラスチック板、透明プラスチック膜、無機物透明結晶体などが用いられる。
The thickness of the first electrode is preferably 5 nm to 100 μm, and more preferably 50 nm to 10 μm.
The first electrode is preferably provided on a substrate made of a material transparent to visible light in order to maintain a certain hardness. For example, glass, a transparent plastic plate, a transparent plastic film, an inorganic transparent crystal, or the like is used.

第一電極と基板が一体となっている公知のものを用いることもでき、例えば、FTOコートガラス、ITOコートガラス、酸化亜鉛:アルミニウムコートガラス、FTOコート透明プラスチック膜、ITOコート透明プラスチック膜等が挙げられる。
また、酸化スズや酸化インジウムに原子価の異なる陽イオン若しくは陰イオンをドープした透明電極、メッシュ状、ストライプ状など光が透過できる構造にした金属電極をガラス基板等の基板上に設けたものでもよい。これらは単独あるいは2種以上の混合、または積層したものでも構わない。
A known one in which the first electrode and the substrate are integrated can also be used, for example, FTO coated glass, ITO coated glass, zinc oxide: aluminum coated glass, FTO coated transparent plastic film, ITO coated transparent plastic film, etc. Can be mentioned.
In addition, a transparent electrode obtained by doping cations or anions with different valences into tin oxide or indium oxide, or a metal electrode having a structure capable of transmitting light, such as a mesh shape or a stripe shape, provided on a substrate such as a glass substrate Good. These may be used singly or as a mixture of two or more kinds or laminated ones.

また抵抗を下げる目的で、金属リード線等を併用してもよい。金属リード線の材質はアルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属が挙げられる。金属リード線は、基板に蒸着、スパッタリング、圧着等で設置し、その上にITOやFTOを設ける方法が挙げられる。   Further, for the purpose of reducing the resistance, a metal lead wire or the like may be used in combination. Examples of the material of the metal lead wire include metals such as aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel. For example, the metal lead wire may be provided on the substrate by vapor deposition, sputtering, pressure bonding, or the like, and ITO or FTO may be provided thereon.

<電子輸送層>
本発明の光電変換素子は、上記の第一電極2上に、電子輸送層3として、電子輸送性材料で構成される薄膜を形成する。
この電子輸送層3は、第一電極2上に緻密な電子輸送層3aを形成し、更にその上に多孔質状の電子輸送層3bを形成する積層構造であっても構わない。
この緻密な電子輸送層3aは、第一電極2と電荷移動層5との電子的コンタクトを防ぐ目的で形成するものである。従って、第一電極2と電荷移動層5が物理的に接触しなければ、ピンホールやクラック等が形成されていても構わない。
また、この緻密な電子輸送層3aの膜厚に制限はないが、10nm〜1μmが好ましく、20nm〜700nmがより好ましい。
なお、緻密な電子輸送層3aの「緻密」とは、多孔質の電子輸送層3b中の半導体微粒子の充填密度より高密度で無機酸化物半導体が充填されていることを意味する。
<Electron transport layer>
The photoelectric conversion element of the present invention forms a thin film made of an electron transporting material as the electron transport layer 3 on the first electrode 2.
The electron transport layer 3 may have a laminated structure in which a dense electron transport layer 3a is formed on the first electrode 2 and a porous electron transport layer 3b is further formed thereon.
The dense electron transport layer 3 a is formed for the purpose of preventing electronic contact between the first electrode 2 and the charge transfer layer 5. Therefore, if the first electrode 2 and the charge transfer layer 5 are not in physical contact, pinholes, cracks, or the like may be formed.
Moreover, although there is no restriction | limiting in the film thickness of this precise | minute electron carrying layer 3a, 10 nm-1 micrometer are preferable and 20 nm-700 nm are more preferable.
The “dense” of the dense electron transport layer 3a means that the inorganic oxide semiconductor is filled at a density higher than that of the semiconductor fine particles in the porous electron transport layer 3b.

緻密な電子輸送層3a上に形成する多孔質状の電子輸送層3bは、単層であっても多層であってもよい。
多層の場合、粒径の異なる半導体微粒子の分散液を多層塗布することも、種類の異なる半導体や、樹脂、添加剤の組成が異なる塗布層を多層塗布することもできる。
一度の塗布で膜厚が不足する場合には、多層塗布は有効な手段である。
The porous electron transport layer 3b formed on the dense electron transport layer 3a may be a single layer or multiple layers.
In the case of multiple layers, a dispersion of semiconductor fine particles having different particle diameters can be applied in multiple layers, or different types of semiconductors, and application layers having different compositions of resins and additives can be applied in multiple layers.
Multi-layer coating is an effective means when the film thickness is insufficient with a single coating.

一般的に、電子輸送層3の膜厚が増大するほど単位投影面積当たりの担持光増感化合物量も増えるため光の捕獲率が高くなるが、注入された電子の拡散距離も増えるため電荷の再結合によるロスも大きくなってしまう。従って、電子輸送層の膜厚は100nm〜100μmが好ましい。   In general, as the film thickness of the electron transport layer 3 increases, the amount of supported photosensitizing compound per unit projected area also increases, so that the light capture rate increases. However, the diffusion distance of injected electrons also increases, so Loss due to recombination also increases. Therefore, the film thickness of the electron transport layer is preferably 100 nm to 100 μm.

前記電子輸送性材料としては、半導体が挙げられる。半導体としては特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。
具体的には、シリコン、ゲルマニウムのような単体半導体、あるいは金属のカルコゲニドに代表される化合物半導体、またはペロブスカイト構造を有する化合物等を挙げることができる。
Examples of the electron transporting material include a semiconductor. The semiconductor is not particularly limited, and a known semiconductor can be used.
Specifically, a single semiconductor such as silicon or germanium, a compound semiconductor typified by a metal chalcogenide, a compound having a perovskite structure, or the like can be given.

金属のカルコゲニドとしてはチタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、あるいはタンタルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマスの硫化物、カドミウム、鉛のセレン化物、カドミウムのテルル化物等が挙げられる。
他の化合物半導体としては亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム、等のリン化物、ガリウム砒素、銅−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物等が好ましい。
また、ペロブスカイト構造を有する化合物としては、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等が好ましい。
Metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, or tantalum oxides, cadmium, zinc, lead, silver, antimony, bismuth. Sulfide, cadmium, lead selenide, cadmium telluride and the like.
Other compound semiconductors are preferably phosphides such as zinc, gallium, indium, cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide, and the like.
As the compound having a perovskite structure, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate and the like are preferable.

これらの中でもn型酸化物半導体が好ましく、特に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブが好ましく、単独、あるいは2種以上の混合で使用しても構わない。これらの半導体の結晶型は特に限定されるものではなく、単結晶でも多結晶でも、あるいは非晶質でも構わない。   Among these, an n-type oxide semiconductor is preferable, and titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and niobium oxide are particularly preferable, and they may be used alone or in combination of two or more. The crystal type of these semiconductors is not particularly limited, and may be single crystal, polycrystal, or amorphous.

半導体微粒子のサイズに特に制限はないが、ナノ粒子であることが好ましく、一次粒子の平均粒径は1〜100nmが好ましく、5〜50nmがより好ましい。
また、より大きい平均粒径の半導体微粒子を混合あるいは積層して入射光を散乱させる効果により、効率を向上させることも可能である。この場合の半導体の平均粒径は50〜500nmが好ましい。
Although there is no restriction | limiting in particular in the size of a semiconductor fine particle, It is preferable that it is a nanoparticle, 1-100 nm is preferable and the average particle diameter of a primary particle has more preferable 5-50 nm.
Further, the efficiency can be improved by the effect of scattering incident light by mixing or laminating semiconductor fine particles having a larger average particle diameter. In this case, the average particle size of the semiconductor is preferably 50 to 500 nm.

前記電子輸送層の電子輸送性材料は、ナノ粒子からなるn型酸化物半導体であることが好ましい。電子輸送層が、第一電極上に緻密な電子輸送層を形成し、更にその上に多孔質状の電子輸送層を形成した積層構造である場合、緻密な電子輸送層と多孔質状の電子輸送層の両方の電子輸送性材料がナノ粒子からなるn型酸化物半導体であることがより好ましいが、多孔質状の電子輸送層の電子輸送性材料のみがナノ粒子からなるn型酸化物半導体であっても良く、好ましい。   The electron transport material of the electron transport layer is preferably an n-type oxide semiconductor composed of nanoparticles. When the electron transport layer has a laminated structure in which a dense electron transport layer is formed on the first electrode and a porous electron transport layer is further formed thereon, the dense electron transport layer and the porous electrons are formed. More preferably, both electron transport materials of the transport layer are n-type oxide semiconductors composed of nanoparticles, but only the electron transport material of the porous electron transport layer is composed of nanoparticles. It may be preferable.

電子輸送層の作製方法には特に制限はなく、スパッタリング等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法が挙げられる。
製造コスト等を考慮した場合、特に湿式製膜法が好ましく、半導体微粒子の粉末あるいはゾルを分散したペーストを調製し、第一電極(電子集電電極)基板上に塗布する方法が好ましい。
この湿式製膜法を用いた場合、塗布方法は特に制限はなく、公知の方法に従って行なうことができる。
There is no restriction | limiting in particular in the preparation methods of an electron carrying layer, The method of forming a thin film in vacuum, such as sputtering, and the wet film forming method are mentioned.
In consideration of the manufacturing cost and the like, a wet film forming method is particularly preferable, and a method of preparing a paste in which semiconductor fine particle powder or sol is dispersed and applying the paste onto a first electrode (electron collecting electrode) substrate is preferable.
When this wet film-forming method is used, the coating method is not particularly limited, and can be performed according to a known method.

例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、また、湿式印刷方法として、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等様々な方法を用いることができる。   For example, dip method, spray method, wire bar method, spin coating method, roller coating method, blade coating method, gravure coating method, and wet printing methods such as relief printing, offset, gravure, intaglio printing, rubber printing, screen printing, etc. Can be used.

機械的粉砕、あるいはミルを使用して分散液を作製する場合、少なくとも半導体微粒子単独、あるいは半導体微粒子と樹脂の混合物を水あるいは有機溶剤に分散して形成される。   When a dispersion is prepared by mechanical pulverization or using a mill, it is formed by dispersing at least semiconductor fine particles alone or a mixture of semiconductor fine particles and a resin in water or an organic solvent.

この時に使用される樹脂としては、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等によるビニル化合物の重合体や共重合体、シリコン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエステル樹脂、セルロースエステル樹脂、セルロースエーテル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。   As the resin used at this time, polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, silicon resin, phenoxy resin, polysulfone resin, polyvinyl butyral resin, polyvinyl formal resin, Examples include polyester resin, cellulose ester resin, cellulose ether resin, urethane resin, phenol resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyimide resin, and the like.

半導体微粒子を分散する溶媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、α−テルピネオ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、あるいは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、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサ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、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒を挙げることができる。これらは単独、あるいは2種以上の混合溶媒として用いることができる。   Solvents for dispersing the semiconductor fine particles include water, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and α-terpineol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, and n acetate. Ester solvents such as butyl, ether solvents such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or N-methyl-2-pyrrolidone Amide solvents, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromo Halogenated hydrocarbon solvents such as benzene, iodobenzene or 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o Examples thereof include hydrocarbon solvents such as xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene. These can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

半導体微粒子の分散液、あるいはゾル−ゲル法等によって得られた半導体微粒子のペーストは、粒子の再凝集を防ぐため、塩酸、硝酸、酢酸等の酸、ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル等の界面活性剤、アセチルアセトン、2−アミノエタノール、エチレンジアミン等のキレート化剤等を添加することができる。
また、製膜性を向上させる目的で増粘剤を添加することも有効な手段である。
この時加える増粘剤としては、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等の高分子、エチルセルロース等の増粘剤等が挙げられる。
In order to prevent re-aggregation of particles, a paste of semiconductor fine particles obtained by a dispersion of semiconductor fine particles or a sol-gel method is used, such as acids such as hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, polyoxyethylene (10) octylphenyl ether, etc. Surfactants, chelating agents such as acetylacetone, 2-aminoethanol, and ethylenediamine can be added.
It is also an effective means to add a thickener for the purpose of improving the film forming property.
Examples of the thickener added at this time include polymers such as polyethylene glycol and polyvinyl alcohol, and thickeners such as ethyl cellulose.

半導体微粒子は、塗布した後に粒子同士を電子的にコンタクトさせ、膜強度の向上や基板との密着性を向上させるために焼成、マイクロ波照射、電子線照射、あるいはレーザー光照射を行なうことが好ましい。これらの処理は単独で行なってもあるいは二種類以上組み合わせて行なってもよい。
焼成する場合、焼成温度の範囲に特に制限はないが、温度を上げ過ぎると基板の抵抗が高くなったり、溶融したりすることもあるため、30〜700℃が好ましく、100〜600℃がより好ましい。また、焼成時間にも特に制限はないが、10分〜10時間が好ましい。
The semiconductor fine particles are preferably subjected to firing, microwave irradiation, electron beam irradiation, or laser beam irradiation in order to bring the particles into electronic contact with each other after coating and to improve film strength and adhesion to the substrate. . These processes may be performed alone or in combination of two or more.
In the case of firing, the range of the firing temperature is not particularly limited, but if the temperature is raised too much, the resistance of the substrate may increase or the substrate may melt, so 30 to 700 ° C is preferable, and 100 to 600 ° C is more. preferable. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular also in baking time, 10 minutes-10 hours are preferable.

