JPH1051049A - Method of controlling moving direction of electrons in photoenergy conversion system using coloring matter, and photoenergy convertor using the same - Google Patents

Method of controlling moving direction of electrons in photoenergy conversion system using coloring matter, and photoenergy convertor using the same

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JPH1051049A
JPH1051049A JP8207247A JP20724796A JPH1051049A JP H1051049 A JPH1051049 A JP H1051049A JP 8207247 A JP8207247 A JP 8207247A JP 20724796 A JP20724796 A JP 20724796A JP H1051049 A JPH1051049 A JP H1051049A
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JP
Japan
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dye
light energy
electrons
substrate
energy conversion
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JP8207247A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Hosono
英之 細野
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To dispense with the surface processing of an electrode, etc., and besides, control the moving direction of electrons by coloring matter alone. SOLUTION: Coloring matter S which absorbs photoenergy and discharges and absorbs electrons is fixed to a substrate 10 which performs the transfer of the coloring matter S and electrons, and the coloring matter is irradiated with photoenergy to induce the motion of electrons in desired direction. In this case, the moving direction of the electrons is controlled by changing the number of carbons of an alkyl group 20 to be coupled with the coloring matter S.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポルフィリン誘導
体等の色素を用いた光エネルギー変換系における電子の
移動方向の制御方法およびこれを用いた光エネルギー変
換装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling the moving direction of electrons in a light energy conversion system using a dye such as a porphyrin derivative, and a light energy conversion device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、電極表面に色素を固定化して
光電変換を行う光エネルギー変換系の研究が多く行われ
ている。このような光エネルギー変換系において、光を
吸収した色素が電極に電子を注入するような場合には、
アノード電流が発生し、逆に光を吸収した色素が電極か
ら電子を奪い取るような場合には、カソード電流が発生
する。
2. Description of the Related Art Conventionally, many studies have been made on a light energy conversion system that performs photoelectric conversion by immobilizing a dye on an electrode surface. In such a light energy conversion system, when the dye that has absorbed light injects electrons into the electrode,
When an anodic current is generated and, on the contrary, the dye that has absorbed light robbs electrons from the electrode, a cathodic current is generated.

【0003】この発生する光電流の向きを制御する方法
として、図7に示すように、光エネルギーを吸収して電
子を放出するような色素Sとその電子を受け取る役割を
する電子メディエータMを結合させた化合物を用い、そ
の分子の向きを電極表面で制御して光電流の向きを制御
する方法が知られている(M.Fujihira et.al.Thin Soli
d Films,132(1985)77 )。
As a method for controlling the direction of the generated photocurrent, as shown in FIG. 7, a dye S which absorbs light energy and emits electrons is combined with an electron mediator M which plays a role of receiving the electrons. A method of controlling the direction of photocurrent by controlling the direction of the molecule on the electrode surface by using a compound that has been made to react (M. Fujihira et. Al. Thin Soli) is known.
d Films, 132 (1985) 77).

【0004】色素Sから電子メディエータMへの電子移
動が駆動力となり電流が発生するので、光電流の向きは
電子メディエータMから色素Sの向きに流れることにな
る。すなわち、色素Sが電極基板1の表面に接触してい
る場合にはカソード電流(図7(a))が流れ、反対に
電子メディエータMが電極基板1の表面に接触している
場合には、アノード電流(図7(b))が流れることに
なる。この場合の分子の向きを制御する方法としては、
LB法を用いるのが一般的である。
[0004] Since the electron transfer from the dye S to the electron mediator M becomes a driving force to generate a current, the direction of the photocurrent flows from the electron mediator M to the dye S. That is, when the dye S is in contact with the surface of the electrode substrate 1, a cathode current (FIG. 7A) flows, and when the electron mediator M is in contact with the surface of the electrode substrate 1, An anode current (FIG. 7B) flows. As a method of controlling the orientation of the molecule in this case,
Generally, the LB method is used.

【0005】しかし、LB法だけでは分子の向きを意図
した方向に配向させることが困難である。その理由とし
て、電極表面の環境の影響がある。例えば、電極表面が
親水性の場合には、LB法を用いて累積させようとする
分子の疎水性が強い部分を電極表面側に配向させること
は困難である。この場合には、電極表面に疎水化処理を
施し、電極表面を疎水性とする必要がある。
However, it is difficult to orient the molecules in the intended direction only by the LB method. The reason is the influence of the environment on the electrode surface. For example, in the case where the electrode surface is hydrophilic, it is difficult to orient the molecules having high hydrophobicity to be accumulated toward the electrode surface side by using the LB method. In this case, it is necessary to perform a hydrophobic treatment on the electrode surface to make the electrode surface hydrophobic.

【0006】このように、光電流の向き(電子の移動方
向)を制御しようとした場合、LB法と電極表面の処理
とを組み合わせる必要があった。また、色素と電子メデ
ィエ一タを結合させた分子を用いなければならず、色素
単独で光電流の向きを制御することができなかった。
As described above, when trying to control the direction of the photocurrent (the moving direction of the electrons), it was necessary to combine the LB method with the treatment of the electrode surface. Further, a molecule in which a dye and an electron mediator are bonded must be used, and the direction of the photocurrent cannot be controlled by the dye alone.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術においては、色素を用いた光エネルギー変換系に
おける電子の移動方向(光電流の向き)を制御しようと
した場合、LB法と電極表面処理とを組み合わせる必要
があり、また、色素と電子メディエ一タを結合させた分
子を用いなければならなかった。
As described above, in the prior art, when the direction of movement of electrons (direction of photocurrent) in a light energy conversion system using a dye is controlled, the LB method and the electrode are used. It had to be combined with a surface treatment, and a molecule in which a dye and an electron mediator were combined had to be used.

【0008】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、電極等の表面処理を必要とせず、かつ色
素単独で電子の移動方向を制御することのできる色素を
用いた光エネルギー変換系における電子の移動方向の制
御方法およびこれを用いた光エネルギー変換装置を提供
しようとするものである。
The present invention has been made in view of such a conventional situation, and does not require a surface treatment of an electrode or the like, and uses a dye capable of controlling a moving direction of electrons by a dye alone. It is an object of the present invention to provide a method for controlling the moving direction of electrons in a conversion system and a light energy conversion device using the method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、光エ
ネルギーを吸収して電子を放出および吸収する色素を、
当該色素と電子の授受を行う基体に固定化し、前記色素
に光エネルギーを照射して所望の移動方向に電子の移動
を生じさせるに際し、電子の前記移動方向を、前記色素
に結合させるアルキル基の炭素数を変化させることによ
って制御することを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, a dye that absorbs light energy to emit and absorb electrons is provided.
The dye is immobilized on a substrate that exchanges electrons with the dye, and when the dye is irradiated with light energy to cause the electron to move in a desired moving direction, the electron moving direction is changed to an alkyl group to be bonded to the dye. It is characterized in that it is controlled by changing the number of carbon atoms.

【0010】請求項2の発明は、光エネルギーを吸収し
て電子を放出および吸収する色素を、所定方向に揃えて
基体に固定化し、前記色素に光エネルギーを照射して所
望の移動方向に電子の移動を生じさせるに際し、前記色
素に結合させるアルキル基の炭素数を変化させることに
よって、前記色素の前記基体に固定化される方向を制御
することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, a dye that absorbs light energy and emits and absorbs electrons is fixed to a substrate in a predetermined direction, and the dye is irradiated with light energy to emit electrons in a desired moving direction. In producing the transfer, the direction in which the dye is immobilized on the substrate is controlled by changing the carbon number of the alkyl group bonded to the dye.

【0011】請求項3の発明は、前記色素として、ポル
フィリン誘導体、ルテニウムビピリジン錯体誘導体、ピ
レン誘導体、フタロシアニン誘導体、メロシアニン、メ
チレンブルー、チオニンのいずれかを用いることを特徴
とする。
The invention according to claim 3 is characterized in that any one of a porphyrin derivative, a ruthenium bipyridine complex derivative, a pyrene derivative, a phthalocyanine derivative, merocyanine, methylene blue, and thionin is used as the dye.

【0012】請求項4の発明は、前記色素として、アル
キルポルフィリンを用いることを特徴とする。
The invention of claim 4 is characterized in that an alkyl porphyrin is used as the dye.

【0013】請求項5の発明は、前記色素を、LB法に
より前記基体に固定化したことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is characterized in that the dye is immobilized on the substrate by an LB method.