焼成後、半導体微粒子の表面積の増大や、光増感化合物から半導体微粒子への電子注入効率を高める目的で、例えば四塩化チタンの水溶液や有機溶剤との混合溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行なってもよい。
マイクロ波照射は、電子輸送層形成側から照射しても、裏側から照射しても構わない。
照射時間には特に制限がないが、1時間以内で行なうことが好ましい。
For the purpose of increasing the surface area of the semiconductor fine particles after firing and increasing the efficiency of electron injection from the photosensitizing compound to the semiconductor fine particles, for example, chemical plating using titanium tetrachloride aqueous solution or mixed solution with organic solvent, titanium trichloride Electrochemical plating using an aqueous solution may be performed.
Microwave irradiation may be performed from the electron transport layer forming side or from the back side.
Although there is no restriction | limiting in particular in irradiation time, It is preferable to carry out within 1 hour.

例えば、いわゆるゾル−ゲル法でいう前駆体であるチタニウムテトラ−n−プロポキシドを塗布し、焼成することにより緻密な電子輸送層を形成することが出来る。
直径が数十nmの半導体微粒子を焼結等によって積層した膜は、多孔質状態を形成する。このナノ多孔構造は、非常に高い表面積を持ち、その表面積はラフネスファクターを用いて表わすことができる。このラフネスファクターは、基板に塗布した半導体微粒子の面積に対する多孔質内部の実面積を表わす数値である。従って、ラフネスファクターは大きいほど好ましいが、電子輸送層の膜厚との関係もあり、本発明においては20以上が好ましい。
For example, a dense electron transport layer can be formed by applying titanium tetra-n-propoxide, which is a precursor in the so-called sol-gel method, and baking it.
A film in which semiconductor fine particles having a diameter of several tens of nanometers are stacked by sintering or the like forms a porous state. This nanoporous structure has a very high surface area, which can be expressed using a roughness factor. The roughness factor is a numerical value representing the actual area inside the porous body relative to the area of the semiconductor fine particles applied to the substrate. Accordingly, the roughness factor is preferably as large as possible, but it is also related to the film thickness of the electron transport layer, and is preferably 20 or more in the present invention.

<光増感化合物>
本発明では変換効率の更なる向上のため、光増感化合物を電子輸送層を構成する電子輸送性材料に吸着させる。本発明における光電変換素子は、光増感化合物として、一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体を用いるものであり、さらに、下記一般式(2)で表されるジケトピロロピロール誘導体であることが好ましい。
<Photosensitizing compound>
In the present invention, in order to further improve the conversion efficiency, the photosensitizing compound is adsorbed on the electron transporting material constituting the electron transporting layer. The photoelectric conversion element in the present invention uses a diketopyrrolopyrrole derivative represented by the general formula (1) as a photosensitizing compound, and further a diketopyrrolopyrrole represented by the following general formula (2). A derivative is preferred.

(一般式(1)及び一般式(2)中、Xは下記一般式Aで表される基を示し、
Arはチエニレン基又はフェニレン基を表し、
Yはカルボキシル基、下記構造式Cで表される基、下記構造式Dで表される基、又は下記構造式Eで表される基を示し、
nは1−3の整数を表す。)
(In general formula (1) and general formula (2), X represents a group represented by the following general formula A,
Ar represents a thienylene group or a phenylene group,
Y represents a carboxyl group, a group represented by the following structural formula C, a group represented by the following structural formula D, or a group represented by the following structural formula E,
n represents an integer of 1-3. )

前記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体は、例えば、以下のように合成することができる。尚、以下のスキーム(I)〜スキーム(VII)において、Xは上記一般式Aで表される基を示し、Arはチエニレン基又はフェニレン基を表し、Yはカルボキシル基、上記構造式Cで表される基、上記構造式Dで表される基、又は上記構造式Eで表される基を示す。   The diketopyrrolopyrrole derivative represented by the general formula (1) can be synthesized, for example, as follows. In the following schemes (I) to (VII), X represents a group represented by the above general formula A, Ar represents a thienylene group or a phenylene group, Y represents a carboxyl group, and the structural formula C represents A group represented by the structural formula D, or a group represented by the structural formula E.

一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体の合成方法
(第1工程)
のように塩基存在下、ニトリル体とジスクシネートとを反応させ、次に
(第2工程)
塩基存在下、エチレングリコールブロマイド誘導体と反応させることによりN原子がエチレングリコール誘導体置換されたジケトピロロピロール誘導体を得ることができる。
Method for synthesizing diketopyrrolopyrrole derivative represented by general formula (1) (first step)
In the presence of a base, the nitrile body and disuccinate are reacted, and then (second step)
By reacting with an ethylene glycol bromide derivative in the presence of a base, a diketopyrrolopyrrole derivative in which the N atom is substituted with an ethylene glycol derivative can be obtained.

(第3工程:ビルスマイヤー試薬によるホルミル化)
次に、一般式(1)においてnが1の場合は、水素原子をホルミル基に置換する。
ビルスマイヤー試薬はN,N−ジメチルホルムアミドやN−メチルホルムアニリド等のアミド誘導体とオキシ塩化リンを混合することで調整することができる。
(3rd step: Formylation with Vilsmeier reagent)
Next, when n is 1 in the general formula (1), the hydrogen atom is replaced with a formyl group.
Vilsmeier reagent can be prepared by mixing an amide derivative such as N, N-dimethylformamide or N-methylformanilide with phosphorus oxychloride.

(第4工程:縮合反応)
次に、構造式C,D,Eの前駆体である下記に示す化合物(構造式C’、D’、E’)と上記ホルミル誘導体を酢酸中で反応させることにより、一般式(1)を得ることができる。Yが−COOHの場合は各種酸化剤(過マンガン酸カリウム、過酸化水素、メタクロロ過安息香酸、酸化クロム−アセトン−硫酸混合物(Jones’ reagent)等を)使用し、アルデヒドを酸化させる事で得ることができる。
(4th step: condensation reaction)
Next, by reacting the following formulas (structural formulas C ′, D ′, E ′), which are precursors of the structural formulas C, D, E, with the above formyl derivatives in acetic acid, the general formula (1) is obtained. Can be obtained. When Y is -COOH, it is obtained by oxidizing various oxidants (potassium permanganate, hydrogen peroxide, metachloroperbenzoic acid, chromium oxide-acetone-sulfuric acid mixture (Jones' reagent), etc.) and oxidizing the aldehyde. be able to.

(第3’工程:ハロゲン化)
また、一般式(1)においてnが2の場合は、第2工程の後、水素原子を臭素原子等のハロゲン原子で置換し、ハロゲン誘導体を得る。
(Bは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を表す)
ハロゲン化は、N−ハロゲン化スクシンイミドや単体のヨウ素、臭素等を用いることができる。
(3rd step: halogenation)
In the general formula (1), when n is 2, after the second step, a hydrogen atom is substituted with a halogen atom such as a bromine atom to obtain a halogen derivative.
(B represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom)
For halogenation, N-halogenated succinimide, simple iodine, bromine, or the like can be used.

(第4’工程:クロスカップリング反応)
次に下記構造(構造式F)で示されるアルデヒド誘導体を用いることで、クロスカップリング反応により、ハロゲン原子を−Ar−CHO基に置換する。
(4th step: cross-coupling reaction)
Next, by using an aldehyde derivative represented by the following structure (Structural Formula F), a halogen atom is substituted with an —Ar—CHO group by a cross-coupling reaction.

クロスカップリング反応は公知である金属触媒を用いた芳香族基や複素芳香族基間の種々のクロスカップリング反応を表しており、構造式FのZは以下に示すような誘導体等をあげることができる。
(ボロン酸誘導体)
(スズ誘導体)
(R5は炭素数1−10のアルキル基を示す)
The cross-coupling reaction represents various cross-coupling reactions between aromatic groups and heteroaromatic groups using known metal catalysts, and Z in the structural formula F includes derivatives as shown below. Can do.
(Boronic acid derivative)
(Tin derivative)
(R 5 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms)

金属触媒を用いたクロスカップリングの一例として鈴木カップリングによる方法について説明する。
鈴木カップリング反応はハロゲン化物とホウ素化合物にて行なわれる。アリールハロゲン化物のハロゲン原子としては、反応性の観点からヨウ素化物または臭素化物が好ましい。アリールホウ素化合物としては、アリールボロン酸またはアリールボロン酸エステル、またはアリールボロン酸塩が用いられるが、アリールボロン酸エステルは、アリールボロン酸のように三量体化した無水物(ボロキシン)を生成しない、また、結晶性が高く、精製が容易であることからより好ましい。アリールボロン酸エステルの合成方法としては、(i)アリールボロン酸とアルキルジオールを無水有機溶媒中にて加熱反応、(ii)アリールハロゲン化物のハロゲン部位をメタル化した後に、アルコキシボロンエステルを加える反応、(iii)アリールハロゲンのグリニャール試薬を調製した後に、アルコキシボロンエステルを加える反応、さらには、(iv)アリールハロゲン化物とビス(ピナコラト)ジボロンやビス(ネオペンチル グリコラト)ジボロンをパラジウム触媒下にて加熱反応することによって得られる。
A method using Suzuki coupling will be described as an example of cross coupling using a metal catalyst.
The Suzuki coupling reaction is performed with a halide and a boron compound. The halogen atom of the aryl halide is preferably an iodide or bromide from the viewpoint of reactivity. As the aryl boron compound, aryl boronic acid or aryl boronic acid ester or aryl boronic acid salt is used, but the aryl boronic acid ester does not produce a trimerized anhydride (boroxine) like aryl boronic acid. Moreover, it is more preferable because of high crystallinity and easy purification. As a method for synthesizing an aryl boronic acid ester, (i) a reaction in which an aryl boronic acid and an alkyl diol are heated in an anhydrous organic solvent, and (ii) a reaction in which an alkoxy boron ester is added after metalation of the halogen moiety of the aryl halide. (Iii) Reaction of adding alkoxyboron ester after preparing Grignard reagent of aryl halogen, and (iv) Heating aryl halide and bis (pinacolato) diboron or bis (neopentylglycolato) diboron under palladium catalyst It is obtained by reacting.

使用されるパラジウム触媒としては、Pd(PPh34、PdCl2(PPh32、Pd(OAc)2、PdCl2、または別途配位子としてトリフェニルホスフィンを加えたパラジウムカーボンなど種々の触媒を用いることができる。中でも最も汎用的にはPd(PPh34が用いられる。 Examples of the palladium catalyst used include various catalysts such as Pd (PPh 3 ) 4 , PdCl 2 (PPh 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 , PdCl 2 , or palladium carbon to which triphenylphosphine is added as a separate ligand. Can be used. Of these, Pd (PPh 3 ) 4 is used most generally.

鈴木カップリング反応においては塩基が必ず必要であるが、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3などの比較的弱い塩基が良好な結果を与える。立体障害等の影響を受ける場合には、Ba(OH)2やK3PO4などの強塩基が有効であり、反応基質によっては苛性ソーダもまた有効である。その他苛性カリ、金属アルコシド等、例えばカリウムt−ブトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、リチウムt−ブトキシド、カリウム2−メチル−2−ブトキシド、ナトリウム2−メチル−2−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、カリウムメトキシドなども用いることができる。また、反応をよりスムーズに進行させるために相間移動触媒を用いてもよく、好ましくは、テトラアルキルハロゲン化アンモニウム、テトラアルキル硫酸水素アンモニウム、またはテトラアルキル水酸化アンモニウムであり、好ましい例としては、テトラ−n−ブチルハロゲン化アンモニウム、ベンジルトリエチルハロゲン化アンモニウム、または、トリカプリルイルメチル塩化アンモニウムである。
反応の雰囲気は大気下でも可能であるが、用いる触媒が劣化する恐れがあるため、窒素、あるいはアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行なうことが好ましい。
A base is always required in the Suzuki coupling reaction, but relatively weak bases such as Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , K 2 CO 3 give good results. When affected by steric hindrance or the like, strong bases such as Ba (OH) 2 and K 3 PO 4 are effective, and caustic soda is also effective depending on the reaction substrate. Other caustic potash, metal alkoxides, etc., such as potassium t-butoxide, sodium t-butoxide, lithium t-butoxide, potassium 2-methyl-2-butoxide, sodium 2-methyl-2-butoxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium Ethoxide, potassium methoxide and the like can also be used. Further, a phase transfer catalyst may be used to make the reaction proceed more smoothly, preferably tetraalkylammonium halide, tetraalkylammonium hydrogensulfate, or tetraalkylammonium hydroxide. -N-butylammonium halide, benzyltriethylammonium halide, or tricaprylylmethylammonium chloride.
Although the reaction atmosphere can be carried out in the air, it is preferable to carry out the reaction under an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon because the catalyst used may be deteriorated.

nが3の場合は第3’工程、第4’工程を繰り返す。ただし1回目の第4’工程の構造式Fは下記の構造式F’を用いる
アルデヒド誘導体が得られた後、次は前述の第4工程により、一般式(I)を得ることができる。
When n is 3, the 3 ′ step and the 4 ′ step are repeated. However, the following structural formula F ′ is used as the structural formula F in the first 4 ′ step.
After the aldehyde derivative is obtained, the general formula (I) can be obtained by the fourth step described above.

もしくは第3’工程、第4’工程の代わりに下記のようなスキーム(VII)でも一般式(1)の化合物を得ることができる。
(ダイレクトアリ-レーション)
(Bは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を表す)
ダイレクトアリーレションは前記クロスカップリングと類似しており、同様のパラジウム触媒、同様の塩基、同様の雰囲気下で反応させることができる。ダイレクトアリーレーション特有の添加剤として、酢酸、プロピオン酸、ピバル酸等の脂肪族カルボン酸を添加することで、収率が向上する。好ましくはピバル酸が好ましい。
Alternatively, the compound of the general formula (1) can also be obtained by the following scheme (VII) instead of the 3 ′ step and the 4 ′ step.
(Direct array)
(B represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom)
The direct arylation is similar to the cross coupling, and can be reacted under the same palladium catalyst, the same base, and the same atmosphere. By adding an aliphatic carboxylic acid such as acetic acid, propionic acid or pivalic acid as an additive specific to direct arylation, the yield is improved. Pivalic acid is preferred.

スキーム(I)〜(VII)において反応溶媒は一般的な有機溶媒をあげることができる。例えば反応溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、2−メトキシエタノール、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル等のアルコールおよびエーテル系、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、四塩化炭素、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン等のハロゲン系、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル系の他、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等を挙げることができる。
スキームスキーム(I)〜(VII)の反応は通常室温から180℃の温度で行なわれ、好ましくは室温から100℃の温度で行なう。
In schemes (I) to (VII), the reaction solvent can be a common organic solvent. For example, reaction solvents include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, 2-methoxyethanol, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether and other alcohols and ethers, chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane. In addition to halogens such as carbon tetrachloride, chlorobenzene and 1,2-dichlorobenzene, cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran, benzene, toluene, xylene, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like can be mentioned.
The reactions of schemes (I) to (VII) are usually performed at a temperature from room temperature to 180 ° C, preferably at a temperature from room temperature to 100 ° C.

一般式(1)で表される光増感化合物の具体例としては、以下に示す例示化合物D−1〜D−15を挙げることができるが、何らこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the photosensitizing compound represented by the general formula (1) include the following exemplary compounds D-1 to D-15, but are not limited thereto.

本発明の光増感色素は、前記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体を含む。
本発明の光増感色素は、前記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体単独で用いてもよいが、2種類以上の混合で用いても構わない。混合しても良い光増感化合物としては、特表平7−500630号公報、特開平10−233238号公報、特開2000−26487号公報、特開2000−323191号公報、特開2001−59062号公報等に記載の金属錯体化合物、特開平10−93118号公報、特開2002−164089号公報、特開2004−95450号公報、J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)等に記載のクマリン化合物、同特開2004−95450号公報、Chem.Commun.,4887(2007)等に記載のポリエン化合物、特開2003−264010号公報、特開2004−63274号公報、特開2004−115636号公報、特開2004−200068号公報、特開2004−235052号公報、J.Am.Chem.Soc.,12218,Vol.126(2004)、Chem.Commun.,3036(2003)、Angew.Chem.Int.Ed.,1923,Vol.47(2008)等に記載のインドリン化合物、J.Am.Chem.Soc.,16701,Vol.128(2006)、J.Am.Chem.Soc.,14256,Vol.128(2006)等に記載のチオフェン化合物、特開平11−86916号公報、特開平11−214730号公報、特開2000−106224号公報、特開2001−76773号公報、特開2003−7359号公報等に記載のシアニン色素、特開平11−214731号公報、特開平11−238905号公報、特開2001−52766号公報、特開2001−76775号公報、特開2003−7360号公報等に記載メロシアニン色素、特開平10−92477号公報、特開平11−273754号公報、特開平11−273755号公報、特開2003−31273号公報等に記載の9−アリールキサンテン化合物、特開平10−93118号公報、特開2003−31273号公報等に記載のトリアリールメタン化合物、特開平9−199744号公報、特開平10−233238号公報、特開平11−204821号公報、特開平11−265738号公報、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)、特開2006−032260号公報、J.Porphyrins Phthalocyanines,230,Vol.3(1999)、Angew.Chem.Int.Ed.,373,Vol.46(2007)、Langmuir,5436,Vol.24(2008)等に記載のフタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物等を挙げることができる。
本発明の光電変換素子は、本発明の光増感色素を用いて、前記一般式(1)で表される光増感化合物を前記電子輸送性材料に吸着させることができる。
The photosensitizing dye of the present invention contains a diketopyrrolopyrrole derivative represented by the general formula (1).
The photosensitizing dye of the present invention may be used alone as a diketopyrrolopyrrole derivative represented by the general formula (1), but may be used in a mixture of two or more. Examples of photosensitizing compounds that may be mixed include JP 7-500630 A, JP 10-233238 A, JP 2000-26487 A, JP 2000-323191 A, JP 2001-59062 A. No. 10-93118, JP-A No. 2002-164089, JP-A No. 2004-95450, J. Pat. Phys. Chem. C, 7224, Vol. 111 (2007), etc., JP-A-2004-95450, Chem. Commun. , 4887 (2007), etc., JP-A No. 2003-264010, JP-A No. 2004-63274, JP-A No. 2004-115636, JP-A No. 2004-200068, JP-A No. 2004-235052. Gazette, J.A. Am. Chem. Soc. , 12218, Vol. 126 (2004), Chem. Commun. , 3036 (2003), Angew. Chem. Int. Ed. , 1923, Vol. 47 (2008), etc .; Am. Chem. Soc. 16701, Vol. 128 (2006), J.M. Am. Chem. Soc. , 14256, Vol. 128 (2006), JP-A-11-86916, JP-A-11-214730, JP-A-2000-106224, JP-A-2001-76773, JP-A-2003-7359. Described in JP-A-11-214731, JP-A-11-238905, JP-A-2001-52766, JP-A-2001-76775, JP-A-2003-7360, etc. Dyes, 9-arylxanthene compounds described in JP-A-10-92477, JP-A-11-273754, JP-A-11-273755, JP-A-2003-3273, etc., JP-A-10-93118 And triarylmethane compounds described in JP-A-2003-31273 JP-9-199744, JP-A No. 10-233238, JP-A No. 11-204821, JP-A No. 11-265738, JP-J. Phys. Chem. , 2342, Vol. 91 (1987), J. MoI. Phys. Chem. B, 6272, Vol. 97 (1993), Electroanaly. Chem. , 31, Vol. 537 (2002), JP-A-2006-032260, J. Pat. Porphyrins Phthalocyanines, 230, Vol. 3 (1999), Angew. Chem. Int. Ed. , 373, Vol. 46 (2007), Langmuir, 5436, Vol. 24 (2008) etc., and the phthalocyanine compound, porphyrin compound, etc. can be mentioned.
The photoelectric conversion element of the present invention can adsorb the photosensitizing compound represented by the general formula (1) to the electron transporting material using the photosensitizing dye of the present invention.

電子輸送層3を構成する電子輸送性材料に光増感化合物4を吸着させる方法としては、光増感化合物溶液中あるいは分散液中に半導体微粒子を含有する電子集電電極を浸漬する方法、溶液あるいは分散液を電子輸送層に塗布して吸着させる方法を用いることができる。
前者の場合、浸漬法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法等を用いることができ、後者の場合は、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン法、スプレー法等を用いることができる。
また、二酸化炭素(CO2)などを用いた超臨界流体中で吸着させても構わない。
本発明では超臨界流体を用いて吸着させる超臨界流体吸着法が好ましい。超臨界流体吸着法で吸着させることにより吸着量を増大させることができ、特性(特に短絡電流密度)が良くなる。例えば、短絡電流密度を7.5mA/cm2以上にすることができる。
As a method of adsorbing the photosensitizing compound 4 to the electron transporting material constituting the electron transporting layer 3, a method of immersing an electron current collecting electrode containing semiconductor fine particles in a photosensitizing compound solution or dispersion, a solution Or the method of apply | coating and adsorb | sucking a dispersion liquid to an electron carrying layer can be used.
In the former case, dipping method, dipping method, roller method, air knife method, etc. can be used, and in the latter case, wire bar method, slide hopper method, extrusion method, curtain method, spin method, spray method, etc. Can be used.
Further, it may be adsorbed in a supercritical fluid using carbon dioxide (CO 2 ) or the like.
In the present invention, a supercritical fluid adsorption method in which adsorption is performed using a supercritical fluid is preferable. By adsorbing by the supercritical fluid adsorption method, the amount of adsorption can be increased, and the characteristics (particularly the short-circuit current density) are improved. For example, the short-circuit current density can be 7.5 mA / cm 2 or more.

光増感化合物を吸着させる際、縮合剤を併用してもよい。
縮合剤は、無機物表面に物理的あるいは化学的に光増感化合物と電子輸送性材料を結合すると思われる触媒的作用をするもの、または化学量論的に作用し、化学平衡を有利に移動させるものの何れであってもよい。
更に、縮合助剤としてチオールやヒドロキシ化合物を添加してもよい。
When adsorbing the photosensitizing compound, a condensing agent may be used in combination.
The condensing agent has a catalytic action that seems to physically or chemically bond the photosensitizing compound and the electron transporting material to the inorganic surface, or acts stoichiometrically to favorably shift the chemical equilibrium. Any of them may be used.
Furthermore, a thiol or a hydroxy compound may be added as a condensation aid.

光増感化合物を溶解、あるいは分散する溶媒は、水、メタノール、エタノール、あるいは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、あるいは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、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサ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、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒を挙げることができ、これらは単独、あるいは2種以上の混合として用いることができる。   Solvents for dissolving or dispersing the photosensitizing compound are water, methanol, ethanol, alcohol solvents such as isopropyl alcohol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, or acetic acid. Ester solvents such as n-butyl, ether solvents such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or N-methyl-2-pyrrolidone Amido solvents, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromoben Halogenated hydrocarbon solvents such as ethylene, iodobenzene or 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o Examples include hydrocarbon solvents such as -xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene, and these can be used alone or as a mixture of two or more.

また、光増感化合物は、その種類によっては化合物間の凝集を抑制した方がより効果的に働くものが存在するため、共吸着剤(凝集解離剤)を併用しても構わない。
共吸着剤としてはコール酸、ケノデオキシコール酸などのステロイド化合物、長鎖アルキルカルボン酸または長鎖アルキルホスホン酸が好ましく、用いる色素に対して適宜選ばれる。これら凝集解離剤の添加量は、色素1質量部に対して0.01〜500質量部が好ましく、0.1〜100質量部がより好ましい。
Further, depending on the type of the photosensitizing compound, there are compounds that work more effectively when the aggregation between the compounds is suppressed. Therefore, a co-adsorbent (aggregation dissociation agent) may be used in combination.
The coadsorbent is preferably a steroid compound such as cholic acid or chenodeoxycholic acid, a long-chain alkyl carboxylic acid or a long-chain alkyl phosphonic acid, and is appropriately selected according to the dye used. The addition amount of these aggregating and dissociating agents is preferably 0.01 to 500 parts by mass, more preferably 0.1 to 100 parts by mass with respect to 1 part by mass of the dye.

これらを用い、光増感化合物、あるいは光増感化合物と共吸着剤を吸着する際の温度としては、−50℃以上、200℃以下が好ましい。
また、この吸着は静置しても攪拌しながら行なっても構わない。
攪拌する場合の方法としては、スターラー、ボールミル、ペイントコンディショナー、サンドミル、アトライター、ディスパーザー、あるいは超音波分散等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
吸着に要する時間は、5秒以上、1000時間以下が好ましく、10秒以上、500時間以下がより好ましく、1分以上、150時間以下が更に好ましい。
また、吸着は暗所で行なうことが好ましい。
The temperature at which the photosensitizing compound or the photosensitizing compound and the coadsorbent are adsorbed using these is preferably −50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
Moreover, this adsorption may be carried out while standing or stirring.
Examples of the stirring method include, but are not limited to, a stirrer, a ball mill, a paint conditioner, a sand mill, an attritor, a disperser, and ultrasonic dispersion.
The time required for adsorption is preferably 5 seconds or more and 1000 hours or less, more preferably 10 seconds or more and 500 hours or less, and further preferably 1 minute or more and 150 hours or less.
Adsorption is preferably performed in a dark place.