【0014】請求項6の発明は、前記基体が、導電性基
板、若しくは、白金、二酸化ルテニウム、金、酸化錫、
パラジウムのいずれかからなる触媒を、少なくとも含む
ことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, the base is a conductive substrate or platinum, ruthenium dioxide, gold, tin oxide,
It is characterized by including at least a catalyst made of palladium.

【0015】請求項7の発明は、光エネルギーを吸収し
て電子を放出および吸収する色素を、所定方向に揃えて
基体に固定化し、前記色素に光エネルギーを照射して所
望の移動方向に電子の移動を生じさせる光エネルギー変
換装置であって、前記色素に結合させるアルキル基の炭
素数を変化させることによって、前記色素の前記基体に
固定化される方向を制御したことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, a dye that absorbs light energy and emits and absorbs electrons is fixed to a substrate in a predetermined direction, and the dye is irradiated with light energy to emit electrons in a desired moving direction. A light energy conversion device that causes the movement of the dye, wherein the direction in which the dye is fixed to the substrate is controlled by changing the number of carbon atoms of the alkyl group bonded to the dye.

【0016】請求項8の発明は、前記基体が導電性基板
であり、前記色素に光エネルギーを照射して所望の移動
方向に電子の移動を生じさせ、電流を発生させることを
特徴とする。
The invention according to claim 8 is characterized in that the substrate is a conductive substrate, and the dye is irradiated with light energy to cause electrons to move in a desired moving direction to generate a current.

【0017】請求項9の発明は、前記基体が触媒又は触
媒層が形成された基体であり、前記色素に光エネルギー
を照射して所望の移動方向に電子の移動を生じさせ、化
学反応を発生させることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, the substrate is a substrate on which a catalyst or a catalyst layer is formed, and the dye is irradiated with light energy to cause movement of electrons in a desired moving direction, thereby causing a chemical reaction. It is characterized by making it.

【0018】請求項10の発明は、前記触媒又は触媒層
が、白金、二酸化ルテニウム、金、酸化錫、パラジウム
のいずれかからなることを特徴とする。
The invention according to claim 10 is characterized in that the catalyst or the catalyst layer is made of any of platinum, ruthenium dioxide, gold, tin oxide and palladium.

【0019】請求項11の発明は、前記色素として、ポ
ルフィリン誘導体、ルテニウムビピリジン錯体誘導体、
ピレン誘導体、フタロシアニン誘導体、メロシアニン、
メチレンブルー、チオニンのいずれかを用いることを特
徴とする。
[0019] The invention of claim 11 is a method for producing a porphyrin derivative, a ruthenium bipyridine complex derivative,
Pyrene derivatives, phthalocyanine derivatives, merocyanines,
It is characterized by using either methylene blue or thionine.

【0020】請求項12の発明は、前記色素として、ア
ルキルポルフィリンを用いることを特徴とする。
A twelfth aspect of the present invention is characterized in that an alkylporphyrin is used as the dye.

【0021】請求項13の発明は、前記色素を、LB法
により前記基体に固定化したことを特徴とする。
[0021] The invention of claim 13 is characterized in that the dye is immobilized on the substrate by an LB method.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】本発明者等は、従来から色素を用いた光エ
ネルギー変換系について鋭意研究を重ねており、このよ
うな色素を用いた光エネルギー変換系において、色素に
アルキル基を結合させ、このアルキル基の炭素数を変化
させることによって電子の移動方向(電流の向き)を制
御できることを見出だした。
The present inventors have been intensively studying a light energy conversion system using a dye, and in the light energy conversion system using such a dye, an alkyl group is bonded to the dye, It was found that the direction of electron transfer (current direction) can be controlled by changing the carbon number of the group.

【0024】本発明は、かかる知見に基づくものであ
り、電子の移動方向を、色素に結合させるアルキル基の
炭素数を変化させることによって制御する。図1は、本
発明の原理を模式的に示すもので、同図においてSは色
素、10は基体としての基板、20はアルキル基を示し
ている。本発明では、色素Sに結合させるアルキル基2
0の炭素数を変化させることによって、基板10に色素
S側が向くように固定化されるか(図1(a))、基板
10にアルキル基20側が向くように固定化されるか
(図1(b))を制御する。
The present invention is based on this finding, and controls the direction of electron transfer by changing the number of carbon atoms of an alkyl group bonded to a dye. FIG. 1 schematically shows the principle of the present invention. In FIG. 1, S represents a dye, 10 represents a substrate as a substrate, and 20 represents an alkyl group. In the present invention, the alkyl group 2 bonded to the dye S
By changing the number of carbon atoms of 0, the dye S is immobilized on the substrate 10 so that the dye S side faces (FIG. 1A), or immobilized on the substrate 10 so that the alkyl group 20 side faces (FIG. 1). (B)) is controlled.