超臨界流体吸着法で吸着させる場合における超臨界流体としては、気体と液体が共存できる限界(臨界点)を超えた温度・圧力領域において非凝集性高密度流体として存在し、圧縮しても凝集せず、臨界温度以上、かつ臨界圧力以上の状態にある流体である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、臨界温度が低いものが好ましい。   The supercritical fluid when adsorbed by the supercritical fluid adsorption method exists as a non-aggregating high-density fluid in the temperature / pressure range that exceeds the limit (critical point) where gas and liquid can coexist, and even when compressed, it agglomerates The fluid is not particularly limited as long as the fluid is in a state of a critical temperature or higher and a critical pressure or higher, and can be appropriately selected according to the purpose, but a fluid having a low critical temperature is preferable.

この超臨界流体は、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、窒素、水、メタノール、エタノール、n−ブタノールなどのエルコール系溶媒、エタン、プロパン、2,3−ジメチルブタン、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素系溶媒、塩化メチレン、クロロトリフロロメタンなどのハロゲン系溶媒、ジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒が好適である。これらの中でも、二酸化炭素は、臨界圧力7.3MPa、臨界温度31℃であることから、容易に超臨界状態をつくり出せるともに、不燃性で取扱いが容易であり、特に好ましい。   This supercritical fluid includes, for example, carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, nitrogen, water, methanol, ethanol, ercol solvents such as n-butanol, ethane, propane, 2,3-dimethylbutane, benzene, toluene and the like. Hydrocarbon solvents, halogen solvents such as methylene chloride and chlorotrifluoromethane, and ether solvents such as dimethyl ether are preferred. Among these, carbon dioxide is particularly preferable because it has a critical pressure of 7.3 MPa and a critical temperature of 31 ° C., so that it can easily create a supercritical state and is nonflammable and easy to handle.

また、これらの流体は、単独であっても二種以上の混合であっても構わない。
超臨界流体の臨界温度及び臨界圧力は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、臨界温度としては、−273℃以上300℃以下が好ましく、0℃以上200℃以下が特に好ましい。
These fluids may be used alone or in combination of two or more.
The critical temperature and critical pressure of the supercritical fluid are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, the critical temperature is preferably −273 ° C. or more and 300 ° C. or less, particularly 0 ° C. or more and 200 ° C. or less. preferable.

さらに、上述の超臨界流体に加え、有機溶媒やエントレーナーを併用することもできる。
有機溶媒及びエントレーナーの添加により、超臨界流体中での溶解度の調整をより容易に行なうことができる。
このような有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、あるいは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、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサ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、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒などが挙げられる。
Furthermore, in addition to the supercritical fluid described above, an organic solvent or an entrainer can be used in combination.
By adding an organic solvent and an entrainer, the solubility in the supercritical fluid can be adjusted more easily.
Such an organic solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, and n acetate. Ester solvents such as -butyl, ether solvents such as diisopropyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or N-methyl-2-pyrrolidone Amide solvents, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene Is a halogenated hydrocarbon solvent such as 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m- Examples thereof include hydrocarbon solvents such as xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene.

上記の方法で電子輸送層を構成する電子輸送性材料に上記一般式(1)で表される光増感化合物を吸着させる。前記電子輸送層が、緻密な電子輸送層と多孔質構造からなる電子輸送層で構成される場合、多孔質構造からなる電子輸送層に前記光増感化合物が多く吸着し、緻密な電子輸送層には前記光増感化合物が吸着しにくいが、少なくとも多孔質構造からなる電子輸送層を構成する電子輸送性材料に前記光増感化合物が多く吸着されていれば、本発明の効果を得ることができる。   The photosensitizing compound represented by the general formula (1) is adsorbed to the electron transporting material constituting the electron transporting layer by the above method. When the electron transport layer is composed of a dense electron transport layer and an electron transport layer having a porous structure, a large amount of the photosensitizing compound is adsorbed to the electron transport layer having a porous structure, and the electron transport layer is dense. However, if the photosensitizing compound is adsorbed in a large amount at least in the electron transporting material constituting the electron transport layer having a porous structure, the effect of the present invention can be obtained. Can do.

<電荷移動層>
前記電荷移動層としては、酸化還元対を有機溶媒に溶解した電解液、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体をポリマーマトリックスに含浸したゲル電解質、酸化還元対を含有する溶融塩、固体電解質、無機ホール輸送材料、有機ホール輸送材料等を用いることができる。
<Charge transfer layer>
As the charge transfer layer, an electrolytic solution in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, a gel electrolyte in which a liquid in which the redox couple is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix, a molten salt containing the redox couple, a solid electrolyte, An inorganic hole transport material, an organic hole transport material, or the like can be used.

本発明で使用される電解液は、電解質、溶媒、及び添加物から構成されることが好ましい。好ましい電解質はヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化カルシウム等の金属ヨウ化物−ヨウ素の組み合わせ、テトラアルキルアンモニウムヨ−ダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の4級アンモニウム化合物のヨウ素塩−ヨウ素の組み合わせ、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、臭化カルシウム等の金属臭化物−臭素の組み合わせ、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の4級アンモニウム化合物の臭素塩−臭素の組み合わせ、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の金属錯体、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のイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノン、コバルトなどの金属錯体、ニトロキシドラジカル化合物等が挙げられる。上述の電解質は単独の組み合わせであっても混合であってもよい。また、イミダゾリニウムヨーダイドなどのイオン液体を用いた場合は、特に溶媒を用いなくても構わない。   The electrolytic solution used in the present invention is preferably composed of an electrolyte, a solvent, and an additive. Preferred electrolytes include metal iodide-iodine combinations such as lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, and calcium iodide, tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, imidazolium iodide, and the like. Iodine salts of quaternary ammonium compounds-iodine combinations, metal bromides such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide, calcium bromide-bromine combinations, quaternary compounds such as tetraalkylammonium bromide, pyridinium bromide Bromine-bromine combinations of ammonium compounds, metal complexes such as ferrocyanate-ferricyanate, ferrocene-ferricinium ion, sulfur compounds such as sodium polysulfide, alkylthiol-alkyldisulfide, viologen Dye, hydroquinone - quinones, metal complexes such as cobalt, include the nitroxide radical compounds. The above-mentioned electrolytes may be a single combination or a mixture. Further, when an ionic liquid such as imidazolinium iodide is used, it is not particularly necessary to use a solvent.

電解液における電解質濃度は、0.05〜20Mが好ましく、0.1〜15Mが更に好ましい。電解液に用いる溶媒としては、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、3−メチル−2−オキサゾリジノン等の複素環化合物、ジオキサン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等のアルコール系溶媒、アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の非プロトン性極性溶媒等が好ましく、また、t−ブチルピリジン、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の塩基性化合物を併用しても構わない。   The electrolyte concentration in the electrolytic solution is preferably 0.05 to 20M, and more preferably 0.1 to 15M. Solvents used for the electrolyte include carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, ether solvents such as dioxane, diethyl ether and ethylene glycol dialkyl ether, methanol, ethanol , Alcohol solvents such as polypropylene glycol monoalkyl ether, nitrile solvents such as acetonitrile and benzonitrile, aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide and sulfolane, etc. are preferable, and t-butylpyridine, 2-picoline, 2, A basic compound such as 6-lutidine may be used in combination.

本発明では、電解質はポリマー添加、オイルゲル化剤添加、多官能モノマー類を含む重合、ポリマーの架橋反応等の手法によりゲル化させることもできる。ポリマー添加によりゲル化させる場合の好ましいポリマーとしては、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン等を挙げることができる。オイルゲル化剤添加によりゲル化させる場合の好ましいゲル化剤としては、ジベンジルデン−D−ソルビトール、コレステロール誘導体、アミノ酸誘導体、トランス−(1R,2R)−1,2−シクロヘキサンジアミンのアルキルアミド誘導体、アルキル尿素誘導体、N−オクチル−D−グルコンアミドベンゾエート、双頭型アミノ酸誘導体、4級アンモニウム誘導体等を挙げることができる。   In the present invention, the electrolyte can be gelled by a technique such as addition of a polymer, addition of an oil gelling agent, polymerization including polyfunctional monomers, or a crosslinking reaction of the polymer. Preferable polymers in the case of gelation by polymer addition include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride and the like. Preferred gelling agents for gelation by adding an oil gelling agent include dibenzylden-D-sorbitol, cholesterol derivatives, amino acid derivatives, alkylamide derivatives of trans- (1R, 2R) -1,2-cyclohexanediamine, alkylureas Derivatives, N-octyl-D-gluconamide benzoate, double-headed amino acid derivatives, quaternary ammonium derivatives and the like can be mentioned.

多官能モノマーによって重合する場合の好ましいモノマーとしては、ジビニルベンゼン、エチレングルコールジメタクリレート、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を挙げることができる。更に、アクリルアミド、メチルアクリレート等のアクリル酸やα−アルキルアクリル酸から誘導されるエステル類やアミド類、マレイン酸ジメチル、フマル酸ジエチル等のマレイン酸やフマル酸から誘導されるエステル類、ブタジエン、シクロペンタジエン等のジエン類、スチレン、p−クロロスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウム等の芳香族ビニル化合物、ビニルエステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、含窒素複素環を有するビニル化合物、4級アンモニウム塩を有するビニル化合物、N−ビニルホルムアミド、ビニルスルホン酸、ビニリデンフルオライド、ビニルアルキルエーテル類、N−フェニルマレイミド等の単官能モノマーを含有してもよい。
モノマー全量に占める多官能性モノマーは、0.5〜70質量%が好ましく、1.0〜50質量%がより好ましい。
Preferred monomers for polymerization with a polyfunctional monomer include divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and the like. be able to. Furthermore, esters and amides derived from acrylic acid such as acrylamide and methyl acrylate and α-alkyl acrylic acid, esters derived from maleic acid and fumaric acid such as dimethyl maleate and diethyl fumarate, butadiene, cyclohexane and the like. Dienes such as pentadiene, aromatic vinyl compounds such as styrene, p-chlorostyrene and sodium styrene sulfonate, vinyl esters, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl compounds having a nitrogen-containing heterocyclic ring, vinyl having a quaternary ammonium salt A monofunctional monomer such as a compound, N-vinylformamide, vinylsulfonic acid, vinylidene fluoride, vinyl alkyl ethers, N-phenylmaleimide may be contained.
0.5-70 mass% is preferable and the polyfunctional monomer which occupies for the monomer whole quantity has more preferable 1.0-50 mass%.

上述のモノマーは、ラジカル重合によって重合することができる。本発明で使用できるゲル電解質用モノマーは、加熱、光、電子線あるいは電気化学的にラジカル重合することができる。架橋高分子が加熱によって形成される場合に使用される重合開始剤は、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)等のアゾ系開始剤、ベンゾイルパーオキシド等の過酸化物系開始剤等が好ましい。これらの重合開始剤の添加量は、モノマー総量に対して、0.01〜20質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましい。   The above-mentioned monomers can be polymerized by radical polymerization. The monomer for gel electrolyte that can be used in the present invention can be radically polymerized by heating, light, electron beam or electrochemical. The polymerization initiator used when the crosslinked polymer is formed by heating is 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl-2. Azo initiators such as 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and peroxide initiators such as benzoyl peroxide are preferable. The addition amount of these polymerization initiators is preferably 0.01 to 20% by mass and more preferably 0.1 to 10% by mass with respect to the total amount of monomers.

ポリマーの架橋反応により電解質をゲル化させる場合、架橋反応に必要な反応性基を含有するポリマー及び架橋剤を併用することが望ましい。架橋可能な反応性基に好ましい例としては、ピリジン、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、トリアゾール、モルフォリン、ピペリジン、ピペラジン等の含窒素複素環を挙げることができ、好ましい架橋剤は、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、酸クロリド、イソシアネート等の窒素原子に対して求電子反応可能な2官能以上の試薬を挙げることができる。   When the electrolyte is gelled by a polymer crosslinking reaction, it is desirable to use a polymer containing a reactive group necessary for the crosslinking reaction and a crosslinking agent in combination. Preferable examples of the crosslinkable reactive group include nitrogen-containing heterocycles such as pyridine, imidazole, thiazole, oxazole, triazole, morpholine, piperidine, piperazine, etc. Preferred crosslinking agents include alkyl halides, halogens Bifunctional or higher functional reagents capable of electrophilic reaction with nitrogen atoms such as aralkyl fluoride, sulfonic acid ester, acid anhydride, acid chloride, and isocyanate can be exemplified.

(無機ホール輸送層)
電荷移動層が、無機ホール輸送材料を用いた無機ホール輸送層であり、無機固体化合物を電解質の代わりに用いる場合、ヨウ化銅、チオシアン化銅等をキャスト法、塗布法、スピンコート法、浸漬法、電解メッキ等の手法により電極内部に導入することができる。
(Inorganic hole transport layer)
When the charge transfer layer is an inorganic hole transport layer using an inorganic hole transport material and an inorganic solid compound is used instead of the electrolyte, copper iodide, copper thiocyanide, etc. are cast, coating, spin coating, immersion It can be introduced into the electrode by a method such as electroplating.

(有機ホール輸送層)
また、本発明では電荷移動層は、電解質の代わりに有機ホール輸送材料を用いた有機ホール輸送層とすることができる。本発明における有機ホール輸送層は、単一材料からなる単層構造でも複数の化合物からなる積層構造でも構わない。積層構造の場合、第二電極(6)に近い有機ホール輸送材料層に高分子材料を用いることが好ましい。製膜性に優れる高分子材料を用いることで多孔質状の電子輸送層の表面をより平滑化することができ、光電変換特性を向上することができるためである。また、高分子は多孔質状の電子輸送層内部へ浸透することが困難であるため、逆に多孔質状の電子輸送層表面の被覆にも優れ、電極を設ける際の短絡防止にも効果を発揮するため、より高い性能を得ることが可能となる。
(Organic hole transport layer)
In the present invention, the charge transfer layer can be an organic hole transport layer using an organic hole transport material instead of the electrolyte. The organic hole transport layer in the present invention may have a single layer structure made of a single material or a laminated structure made of a plurality of compounds. In the case of a laminated structure, it is preferable to use a polymer material for the organic hole transport material layer close to the second electrode (6). This is because the surface of the porous electron transport layer can be further smoothed and the photoelectric conversion characteristics can be improved by using a polymer material having excellent film forming properties. In addition, since it is difficult for the polymer to penetrate into the porous electron transport layer, it is excellent in covering the surface of the porous electron transport layer, and also effective in preventing a short circuit when an electrode is provided. As a result, higher performance can be obtained.

単一で用いられる単層構造において用いられる有機ホール輸送材料としては、公知の有機ホール輸送性化合物が用いられ、その具体例としては特公昭34−5466号公報等に示されているオキサジアゾール化合物、特公昭45−555号公報等に示されているトリフェニルメタン化合物、特公昭52−4188号公報等に示されているピラゾリン化合物、特公昭55−42380号公報等に示されているヒドラゾン化合物、特開昭56−123544号公報等に示されているオキサジアゾール化合物、特開昭54−58445号公報に示されているテトラアリールベンジジン化合物、特開昭58−65440号公報あるいは特開昭60−98437号公報に示されているスチルベン化合物等を挙げることができる。   As the organic hole transporting material used in a single layer structure used in a single manner, a known organic hole transporting compound is used, and specific examples thereof include oxadiazole disclosed in Japanese Patent Publication No. 34-5466. Compounds, triphenylmethane compounds shown in JP-B-45-555, pyrazoline compounds shown in JP-B-52-4188, hydrazone shown in JP-B-55-42380, etc. Compounds, oxadiazole compounds shown in JP-A-56-123544, etc., tetraarylbenzidine compounds shown in JP-A-54-58445, JP-A-58-65440 or JP The stilbene compound etc. which are shown by Unexamined-Japanese-Patent No. 60-98437 can be mentioned.

積層構造において用いられる第二電極6に近い有機ホール輸送層に用いられる高分子材料としては、公知のホール輸送性高分子材料が用いられ、その具体例としては、ポリ(3−n−ヘキシルチオフェン)、ポリ(3−n−オクチルオキシチオフェン)、ポリ(9,9’−ジオクチル−フルオレン−コ−ビチオフェン)、ポリ(3,3’’’−ジドデシル−クォーターチオフェン)、ポリ(3,6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(2,5−ビス(3−デシルチオフェン−2−イル)チエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(3,4−ジデシルチオフェン−コ−チエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(3,6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン−コ−チエノ[3,2−b]チオフェン)、ポリ(3,6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン−コ−チオフェン)、ポリ(3.6−ジオクチルチエノ[3,2−b]チオフェン−コ−ビチオフェン)等のポリチオフェン化合物、ポリ[2−メトキシー5−(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン]、ポリ[2−メトキシー5−(3,7−ジメチルオクチルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン]、ポリ[(2−メトキシ−5−(2−エチルフェキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン)−コ−(4,4’−ビフェニレンービニレン)]等のポリフェニレンビニレン化合物、ポリ(9,9’−ジドデシルフルオレニル−2,7−ジイル)、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレン)−alt−コ−(9,10−アントラセン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレン)−alt−コ−(4,4’−ビフェニレン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレン)−alt−コ−(2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレン)]、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジイル)−コ−(1,4−(2,5−ジヘキシルオキシ)ベンゼン)]等のポリフルオレン化合物、ポリ[2,5−ジオクチルオキシ−1,4−フェニレン]、ポリ[2,5−ジ(2−エチルヘキシルオキシー1,4−フェニレン]等のポリフェニレン化合物、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−コ−(N,N’−ジフェニル)−N,N’−ジ(p−ヘキシルフェニル)−1,4−ジアミノベンゼン]、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−コ−(N,N’−ビス(4−オクチルオキシフェニル)ベンジジン−N,N’−(1,4−ジフェニレン)]、ポリ[(N,N’−ビス(4−オクチルオキシフェニル)ベンジジン−N,N’−(1,4−ジフェニレン)]、ポリ[(N,N’−ビス(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)ベンジジン−N,N’−(1,4−ジフェニレン)]、ポリ[フェニルイミノ−1,4−フェニレンビニレン−2,5−ジオクチルオキシ−1,4−フェニレンビニレン−1,4−フェニレン]、ポリ[p−トリルイミノ−1,4−フェニレンビニレン−2,5−ジ(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン−1,4−フェニレン]、ポリ[4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニルイミノ−1,4−ビフェニレン]等のポリアリールアミン化合物、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−コ−(1,4−ベンゾ(2,1’,3)チアジアゾール]、ポリ(3,4−ジデシルチオフェン−コ−(1,4−ベンゾ(2,1’,3)チアジアゾール)等のポリチアジアゾール化合物を挙げることができる。
この中で、キャリア移動度やイオン化ポテンシャルを考慮するとポリチオフェン化合物とポリアリールアミン化合物が特に好ましい。
As the polymer material used for the organic hole transport layer close to the second electrode 6 used in the laminated structure, a known hole transport polymer material is used, and specific examples thereof include poly (3-n-hexylthiophene). ), Poly (3-n-octyloxythiophene), poly (9,9′-dioctyl-fluorene-co-bithiophene), poly (3,3 ′ ″-didodecyl-quarterthiophene), poly (3,6- Dioctylthieno [3,2-b] thiophene), poly (2,5-bis (3-decylthiophen-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene), poly (3,4-didecylthiophene- Co-thieno [3,2-b] thiophene), poly (3,6-dioctylthieno [3,2-b] thiophene-co-thieno [3,2-b] thiophene), poly (3,6-dio Polythiophene compounds such as cutylthieno [3,2-b] thiophene-co-thiophene) and poly (3.6-dioctylthieno [3,2-b] thiophene-co-bithiophene), poly [2-methoxy-5- (2 -Ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene], poly [2-methoxy-5- (3,7-dimethyloctyloxy) -1,4-phenylenevinylene], poly [(2-methoxy-5- (2- Ethylphenylene oxy) -1,4-phenylene vinylene) -co- (4,4′-biphenylene-vinylene)] and the like, poly (9,9′-didodecylfluorenyl-2,7- Diyl), poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -alt-co- (9,10-anthracene)], poly [(9,9 Dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -alt-co- (4,4′-biphenylene)], poly [(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene) -alt-co- (2- Methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene)], poly [(9,9-dioctyl-2,7-diyl) -co- (1,4- (2,5-dihexyloxy) Benzene)] and the like, poly [2,5-dioctyloxy-1,4-phenylene], poly [2,5-di (2-ethylhexyloxy-1,4-phenylene] and other polyphenylene compounds, poly [ (9,9-Dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (N, N′-diphenyl) -N, N′-di (p-hexylphenyl) -1,4-diaminobenzene] , Poly [ (9,9-Dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (N, N′-bis (4-octyloxyphenyl) benzidine-N, N ′-(1,4-diphenylene)] , Poly [(N, N′-bis (4-octyloxyphenyl) benzidine-N, N ′-(1,4-diphenylene)], poly [(N, N′-bis (4- (2-ethylhexyloxy) ) Phenyl) benzidine-N, N ′-(1,4-diphenylene)], poly [phenylimino-1,4-phenylenevinylene-2,5-dioctyloxy-1,4-phenylenevinylene-1,4-phenylene ], Poly [p-tolylimino-1,4-phenylenevinylene-2,5-di (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene-1,4-phenylene], poly [4- (2-ethylhexyl) Polyoxyamine compounds such as (oxy) phenylimino-1,4-biphenylene], poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (1,4-benzo (2, And polythiadiazole compounds such as poly (3,4-didecylthiophene-co- (1,4-benzo (2,1 ′, 3) thiadiazole)).
Of these, polythiophene compounds and polyarylamine compounds are particularly preferred in consideration of carrier mobility and ionization potential.

また、上記に示した有機ホール輸送化合物に各種添加剤を加えても構わない。
添加剤としては、ヨウ素、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化銅、ヨウ化鉄、ヨウ化銀等の金属ヨウ化物、ヨウ化テトラアルキルアンモニウム、ヨウ化ピリジニウム等の4級アンモニウム塩、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、臭化カルシウム等の金属臭化物、臭化テトラアルキルアンモニウム、臭化ピリジニウム等の4級アンモニウム化合物の臭素塩、塩化銅、塩化銀等の金属塩化物、酢酸銅、酢酸銀、酢酸パラジウム等の酢酸金属塩、硫酸銅、硫酸亜鉛等の金属硫酸塩、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の金属錯体、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のイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン等、ヨウ化1,2−ジメチル−3−n−プロピルイミダゾイニウム塩、ヨウ化1−メチル−3−n−ヘキシルイミダゾリニウム塩、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウムトリフロオロメタンスルホン酸塩、1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムノナフルオロブチルスルホン酸塩、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチル)スルホニルイミド等のInorg.Chem.35(1996)1168に記載のイオン液体、ピリジン、4−t−ブチルピリジン、ベンズイミダゾール等の塩基性化合物、リチウムトリフルオロメタンスルホニルイミド、リチウムジイソプロピルイミド等のリチウム化合物を挙げることができる。
Moreover, you may add various additives to the organic hole transport compound shown above.
Additives include iodine, lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, calcium iodide, copper iodide, iron iodide, silver iodide and other metal iodides, tetraalkylammonium iodide, Quaternary ammonium salts such as pyridinium iodide, metal bromides such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide and calcium bromide, quaternary ammonium compounds such as tetraalkylammonium bromide and pyridinium bromide Metal chlorides such as bromine salts, copper chloride and silver chloride, metal acetates such as copper acetate, silver acetate and palladium acetate, metal sulfates such as copper sulfate and zinc sulfate, ferrocyanate-ferricyanate, ferrocene -Sulfur compounds such as metal complexes such as ferricinium ions, sodium polysulfide, alkylthiol-alkyl disulfides Viologen dye, hydroquinone, 1,2-dimethyl-3-n-propylimidazolinium iodide, 1-methyl-3-n-hexylimidazolinium iodide, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazo Inorg. Such as lithium trifluoromethanesulfonate, 1-methyl-3-butylimidazolium nonafluorobutylsulfonate, 1-methyl-3-ethylimidazolium bis (trifluoromethyl) sulfonylimide. Chem. 35 (1996) 1168, basic compounds such as pyridine, 4-t-butylpyridine and benzimidazole, and lithium compounds such as lithium trifluoromethanesulfonylimide and lithium diisopropylimide.

また導電性を向上させる目的で、有機ホール輸送化合物の一部をラジカルカチオンにするための酸化剤を添加しても構わない。その酸化剤としては、ヘキサクロロアンチモン酸トリス(4−ブロモフェニル)アミニウム、ヘキサフルオロアンチモネート銀、ニトロソニウムテトラフルオボラート、硝酸銀等が挙げられる。この酸化剤の添加によって全ての有機ホール輸送材料が酸化される必要はなく、一部のみが酸化されていればよい。また添加した酸化剤は添加した後、系外に取り出しても、取り出さなくてもよい。   Moreover, you may add the oxidizing agent for making a part of organic hole transport compound into a radical cation for the purpose of improving electroconductivity. Examples of the oxidizing agent include tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate, silver hexafluoroantimonate, nitrosonium tetrafluorate, and silver nitrate. It is not necessary for all organic hole transport materials to be oxidized by the addition of the oxidizing agent, and only a part of the hole transporting material needs to be oxidized. The added oxidizing agent may be taken out of the system after the addition or may not be taken out.