【0025】そして、図2に示すように、基板10が導
電性基板(電極)の場合、上記の制御を行うことによっ
て、図2に矢印で示すように、電子が基板10から色素
S側に移動する系(図2(a))、電子が色素S側から
基板10側に移動する系(図2(b))が構成される。
When the substrate 10 is a conductive substrate (electrode) as shown in FIG. 2, by performing the above control, electrons are transferred from the substrate 10 to the dye S side as shown by arrows in FIG. A moving system (FIG. 2A) and a system in which electrons move from the dye S side to the substrate 10 side (FIG. 2B) are configured.

【0026】上記色素としては、例えば、ポルフィリン
誘導体、ルテニウムビピリジン錯体誘導体、ピレン誘導
体、フタロシアニン誘導体、メロシアニン、メチレンブ
ルー、チオニン、アクリジンイエロウ、プロフラビン等
を好適に使用することができる。
As the above dyes, for example, porphyrin derivatives, ruthenium bipyridine complex derivatives, pyrene derivatives, phthalocyanine derivatives, merocyanine, methylene blue, thionin, acridine yellow, proflavine, and the like can be suitably used.

【0027】上記色素として、例えば、以下の式(1)
に示すようなアルキルポルフィリンを用いる場合、様々
な炭素鎖数(例えば、1から18)のアルキル基を結合
させたものを合成することができる。
As the dye, for example, the following formula (1)
When an alkyl porphyrin as shown in (1) is used, a product in which alkyl groups having various numbers of carbon chains (for example, 1 to 18) are bonded can be synthesized.

【0028】[0028]

【化1】 色素を固定化するための基体としては、例えば、光電変
換を行う場合、導電性を有する基板、例えば、金、銀、
銅、白金、鉄、アルミニウム、酸化錫、インジウム錫酸
化物等からなる導電性基板、あるいは透明なガラス基板
やシリカ基板のような非導電性基板上に金、銀、銅、白
金、鉄、アルミニウム、などを蒸着あるいはスパッタし
た導電性金属薄膜基板、あるいは透明なガラス基板上に
酸化錫やインジウム錫酸化物などを蒸着あるいはスパッ
タした透明導電性基板を好適に用いることができる。
Embedded image As a substrate for immobilizing the dye, for example, when performing photoelectric conversion, a conductive substrate, for example, gold, silver,
Gold, silver, copper, platinum, iron, aluminum on a conductive substrate made of copper, platinum, iron, aluminum, tin oxide, indium tin oxide, or a non-conductive substrate such as a transparent glass substrate or silica substrate A transparent metal substrate on which tin oxide or indium tin oxide is deposited or sputtered on a transparent glass substrate can be suitably used.

【0029】また、上記基体(基板)の表面に、色素を
固定化するための方法としては、ラングミュア・プロジ
ェット(LB)法を好適に用いることができる。これに
よって基体表面に色素のLB膜を形成する。
As a method for immobilizing a dye on the surface of the above-mentioned substrate (substrate), the Langmuir-Projet (LB) method can be suitably used. As a result, an LB film of the dye is formed on the surface of the substrate.

【0030】図3は、導電性基板10にLB法によって
色素Sの単分子膜を形成した色素修飾電極を作用電極に
用いた光電池の要部構成を模式的に示すものである。こ
の例の場合、アルキル基20の炭素数を変化させること
により、図中矢印で示す電流の向きをアノード電流(電
子が色素Sから電極に入り込む向き)あるいは、カソー
ド電流(電子が電極から色素Sへ移動する向き)に制御
できる。
FIG. 3 schematically shows a main structure of a photovoltaic cell in which a dye-modified electrode having a dye S monomolecular film formed on the conductive substrate 10 by the LB method is used as a working electrode. In the case of this example, by changing the number of carbon atoms of the alkyl group 20, the direction of the current indicated by the arrow in the drawing can be changed to the anode current (the direction in which electrons enter the electrode from the dye S) or the cathode current (the electron moves from the electrode to the dye S). Direction).