有機ホール輸送層は光増感化合物を担持した電子輸送層3の上に、直接ホール輸送層を形成する。有機ホール輸送層の作製方法には特に制限はなく、真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法が挙げられる。製造コスト等を考慮した場合、特に湿式製膜法が好ましく、電子輸送層上に塗布する方法が好ましい。
この湿式製膜法を用いた場合、塗布方法は特に制限はなく、公知の方法に従って行なうことができる。例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、また、湿式印刷方法として、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等様々な方法を用いることができる。
また、有機ホール輸送層は、超臨界流体あるいは亜臨界流体中で製膜してもよい。
The organic hole transport layer is formed directly on the electron transport layer 3 carrying the photosensitizing compound. There is no restriction | limiting in particular in the preparation methods of an organic hole transport layer, The method of forming a thin film in vacuum, such as vacuum deposition, and the wet film forming method are mentioned. In consideration of the manufacturing cost and the like, a wet film forming method is particularly preferable, and a method of coating on the electron transport layer is preferable.
When this wet film-forming method is used, the coating method is not particularly limited, and can be performed according to a known method. For example, dip method, spray method, wire bar method, spin coating method, roller coating method, blade coating method, gravure coating method, and wet printing methods such as relief printing, offset, gravure, intaglio printing, rubber printing, screen printing, etc. Can be used.
The organic hole transport layer may be formed in a supercritical fluid or a subcritical fluid.

超臨界流体としては、気体と液体が共存できる限界(臨界点)を超えた温度・圧力領域において非凝集性高密度流体として存在し、圧縮しても凝集せず、臨界温度以上、かつ臨界圧力以上の状態にある流体である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、臨界温度が低いものが好ましい。   As a supercritical fluid, it exists as a non-aggregating high-density fluid in a temperature and pressure range that exceeds the limit (critical point) at which gas and liquid can coexist, and does not aggregate even when compressed. The fluid is not particularly limited as long as it is in the above state, and can be appropriately selected according to the purpose. However, a fluid having a low critical temperature is preferable.

この超臨界流体は、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、窒素、水、メタノール、エタノール、n−ブタノールなどのエルコール系溶媒、エタン、プロパン、2,3−ジメチルブタン、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素系溶媒、塩化メチレン、クロロトリフロロメタンなどのハロゲン系溶媒、ジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒が好適である。これらの中でも、二酸化炭素は、臨界圧力7.3MPa、臨界温度31℃であることから、容易に超臨界状態をつくり出せるともに、不燃性で取扱いが容易であり、特に好ましい。   This supercritical fluid includes, for example, carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, nitrogen, water, methanol, ethanol, ercol solvents such as n-butanol, ethane, propane, 2,3-dimethylbutane, benzene, toluene and the like. Hydrocarbon solvents, halogen solvents such as methylene chloride and chlorotrifluoromethane, and ether solvents such as dimethyl ether are preferred. Among these, carbon dioxide is particularly preferable because it has a critical pressure of 7.3 MPa and a critical temperature of 31 ° C., so that it can easily create a supercritical state and is nonflammable and easy to handle.

また、これらの流体は、単独であっても二種以上の混合であっても構わない。
亜臨界流体としては、臨界点近傍の温度及び圧力領域において、高圧液体として存在する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
上述した超臨界流体として挙げられる化合物は、亜臨界流体としても好適に使用することができる。
超臨界流体の臨界温度及び臨界圧力は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、臨界温度としては、−273℃以上300℃以下が好ましく、0℃以上200℃以下が特に好ましい。
These fluids may be used alone or in combination of two or more.
The subcritical fluid is not particularly limited as long as it exists as a high-pressure liquid in the temperature and pressure regions near the critical point, and can be appropriately selected according to the purpose.
The compound mentioned as a supercritical fluid mentioned above can be used conveniently also as a subcritical fluid.
The critical temperature and critical pressure of the supercritical fluid are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, the critical temperature is preferably −273 ° C. or more and 300 ° C. or less, particularly 0 ° C. or more and 200 ° C. or less. preferable.

さらに、上述の超臨界流体及び亜臨界流体に加え、有機溶媒やエントレーナーを併用することもできる。
有機溶媒及びエントレーナーの添加により、超臨界流体中での溶解度の調整をより容易に行なうことができる。
このような有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、あるいは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、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサ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、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒などが挙げられる。
Furthermore, in addition to the above supercritical fluid and subcritical fluid, an organic solvent or an entrainer can be used in combination.
By adding an organic solvent and an entrainer, the solubility in the supercritical fluid can be adjusted more easily.
Such an organic solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, and n acetate. Ester solvents such as -butyl, ether solvents such as diisopropyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or N-methyl-2-pyrrolidone Amide solvents, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene Is a halogenated hydrocarbon solvent such as 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m- Examples thereof include hydrocarbon solvents such as xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene.

本発明では、光増感化合物が吸着した電子輸送性材料で構成される電子輸送層で被覆された第一電極上に有機ホール輸送材料を設けた後、プレス処理工程を施しても構わない。このプレス処理を施すことによって、有機ホール輸送材料がより多孔質電極と密着するため効率が改善すると考えている。プレス処理方法に特に制限はないが、IR錠剤整形器に代表されるような平板を用いたプレス成型法、ローラーなどを用いたロールプレス法を挙げることができる。圧力としては10kgf/cm2以上が好ましく、30kgf/cm2以上がより好ましい。プレス処理する時間に特に制限はないが、1時間以内で行なうことが好ましい。また、プレス処理時に熱を加えても構わない。
また、上述のプレス処理の際、プレス機と電極間に離型材を挟んでも構わない。離型材としては、ポリ四フッ化エチレン、ポリクロロ三フッ化エチレン、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体、ペルフルオロアルコキシフッ化樹脂、ポリフッ化ビニリデン、エチレン四フッ化エチレン共重合体、エチレンクロロ三フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニルなどのフッ素樹脂を挙げることができる。
In this invention, after providing an organic hole transport material on the 1st electrode coat | covered with the electron transport layer comprised with the electron transport material which the photosensitizing compound adsorb | sucked, you may give a press process process. By performing this press treatment, the organic hole transport material is more closely attached to the porous electrode, so that the efficiency is improved. Although there is no restriction | limiting in particular in a press processing method, The roll molding method using the press molding method using a flat plate represented by IR tablet shaping device, a roller, etc. can be mentioned. The pressure is preferably 10 kgf / cm 2 or more, more preferably 30 kgf / cm 2 or more. Although there is no restriction | limiting in particular in the time to press-process, It is preferable to carry out within 1 hour. Further, heat may be applied during the pressing process.
In the above pressing process, a release material may be sandwiched between the press and the electrode. Release materials include polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoride ethylene, tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer, perfluoroalkoxy fluoride resin, polyvinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride ethylene copolymer, ethylene chloro Fluorine resins such as ethylene trifluoride copolymer and polyvinyl fluoride can be mentioned.

上記プレス処理工程を行った後、第二電極を設ける前に、有機ホール輸送化合物と第二電極に間に金属酸化物の層を設けても良い。前記金属酸化物としては、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化ニッケルを挙げることができ、特に酸化モリブデンが好ましい。   After performing the said press treatment process, before providing a 2nd electrode, you may provide the layer of a metal oxide between an organic hole transport compound and a 2nd electrode. Examples of the metal oxide include molybdenum oxide, tungsten oxide, vanadium oxide, and nickel oxide, and molybdenum oxide is particularly preferable.

これら金属酸化物の層をホール輸送材料上に設ける方法としては特に制限はなく、スパッタリングや真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法が挙げることができる。
湿式製膜法においては、金属酸化物の粉末あるいはゾルを分散したペーストを調製し、ホール輸送層上に塗布する方法が好ましい。
この湿式製膜法を用いた場合、塗布方法は特に制限はなく、公知の方法に従って行なうことができる。
例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、また、湿式印刷方法として、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等様々な方法を用いることができる。膜厚としては0.1〜50nmが好ましく、1〜10nmがより好ましい。
The method for providing these metal oxide layers on the hole transport material is not particularly limited, and examples thereof include a method of forming a thin film in a vacuum such as sputtering and vacuum deposition, and a wet film forming method.
In the wet film forming method, it is preferable to prepare a paste in which a metal oxide powder or sol is dispersed and apply the paste onto the hole transport layer.
When this wet film-forming method is used, the coating method is not particularly limited, and can be performed according to a known method.
For example, dip method, spray method, wire bar method, spin coating method, roller coating method, blade coating method, gravure coating method, and wet printing methods such as relief printing, offset, gravure, intaglio printing, rubber printing, screen printing, etc. Can be used. The film thickness is preferably from 0.1 to 50 nm, more preferably from 1 to 10 nm.

<第二電極>
本発明において、電荷移動層の形成方法は大きく2通りの方法が挙げられる。
1つは光増感化合物が吸着した電子輸送性材料で構成される電子輸送層の上に、先に前記第一電極の電子輸送層と対峙する第二電極(対極とも言う)を貼り合わせ、その隙間に液状の電荷移動層を挟み込む方法、もう一つは、光増感化合物が吸着したで電子輸送性材料で構成される電子輸送層の上に直接電荷移動層を付与する方法である。
後者の場合、対極はその後新たに付与することになる。
<Second electrode>
In the present invention, there are roughly two methods for forming the charge transfer layer.
One is pasting a second electrode (also called a counter electrode) opposite to the electron transport layer of the first electrode on the electron transport layer composed of an electron transport material adsorbed with a photosensitizing compound, A method in which a liquid charge transfer layer is sandwiched between the gaps, and the other is a method in which a charge transfer layer is provided directly on an electron transport layer composed of an electron transport material after adsorbing a photosensitizing compound.
In the latter case, the counter electrode is newly added thereafter.

前者の場合、電荷移動層の挟み込み方法として、浸漬等による毛管現象を利用する常圧プロセスと常圧より低い圧力にして気相を液相に置換する真空プロセスが挙げられる。後者の場合、湿式の電荷移動層においては未乾燥のまま対極を付与し、エッジ部の液漏洩防止を施す必要がある。また、ゲル電解液の場合においては、湿式で塗布して重合等の方法により固体化する方法もある。その場合、乾燥、固定化した後に対極を付与してもよい。
電解液の他、有機ホール輸送材料の溶解液やゲル電解質を付与する方法としては、電子輸送層や光増感化合物の付与と同様に、浸漬法、ローラ法、ディップ法、エアーナイフ法、エクストルージョン法、スライドホッパー法、ワイヤーバー法、スピン法、スプレー法、キャスト法、各種印刷法等が挙げられる。
In the former case, examples of the method for sandwiching the charge transfer layer include a normal pressure process using a capillary phenomenon due to immersion and a vacuum process in which the gas phase is replaced with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure. In the latter case, in the wet charge transfer layer, it is necessary to provide a counter electrode without being dried to prevent liquid leakage at the edge portion. In the case of a gel electrolyte, there is a method in which it is applied in a wet manner and solidified by a method such as polymerization. In that case, you may provide a counter electrode after drying and fixing.
In addition to the electrolyte solution, the organic hole transport material solution and gel electrolyte can be applied in the same manner as the electron transport layer and the photosensitizing compound, as in the immersion method, roller method, dipping method, air knife method, and extensible method. Examples include a rouge method, a slide hopper method, a wire bar method, a spin method, a spray method, a casting method, and various printing methods.

対極は通常の導電性支持体と同様に導電性層を有する支持体を用いることもできるが、強度や密封性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はない。
対極に用いる材料の具体例としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム等の金属、炭素、ITO、FTO等の導電性金属酸化物等が挙げられる。
対極の厚さには特に制限はない。
As the counter electrode, a support having a conductive layer can be used as in the case of a normal conductive support. However, the support is not necessarily required in a configuration in which strength and sealability are sufficiently maintained.
Specific examples of the material used for the counter electrode include metals such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium, and indium, and conductive metal oxides such as carbon, ITO, and FTO.
There is no particular limitation on the thickness of the counter electrode.

電荷移動層に無機ホール輸送材料、有機ホール輸送材料を用いた場合、第二電極であるホール集電電極は、個体ホール輸送層形成後あるいは上述の金属酸化物の層上に新たに付与する。ホール集電電極は、通常前述の電子集電電極(第一電極)と同様のものを用いることができ、強度や密封性が充分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要ではない。ホール集電電極材料の具体例としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム等の金属、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ等の炭素系化合物、ITO、FTO等の導電性金属酸化物、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子が挙げられる。
ホール集電電極層の膜厚には特に制限はなく、また単独あるいは2種以上の混合で用いても構わない。ホール集電電極の塗設については、用いられる材料の種類やホール輸送層の種類により、適宜ホール輸送層上に塗布、ラミネート、蒸着、CVD、貼り合わせ等の手法により形成可能である。
When an inorganic hole transport material or an organic hole transport material is used for the charge transfer layer, the hole collecting electrode as the second electrode is newly applied after the formation of the solid hole transport layer or on the metal oxide layer. As the hole collecting electrode, the same one as the above-described electron collecting electrode (first electrode) can be usually used, and the support is not necessarily required in a configuration in which the strength and the sealing performance are sufficiently maintained. Specific examples of hole collecting electrode materials include metals such as platinum, gold, silver, copper, and aluminum, carbon compounds such as graphite, fullerene, and carbon nanotubes, conductive metal oxides such as ITO and FTO, polythiophene, and polyaniline. And conductive polymers such as
There is no restriction | limiting in particular in the film thickness of a hole current collection electrode layer, and you may use individually or in mixture of 2 or more types. The hole collecting electrode can be applied by a method such as coating, laminating, vapor deposition, CVD, and bonding on the hole transport layer as appropriate depending on the type of material used and the type of hole transport layer.

光電変換素子として動作するためには、電子集電電極とホール集電電極の少なくとも一方は実質的に透明でなければならない。
本発明の光電変換素子においては、電子集電電極側が透明であり、太陽光を電子集電電極側から入射させる方法が好ましい。この場合、ホール集電電極側には光を反射させる材料を使用することが好ましく、金属、導電性酸化物を蒸着したガラス、プラスチック、あるいは金属薄膜が好ましい。
また、太陽光の入射側に反射防止層を設けることも有効な手段である。
In order to operate as a photoelectric conversion element, at least one of the electron collector electrode and the hole collector electrode must be substantially transparent.
In the photoelectric conversion element of the present invention, a method in which the electron collecting electrode side is transparent and sunlight is incident from the electron collecting electrode side is preferable. In this case, it is preferable to use a material that reflects light on the side of the hole collecting electrode, and a metal, glass, plastic, or metal thin film on which a conductive oxide is deposited is preferable.
It is also effective to provide an antireflection layer on the sunlight incident side.

<用途>
本発明の光電変換素子は、太陽電池及び太陽電池を用いた電源装置に応用できる。
応用例としては、従来からの太陽電池やそれを用いた電源装置を利用している機器類であれば、いずれのものでも可能である。
例えば電子卓上計算機や腕時計用の太陽電池に用いてもよいが、本発明の光電変換素子を用いた太陽電池の特徴を活用する一例として、携帯電話、電子手帳、電子ペーパー等の電源装置が挙げられる。また充電式や乾電池式の電気器具の連続使用時間を長くするための補助電源として用いることもできる。
<Application>
The photoelectric conversion element of the present invention can be applied to a solar cell and a power supply device using the solar cell.
As an application example, any device using a conventional solar cell or a power supply device using the solar cell can be used.
For example, although it may be used for an electronic desk calculator or a solar cell for a wristwatch, examples of utilizing the characteristics of the solar cell using the photoelectric conversion element of the present invention include a power supply device such as a mobile phone, an electronic notebook, and electronic paper. It is done. It can also be used as an auxiliary power source for extending the continuous use time of a rechargeable or dry battery type electric appliance.

本発明は下記の(1)の光電変化素子に係るものであるが、次の(2)〜(7)をも実施の形態として含む。
(1)電子輸送層で被覆された第一電極と、前記第一電極の電子輸送層と対峙する第二電極からなる光電変換素子であって、前記電子輸送層を構成する電子輸送性材料に下記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体が吸着されてなることを特徴とする光電変換素子。
(一般式(1)中、Xは下記一般式Aで表される基を示し、
Arはチエニレン基又はフェニレン基を表し、
Yはカルボキシル基、下記構造式Cで表される基、下記構造式Dで表される基、又は下記構造式Eで表される基を示し、
nは1−3の整数を表す。nが複数の場合Arは同一であっても異なっていても良い。)
(2)前記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体が下記一般式(2)で表されるジケトピロロピロール誘導体であることを特徴とする(1)に記載の光電変換素子。
(一般式(2)中、Xは下記一般式Aで表される基を示し、
Yはカルボキシル基、下記構造式Cで表される基、下記構造式Dで表される基、又は下記構造式Eで表される基を示し、
nは1−3の整数を表す。)
(3)前記電子輸送性材料が、ナノ粒子からなるn型酸化物半導体であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の光電変換素子。
(4)前記酸化物半導体が、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、及び酸化ニオブよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする(3)に記載の光電変換素子。
(5)下記一般式(1)で表されることを特徴とするジケトピロロピロール誘導体。
(一般式(1)中、Xは下記一般式Aで表される基を示し、
Arはチエニレン基又はフェニレン基を表し、
Yはカルボキシル基、下記構造式Cで表される基、下記構造式Dで表される基、又は下記構造式Eで表される基を示し、
nは1−3の整数を表す。nが複数の場合Arは同一であっても異なっていても良い。)
(6)前記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体が下記一般式(2)で表されるジケトピロロピロール誘導体であることを特徴とする(5)に記載のジケトピロロピロール誘導体。
(一般式(2)中、Xは下記一般式Aで表される基を示し、
Yはカルボキシル基、下記構造式Cで表される基、下記構造式Dで表される基、又は下記構造式Eで表される基を示し、
nは1−3の整数を表す。)
(7)前記(5)又は(6)に記載のジケトピロロピロール誘導体を含むことを特徴とする光増感色素。
The present invention relates to the following photoelectric conversion element (1), and includes the following (2) to (7) as embodiments.
(1) A photoelectric conversion element comprising a first electrode coated with an electron transport layer and a second electrode facing the electron transport layer of the first electrode, wherein the electron transport material comprises the electron transport layer A photoelectric conversion element, wherein a diketopyrrolopyrrole derivative represented by the following general formula (1) is adsorbed.
(In general formula (1), X represents a group represented by the following general formula A,
Ar represents a thienylene group or a phenylene group,
Y represents a carboxyl group, a group represented by the following structural formula C, a group represented by the following structural formula D, or a group represented by the following structural formula E,
n represents an integer of 1-3. When n is plural, Ar may be the same or different. )
(2) The diketopyrrolopyrrole derivative represented by the general formula (1) is a diketopyrrolopyrrole derivative represented by the following general formula (2), wherein the photoelectric conversion element according to (1) .
(In the general formula (2), X represents a group represented by the following general formula A,
Y represents a carboxyl group, a group represented by the following structural formula C, a group represented by the following structural formula D, or a group represented by the following structural formula E,
n represents an integer of 1-3. )
(3) The photoelectric conversion element as described in (1) or (2), wherein the electron transporting material is an n-type oxide semiconductor composed of nanoparticles.
(4) The photoelectric conversion element according to (3), wherein the oxide semiconductor is at least one selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and niobium oxide.
(5) A diketopyrrolopyrrole derivative represented by the following general formula (1).
(In general formula (1), X represents a group represented by the following general formula A,
Ar represents a thienylene group or a phenylene group,
Y represents a carboxyl group, a group represented by the following structural formula C, a group represented by the following structural formula D, or a group represented by the following structural formula E,
n represents an integer of 1-3. When n is plural, Ar may be the same or different. )
(6) The diketopyrrolopyrrole derivative represented by the general formula (1) is a diketopyrrolopyrrole derivative represented by the following general formula (2): Pyrrole derivative.
(In the general formula (2), X represents a group represented by the following general formula A,
Y represents a carboxyl group, a group represented by the following structural formula C, a group represented by the following structural formula D, or a group represented by the following structural formula E,
n represents an integer of 1-3. )
(7) A photosensitizing dye comprising the diketopyrrolopyrrole derivative according to (5) or (6).

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to the following Example.

[実施例1−1]
<光増感化合物の合成>
(例示化合物D−14の合成)
下記構造式aで示されるジケトピロロピロール化合物(3.0g)、ジエチレングリコール2−ブロモエチルメチルエーテル(7.5g)、炭酸カリウム(3.0g)、をアセトン中(100ml)中、窒素気流下、還流攪拌した。
[Example 1-1]
<Synthesis of photosensitizing compound>
(Synthesis of Exemplified Compound D-14)
A diketopyrrolopyrrole compound (3.0 g) represented by the following structural formula a, diethylene glycol 2-bromoethyl methyl ether (7.5 g), potassium carbonate (3.0 g) in acetone (100 ml) under a nitrogen stream. And stirred at reflux.

4時間後、反応残渣をろ過し、ろ液を濃縮した。濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製(eluent:トルエン/メタノール=9/1)で精製し、下記構造式bで表わされる化合物bを5.1g得た。赤色アモルファス。m/z=593.64(M+H)。化合物bのIRスペクトルを図3に示す。
なお、構造式aで示されるジケトピロロピロール化合物は、journal of Organic Chemistry(2011),76(8),2426−2432に記載される方法により合成した。
After 4 hours, the reaction residue was filtered, and the filtrate was concentrated. The concentrate was purified by silica gel column chromatography (eluent: toluene / methanol = 9/1) to obtain 5.1 g of compound b represented by the following structural formula b. Red amorphous. m / z = 593.64 (M + H). The IR spectrum of compound b is shown in FIG.
The diketopyrrolopyrrole compound represented by the structural formula a was synthesized by the method described in journal of Organic Chemistry (2011), 76 (8), 2426-2432.

さらに、得られた化合物b(1.0g)、4−ヨード安息香酸(0.30g)、酢酸パラジウム(0.05g)、炭酸カリウム(0.2g)、ピバル酸(0.10g)をジメチルアセトアミド(20ml)中、窒素気流下、100℃で攪拌した。4時間後、反応液をメタノールに注ぎ込み、沈殿をろ取した。ろ取物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製(eluent:THF)、例示化合物D−14を0.25g得た。赤紫色固体。m/z=833.13(M+H)。例示化合物D−14のIRスペクトルを図4に示す。   Further, the obtained compound b (1.0 g), 4-iodobenzoic acid (0.30 g), palladium acetate (0.05 g), potassium carbonate (0.2 g), and pivalic acid (0.10 g) were converted to dimethylacetamide. (20 ml) was stirred at 100 ° C. under a nitrogen stream. After 4 hours, the reaction solution was poured into methanol, and the precipitate was collected by filtration. The filtered product was purified by silica gel column chromatography (eluent: THF) to obtain 0.25 g of Exemplified Compound D-14. Red purple solid. m / z = 833.13 (M + H). An IR spectrum of Exemplified Compound D-14 is shown in FIG.

[実施例2−1]
(酸化チタン半導体電極の作製)
チタニウムテトラ−n−プロポキシド2ml、酢酸4ml、イオン交換水1ml、2−プロパノール40mlを混合し、FTOコートガラス基板上にスピンコートし、室温で乾燥後、空気中450℃で30分間焼成した。再度同一溶液を用いて、得た電極上に膜厚100nmになるようにスピンコートで塗布し、空気中450℃で30分間焼成して緻密な電子輸送層を形成した。
[Example 2-1]
(Production of titanium oxide semiconductor electrode)
Titanium tetra-n-propoxide (2 ml), acetic acid (4 ml), ion exchange water (1 ml), and 2-propanol (40 ml) were mixed, spin-coated on an FTO-coated glass substrate, dried at room temperature, and baked at 450 ° C. for 30 minutes in air. Using the same solution again, it was applied on the obtained electrode by spin coating so as to have a film thickness of 100 nm, and baked in air at 450 ° C. for 30 minutes to form a dense electron transport layer.

酸化チタン(日本アエロジル社製P−25)3g、アセチルアセトン0.3gを水5.5g、エタノール1.2gと共にビーズミル処理を12時間施した。
得られた分散液に界面活性剤(和光純薬社製ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル)0.3g、ポリエチレングリコール(#20,000)1.2gを加えてペーストを作製した。
このペーストを、上記緻密な電子輸送層上に膜厚2μmになるように塗布し、室温で乾燥後、空気中500℃で30分間焼成し、多孔質状の電子輸送層を形成した。多孔質状電子輸送層の半導体微粒子の一次粒子径は21nmであった。
A bead mill treatment was performed for 12 hours with 3 g of titanium oxide (P-25 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and 0.3 g of acetylacetone together with 5.5 g of water and 1.2 g of ethanol.
A paste was prepared by adding 0.3 g of a surfactant (polyoxyethylene octylphenyl ether manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1.2 g of polyethylene glycol (# 20,000) to the obtained dispersion.
This paste was applied onto the dense electron transport layer so as to have a film thickness of 2 μm, dried at room temperature, and then baked in air at 500 ° C. for 30 minutes to form a porous electron transport layer. The primary particle diameter of the semiconductor fine particles of the porous electron transport layer was 21 nm.

(光増感化合物の吸着)
光増感化合物の吸着は超臨界流体吸着法で行なった。超臨界流体吸着法は図2に示すように圧力容器11に0.5mMに調整した例示化合物D−7のTHF溶液14を入れ、更に上記酸化チタン半導体電極13を架台12に酸化チタン面を溶液側に向けて設置し、COガスで圧力容器11内をパージした。更に超臨界状態になるよう温度・圧力を調整し、超臨界COを形成し、光増感化合物THF溶液14を圧力容器11内に拡散させ、その状態を10分間保持した。COを抜いて常圧に戻した後、圧力容器11から光増感化合物の吸着した電極を取り出した。
(Adsorption of photosensitized compounds)
Adsorption of photosensitized compounds was performed by supercritical fluid adsorption. In the supercritical fluid adsorption method, as shown in FIG. 2, a THF solution 14 of Exemplified Compound D-7 adjusted to 0.5 mM is placed in a pressure vessel 11, and the titanium oxide semiconductor electrode 13 is placed on a gantry 12 and the titanium oxide surface is a solution. The pressure vessel 11 was purged with CO 2 gas. Further, the temperature and pressure were adjusted so as to be in a supercritical state, supercritical CO 2 was formed, the photosensitized compound THF solution 14 was diffused into the pressure vessel 11, and the state was maintained for 10 minutes. After removing CO 2 and returning to normal pressure, the electrode on which the photosensitizing compound was adsorbed was taken out of the pressure vessel 11.