【0031】また、触媒を用いて有機物や水等の光分解
等の電子移動が関わる化学反応(光化学反応)を生じさ
せる場合は、基体としては、図4に示すように、白金、
二酸化ルテニウム、金、酸化錫、パラジウム等の触媒か
らなる触媒層30を形成した基板31、あるいは、図5
に示すように、導電性基板10と触媒40、あるいは図
6に示すように触媒粒子50そのものを用いることもで
きる。
When a chemical reaction (photochemical reaction) involving electron transfer such as photodecomposition of an organic substance or water is caused by using a catalyst, as a substrate, platinum, as shown in FIG.
FIG. 5 shows a substrate 31 on which a catalyst layer 30 made of a catalyst such as ruthenium dioxide, gold, tin oxide, or palladium is formed.
As shown in FIG. 6, the conductive substrate 10 and the catalyst 40, or as shown in FIG. 6, the catalyst particles 50 themselves can be used.

【0032】なお、有機物としては、有機酸(例えば、
ぎ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、アスコルビン酸、酪
酸等)化合物、アミン化合物(例えば、エチレンジアミ
ン4酢酸塩、エチレンジアミン、エチレンジアミン2プ
ロピオン酸塩、エチレンジアミン塩酸塩、トリエタノー
ルアミン、トリエチルアミン等)、硫黄化合物(硫化水
素、2−メルカプトエタノール、メルカプトコハク酸、
メルカプト酪酸等)を用いることができる。
As the organic substance, an organic acid (for example,
Formic acid, acetic acid, propionic acid, lactic acid, ascorbic acid, butyric acid, etc.) compounds, amine compounds (eg, ethylenediamine tetraacetate, ethylenediamine, ethylenediamine-2-propionate, ethylenediamine hydrochloride, triethanolamine, triethylamine, etc.), sulfur compounds (Hydrogen sulfide, 2-mercaptoethanol, mercaptosuccinic acid,
Mercaptobutyric acid) can be used.

【0033】[0033]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0034】(実施例1)前記した式(1)に示すよう
なアルキルポルフィリンを合成した。このポルフィリン
のアルキル基の炭素数が1、4、8、12、18のもの
を合成した。
Example 1 An alkylporphyrin represented by the above formula (1) was synthesized. The porphyrins having an alkyl group having 1, 4, 8, 12, or 18 carbon atoms were synthesized.

【0035】それぞれのポルフィリンの単分子膜をガラ
ス基板表面にインジウム錫酸化物を蒸着した導電性基板
上にLB法により形成させた。このLB膜修飾基板を作
用電極、対極に白金電極、参照電極に銀電極、電解質水
溶液に 0.1Mの過塩素酸ナトリウム水溶液を用いた3極
の光電池を作成した。この光電池の作用電極に光を照射
したところ、アルキルポルフィリンのアルキル基の炭素
数が1、4、8の場合にはカソード電流が発生した。
Each porphyrin monolayer was formed by a LB method on a conductive substrate having indium tin oxide deposited on a glass substrate surface. A three-electrode photovoltaic cell was prepared using this LB film-modified substrate as a working electrode, a platinum electrode as a counter electrode, a silver electrode as a reference electrode, and a 0.1 M aqueous sodium perchlorate solution as an aqueous electrolyte solution. When the working electrode of this photovoltaic cell was irradiated with light, when the carbon number of the alkyl group of the alkylporphyrin was 1, 4, or 8, a cathode current was generated.

【0036】一方、アルキルポルフィリンのアルキル基
の炭素数が12、18の場合にはアノード電流が発生し
た。このようにアルキル基の炭素数を変化させるだけ
で、発生する電流の向きを制御することができた。
On the other hand, when the alkyl group of the alkylporphyrin has 12 or 18 carbon atoms, an anodic current is generated. Thus, the direction of the generated current could be controlled only by changing the carbon number of the alkyl group.

【0037】(実施例2)前記した式(1)に示すよう
なアルキルポルフィリンを合成した。このポルフィリン
のアルキル基の炭素数が1、4、8、12、18のもの
を合成した。それぞれのポルフィリンの単分子膜をガラ
ス基板表面に白金触媒をスパッタした基板上にLB法に
より形成させた。このLB膜修飾白金触媒基板を、 0.1
Mのエチレンジアミン4酢酸・ナトリウム水溶液に浸漬
し光を照射した。
Example 2 An alkylporphyrin represented by the above formula (1) was synthesized. The porphyrins having an alkyl group having 1, 4, 8, 12, or 18 carbon atoms were synthesized. Each porphyrin monomolecular film was formed by the LB method on a substrate obtained by sputtering a platinum catalyst on the surface of a glass substrate. This LB film-modified platinum catalyst substrate was
M was immersed in an aqueous solution of ethylenediaminetetraacetic acid / sodium and irradiated with light.