(光電変換素子の作製と評価)
電解液としては、ヨウ素0.05M、リチウムヨーダイド0.1M、1,3−ジメチル−2−イミダゾリニウムヨーダイド0.6M、t−ブチルピリジン0.05Mをアセトニトリル/バレロニトリル=17/3の混合液に溶解したものを使用した。対極にはFTO上に白金をスパッタリングしたものを使用した。厚さ30μmのスペーサーを両電極間に挟み込み、電解液を注入して光電変換素子を作製した。ここに、作用電極側からソーラーシミュレーター(AM1.5、100mW/cm2)から発生した疑似太陽光を照射して、25℃における光電変換素子特性を評価した。その結果、開放電圧0.56V、短絡電流密度9.6mA/cm2、形状因子0.57、変換効率3.06%と良好な値を示した。
(Production and evaluation of photoelectric conversion element)
As an electrolytic solution, iodine 0.05M, lithium iodide 0.1M, 1,3-dimethyl-2-imidazolinium iodide 0.6M, and t-butylpyridine 0.05M were acetonitrile / valeronitrile = 17/3. What was melt | dissolved in the liquid mixture of was used. As the counter electrode, platinum sputtered on FTO was used. A 30 μm thick spacer was sandwiched between both electrodes, and an electrolytic solution was injected to produce a photoelectric conversion element. This was irradiated with pseudo-sunlight generated from a solar simulator (AM1.5, 100 mW / cm 2 ) from the working electrode side, and the photoelectric conversion element characteristics at 25 ° C. were evaluated. As a result, an open circuit voltage of 0.56 V, a short circuit current density of 9.6 mA / cm 2 , a shape factor of 0.57, and a conversion efficiency of 3.06% were shown.

[実施例2−2]
例示化合物D−7を、例示化合物D−14に変更した以外は実施例2−1と同様にして光電変換素子を作製し、評価した。
[Example 2-2]
A photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that the exemplified compound D-7 was changed to the exemplified compound D-14.

[実施例2−3]
例示化合物D−7を、例示化合物D−9に変更した以外は実施例2−1と同様にして光電変換素子を作製し、評価した。
[Example 2-3]
A photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that the exemplified compound D-7 was changed to the exemplified compound D-9.

[実施例2−4]
例示化合物D−7を、例示化合物D−5に変更した以外は実施例2−1と同様にして光電変換素子を作製し、評価した。
[Example 2-4]
A photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that the exemplified compound D-7 was changed to the exemplified compound D-5.

[実施例2−5]
例示化合物D−7を、例示化合物D−8に変更した以外は実施例2−1と同様にして光電変換素子を作製し、評価した。
[Example 2-5]
A photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that the exemplified compound D-7 was changed to the exemplified compound D-8.

[実施例2−6]
例示化合物D−7を、例示化合物D−12に変更した以外は実施例2−1と同様にして光電変換素子を作製し、評価した。
[Example 2-6]
A photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that the exemplified compound D-7 was changed to the exemplified compound D-12.

[実施例2−7]
例示化合物D−7を、例示化合物D−13に変更した以外は実施例2−1と同様にして光電変換素子を作製し、評価した。
[Example 2-7]
A photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that the exemplified compound D-7 was changed to the exemplified compound D-13.

(比較例1)
実施例2−1において例示化合物D−7を下記の比較化合物1に変えた以外は実施例2−1と同様にして光電変換素子を作製し、評価した。
(Comparative Example 1)
A photoelectric conversion element was produced and evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that the exemplified compound D-7 was changed to the following comparative compound 1 in Example 2-1.

以上明らかなように、比較化合物1を超臨界流体吸着法で吸着させても超臨界CO2への溶解性が低く、高い変換効率は得られないが、本発明の光増感化合物は、超臨界流体吸着法プロセスに好適であり、また良好な変換効率を有していることがわかる。 As can be seen from the above, although the comparative compound 1 is adsorbed by the supercritical fluid adsorption method, its solubility in supercritical CO 2 is low and high conversion efficiency cannot be obtained. It can be seen that it is suitable for the critical fluid adsorption process and has good conversion efficiency.

1 基板
2 第1の電極
3 電子輸送層
4 光増感材料
5 電荷移動層
6 第2の電極
7 リードライン
8 リードライン
11 圧力容器
12 架台
13 酸化チタン半導体電極
14 光増感化合物THF溶液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 1st electrode 3 Electron transport layer 4 Photosensitizing material 5 Charge transfer layer 6 2nd electrode 7 Lead line 8 Lead line 11 Pressure vessel 12 Mount 13 Titanium oxide semiconductor electrode 14 Photosensitizing compound THF solution

特許第2664194号Japanese Patent No. 2664194 特開平11−86916号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-86916 特開平11−238925号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-238925 特許第5008034号Patent No. 5008034

Nature,Vol.353(1991) 737Nature, Vol. 353 (1991) 737 J.Am.Chem.Soc.,Vol.115(1993) 6382J. et al. Am. Chem. Soc. , Vol. 115 (1993) 6382 Chem.Lett.,753(1998)Chem. Lett. , 753 (1998) J.Phys.Chem.B,Vol.101,4490(1997)J. et al. Phys. Chem. B, Vol. 101, 4490 (1997) Chem.Commun.,569(2001)Chem. Commun. , 569 (2001) Chem.Commun.,252(2003)Chem. Commun. 252 (2003) J.Phys.Chem.,Vol.91,2342(1987)J. et al. Phys. Chem. , Vol. 91,342 (1987) Thin.Solid.Films.,Vol.257,144(1995)Thin. Solid. Films. , Vol. 257, 144 (1995) Chemical Communications (2012),48(87),10724−10726Chemical Communications (2012), 48 (87), 10724-10726.

Claims (7)

電子輸送層で被覆された第一電極と、前記第一電極の電子輸送層と対峙する第二電極からなる光電変換素子であって、前記電子輸送層を構成する電子輸送性材料に下記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体が吸着されてなることを特徴とする光電変換素子。
(一般式(1)中、Xは下記一般式Aで表される基を示し、 Yはカルボキシル基、下記構造式Cで表される基、下記構造式Dで表される基、又は下記構造式Eで表される基を示し、nは0−2、mは1−2の整数を表し、n+mは3を超えない。)
A photoelectric conversion element comprising a first electrode coated with an electron transport layer and a second electrode facing the electron transport layer of the first electrode, wherein the electron transport material constituting the electron transport layer has the following general formula: A photoelectric conversion element comprising a diketopyrrolopyrrole derivative represented by (1) adsorbed thereon.
(In general formula (1), X represents a group represented by the following general formula A, Y represents a carboxyl group, a group represented by the following structural formula C, a group represented by the following structural formula D, or the following structure A group represented by formula E, n represents 0-2, m represents an integer of 1-2 , and n + m does not exceed 3. )
前記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体が下記一般式(2)で表されるジケトピロロピロール誘導体であることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。
(一般式(2)中、Xは下記一般式Aで表される基を示し、
Yはカルボキシル基、下記構造式Cで表される基、下記構造式Dで表される基、又は下記構造式Eで表される基を示し、
nは1−2の整数を表す。)
2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the diketopyrrolopyrrole derivative represented by the general formula (1) is a diketopyrrolopyrrole derivative represented by the following general formula (2).
(In the general formula (2), X represents a group represented by the following general formula A,
Y represents a carboxyl group, a group represented by the following structural formula C, a group represented by the following structural formula D, or a group represented by the following structural formula E,
n represents an integer of 1-2 . )
前記電子輸送性材料が、ナノ粒子からなるn型酸化物半導体であることを特徴とする請求項1または2に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the electron transporting material is an n-type oxide semiconductor made of nanoparticles. 前記酸化物半導体が、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、及び酸化ニオブよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項3に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the oxide semiconductor is at least one selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and niobium oxide. 下記一般式(1)で表されることを特徴とするジケトピロロピロール誘導体。
(一般式(1)中、Xは下記一般式Aで表される基を示し、Yはカルボキシル基、下記構造式Cで表される基、下記構造式Dで表される基、又は下記構造式Eで表される基を示し、nは0−2、mは1−2の整数を表し、n+mは3を超えない。
A diketopyrrolopyrrole derivative represented by the following general formula (1):
(In general formula (1), X represents a group represented by the following general formula A, Y represents a carboxyl group, a group represented by the following structural formula C, a group represented by the following structural formula D, or the following structure. A group represented by formula E, n represents 0-2, m represents an integer of 1-2 , and n + m does not exceed 3.
前記一般式(1)で表されるジケトピロロピロール誘導体が下記一般式(2)で表されるジケトピロロピロール誘導体であることを特徴とする請求項5に記載のジケトピロロピロール誘導体。
(一般式(2)中、Xは下記一般式Aで表される基を示し、
Yはカルボキシル基、下記構造式Cで表される基、下記構造式Dで表される基、又は下記構造式Eで表される基を示し、
nは1−2の整数を表す。)
The diketopyrrolopyrrole derivative represented by the general formula (1) is a diketopyrrolopyrrole derivative represented by the following general formula (2).
(In the general formula (2), X represents a group represented by the following general formula A,
Y represents a carboxyl group, a group represented by the following structural formula C, a group represented by the following structural formula D, or a group represented by the following structural formula E,
n represents an integer of 1-2 . )
請求項5又は6に記載のジケトピロロピロール誘導体を含むことを特徴とする光増感色素。   A photosensitizing dye comprising the diketopyrrolopyrrole derivative according to claim 5 or 6.
JP2014187216A 2014-09-16 2014-09-16 Photoelectric conversion element, diketopyrrolopyrrole derivative, photosensitizing dye containing the diketopyrrolopyrrole derivative Active JP6432728B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014187216A JP6432728B2 (en) 2014-09-16 2014-09-16 Photoelectric conversion element, diketopyrrolopyrrole derivative, photosensitizing dye containing the diketopyrrolopyrrole derivative

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014187216A JP6432728B2 (en) 2014-09-16 2014-09-16 Photoelectric conversion element, diketopyrrolopyrrole derivative, photosensitizing dye containing the diketopyrrolopyrrole derivative

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016062938A JP2016062938A (en) 2016-04-25
JP6432728B2 true JP6432728B2 (en) 2018-12-05

Family

ID=55798152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014187216A Active JP6432728B2 (en) 2014-09-16 2014-09-16 Photoelectric conversion element, diketopyrrolopyrrole derivative, photosensitizing dye containing the diketopyrrolopyrrole derivative

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6432728B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6936856B2 (en) * 2017-06-12 2021-09-22 富士フイルム株式会社 Manufacturing method of curable composition, cured film, optical filter, solid-state image sensor, image display device, infrared sensor, dispersion aid, dispersion liquid and dispersion liquid
CN113755024B (en) * 2021-09-14 2023-05-26 河南科技大学 Pure organic photosensitive dye with stepped energy transfer structure, and preparation method and application thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4314782B2 (en) * 2002-05-27 2009-08-19 東洋インキ製造株式会社 Sensitizing dye for photoelectric conversion and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016062938A (en) 2016-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6405689B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell
JP6337561B2 (en) Perovskite solar cell
JP2021005723A (en) Photoelectric conversion element and solar cell
JP6206037B2 (en) Photoelectric conversion element
JP6447754B2 (en) Photoelectric conversion element
JP2016009737A (en) Method for manufacturing perovskite type solar battery
JP6252071B2 (en) Photoelectric conversion element
JP2015128136A (en) Dye-sensitized solar cell
JP2011065751A (en) Photoelectric conversion element
JP6579480B2 (en) Photoelectric conversion element and secondary battery
JP6340758B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion element
JP7069687B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell
JP6111552B2 (en) Photoelectric conversion element and method for manufacturing photoelectric conversion element
JP2013211149A (en) Photoelectric conversion element and process of manufacturing the same
JP6432728B2 (en) Photoelectric conversion element, diketopyrrolopyrrole derivative, photosensitizing dye containing the diketopyrrolopyrrole derivative
JP6217317B2 (en) Dye-sensitized solar cell
JP6850435B2 (en) Tertiary amine compounds, photoelectric conversion elements, and solar cells
JP2017011066A (en) Photoelectric conversion element
JP2017212368A (en) Hole transport material, photoelectric conversion element and solar cell
JP2017139376A (en) Photoelectric conversion element
JP6244777B2 (en) Method for producing interface complex type organic solar cell
JP2017098372A (en) Photoelectric conversion element and solar battery
JP2014007053A (en) Functional device and manufacturing method therefor
JP6899083B2 (en) Photoelectric conversion element and secondary battery
JP2011065852A (en) Photoelectric conversion element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170907

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180618

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180622

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180815

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181010

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181023

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6432728

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151