【0038】その結果、アルキルポルフィリンのアルキ
ル基の炭素数が1、4、8の場合には水素は発生しなか
った。一方、アルキルポルフィリンのアルキル基の炭素
数が12、18の場合には水素が発生した。このように
アルキル基の炭素数を変化させるだけで、触媒への電子
の流れる向きを制御することができた。
As a result, when the number of carbon atoms of the alkyl group of the alkylporphyrin was 1, 4, or 8, no hydrogen was generated. On the other hand, when the alkyl group of the alkylporphyrin has 12 or 18 carbon atoms, hydrogen is generated. Thus, only by changing the carbon number of the alkyl group, the direction in which electrons flow to the catalyst could be controlled.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極等の表面処理を必要とせず、かつ色素単独で電子の
移動方向を制御することのできる色素を用いた光エネル
ギー変換系における電子の移動方向の制御方法およびこ
れを用いた光エネルギー変換装置を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention,
A method for controlling the direction of electron transfer in a light energy conversion system using a dye that does not require surface treatment of electrodes and the like, and that can control the direction of electron transfer with the dye alone, and a light energy conversion device using the same. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理を模式的に示す図。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the principle of the present invention.

【図2】本発明の原理を模式的に示す図。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the principle of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態を模式的に示す図。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態を模式的に示す図。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態を模式的に示す図。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態を模式的に示す図。FIG. 6 is a diagram schematically showing an embodiment of the present invention.

【図7】従来の技術を模式的に示す図。FIG. 7 is a diagram schematically showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

S……色素 10……基板 20……アルキル基 S: dye 10: substrate 20: alkyl group

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光エネルギーを吸収して電子を放出およ
び吸収する色素を、当該色素と電子の授受を行う基体に
固定化し、前記色素に光エネルギーを照射して所望の移
動方向に電子の移動を生じさせるに際し、 電子の前記移動方向を、前記色素に結合させるアルキル
基の炭素数を変化させることによって制御することを特
徴とする色素を用いた光エネルギー変換系における電子
の移動方向の制御方法。
1. A dye that absorbs light energy and emits and absorbs electrons is immobilized on a substrate that exchanges electrons with the dye, and the dye is irradiated with light energy to move electrons in a desired moving direction. The method of controlling the moving direction of electrons in a light energy conversion system using a dye, wherein the moving direction of electrons is controlled by changing the number of carbon atoms of an alkyl group bonded to the dye. .
【請求項2】 光エネルギーを吸収して電子を放出およ
び吸収する色素を、所定方向に揃えて基体に固定化し、
前記色素に光エネルギーを照射して所望の移動方向に電
子の移動を生じさせるに際し、 前記色素に結合させるアルキル基の炭素数を変化させる
ことによって、前記色素の前記基体に固定化される方向
を制御することを特徴とする色素を用いた光エネルギー
変換系における電子の移動方向の制御方法。
2. A dye that absorbs light energy and emits and absorbs electrons is fixed to a substrate in a predetermined direction,
When irradiating the dye with light energy to cause electron transfer in a desired movement direction, by changing the number of carbon atoms of an alkyl group bonded to the dye, the direction in which the dye is fixed to the substrate is changed. A method for controlling a moving direction of electrons in a light energy conversion system using a dye, characterized by controlling.
【請求項3】 前記色素として、ポルフィリン誘導体、
ルテニウムビピリジン錯体誘導体、ピレン誘導体、フタ
ロシアニン誘導体、メロシアニン、メチレンブルー、チ
オニンのいずれかを用いることを特徴とする請求項1又
は2記載の色素を用いた光エネルギー変換系における電
子の移動方向の制御方法。
3. A porphyrin derivative as the dye,
The method according to claim 1 or 2, wherein any one of a ruthenium bipyridine complex derivative, a pyrene derivative, a phthalocyanine derivative, merocyanine, methylene blue, and thionin is used.
【請求項4】 前記色素として、アルキルポルフィリン
を用いることを特徴とする請求項1又は2記載の色素を
用いた光エネルギー変換系における電子の移動方向の制
御方法。
4. The method for controlling the direction of electron transfer in a light energy conversion system using a dye according to claim 1, wherein an alkyl porphyrin is used as the dye.
【請求項5】 前記色素を、LB法により前記基体に固
定化したことを特徴とする請求項1又は2記載の色素を
用いた光エネルギー変換系における電子の移動方向の制
御方法。
5. The method according to claim 1, wherein the dye is fixed to the substrate by an LB method.
【請求項6】 前記基体が、導電性基板、若しくは、白
金、二酸化ルテニウム、金、酸化錫、パラジウムのいず
れかからなる触媒を、少なくとも含むことを特徴とする
請求項1又は2記載の色素を用いた光エネルギー変換系
における電子の移動方向の制御方法。
6. The dye according to claim 1, wherein the substrate comprises at least a conductive substrate or a catalyst comprising at least one of platinum, ruthenium dioxide, gold, tin oxide, and palladium. A method for controlling the moving direction of electrons in the light energy conversion system used.
【請求項7】 光エネルギーを吸収して電子を放出およ
び吸収する色素を、所定方向に揃えて基体に固定化し、
前記色素に光エネルギーを照射して所望の移動方向に電
子の移動を生じさせる光エネルギー変換装置であって、 前記色素に結合させるアルキル基の炭素数を変化させる
ことによって、前記色素の前記基体に固定化される方向
を制御したことを特徴とする光エネルギー変換装置。
7. A dye that absorbs light energy and emits and absorbs electrons is aligned in a predetermined direction and immobilized on a substrate.
A light energy conversion device that irradiates light energy to the dye to cause movement of electrons in a desired moving direction, wherein a carbon number of an alkyl group bonded to the dye is changed to provide the dye to the base. A light energy conversion device characterized in that the direction in which it is fixed is controlled.
【請求項8】 前記基体が導電性基板であり、前記色素
に光エネルギーを照射して所望の移動方向に電子の移動
を生じさせ、電流を発生させることを特徴とする請求項
7記載の光エネルギー変換装置。
8. The light according to claim 7, wherein the substrate is a conductive substrate, and the dye is irradiated with light energy to cause electrons to move in a desired moving direction to generate a current. Energy conversion device.
【請求項9】 前記基体が触媒又は触媒層が形成された
基体であり、前記色素に光エネルギーを照射して所望の
移動方向に電子の移動を生じさせ、化学反応を発生させ
ることを特徴とする請求項7記載の光エネルギー変換装
置。
9. The method according to claim 1, wherein the substrate is a substrate on which a catalyst or a catalyst layer is formed, and the dye is irradiated with light energy to cause movement of electrons in a desired movement direction, thereby causing a chemical reaction. The light energy conversion device according to claim 7, wherein
【請求項10】 前記触媒又は触媒層が、白金、二酸化
ルテニウム、金、酸化錫、パラジウムのいずれかからな
ることを特徴とする請求項9記載の光エネルギー変換装
置。
10. The light energy conversion device according to claim 9, wherein the catalyst or the catalyst layer is made of one of platinum, ruthenium dioxide, gold, tin oxide, and palladium.
【請求項11】 前記色素として、ポルフィリン誘導
体、ルテニウムビピリジン錯体誘導体、ピレン誘導体、
フタロシアニン誘導体、メロシアニン、メチレンブル
ー、チオニンのいずれかを用いることを特徴とする請求
項7記載の光エネルギー変換装置。
11. The pigment includes a porphyrin derivative, a ruthenium bipyridine complex derivative, a pyrene derivative,
The light energy conversion device according to claim 7, wherein any one of a phthalocyanine derivative, merocyanine, methylene blue, and thionin is used.
【請求項12】 前記色素として、アルキルポルフィリ
ンを用いることを特徴とする請求項7記載の光エネルギ
ー変換装置。
12. The light energy conversion device according to claim 7, wherein an alkylporphyrin is used as the dye.
【請求項13】 前記色素を、LB法により前記基体に
固定化したことを特徴とする請求項7記載の光エネルギ
ー変換装置。
13. The light energy conversion device according to claim 7, wherein the dye is fixed to the substrate by an LB method.
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WO2008004580A1 (en) 2006-07-05 2008-01-10 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Dye-sensitized solar cell

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