JPH11214730A - Photoelectric conversion element and opto-electric chemical battery - Google Patents

Photoelectric conversion element and opto-electric chemical battery

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JPH11214730A
JPH11214730A JP10219774A JP21977498A JPH11214730A JP H11214730 A JPH11214730 A JP H11214730A JP 10219774 A JP10219774 A JP 10219774A JP 21977498 A JP21977498 A JP 21977498A JP H11214730 A JPH11214730 A JP H11214730A
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represent
group
photoelectric conversion
atom
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Jiro Tsukahara
次郎 塚原
Tetsuya Watanabe
哲也 渡辺
Masaki Okazaki
正樹 岡崎
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    • Y02E10/549Organic PV cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a color element sensitizing optoelectric conversion element through the use of an organic color element by permitting the photosensitive layer of an optical conversion element having at least a conductive supporting body and a photosensitive layer to contain semiconductor fine grains which are sensitized by a polymethine color element expressed by a specified formula. SOLUTION: A photosensitive layer 3 of an optical conversion element, having at least a conductive supporting body 2 and the photosensitive layer 3, contains semiconductor fine grains sensitized by a polymethine color element expressed by a formula. Thus, a color element sensitizing optoelectric conversion element using an organic color element can be formed. In the formula, R1 and R5 represent hydrogen atoms and the like, R2 , R3 and R4 represent hydrogen atoms or a monohydric substituent, X11 and X12 respectively represents tellurium atoms of nitrogen atoms, n11 and n13 represent integers of 0-2, and n12 represents integer 1-6. Paired ions pai can be given to a compound expressed by the formula in accordance with the charge of ovrerall molecule. Thus, the infrared light of a wavelength not less than 800 nm, which is included, in sunlight, can be used by selecting the polymethine color element.

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】本発明は光電変換素子および
これを用いた電気化学電池に関し、詳しくは色素で増感
された半導体微粒子を用いた光電変換素子および電気化
学電池に関する。
The present invention relates to a photoelectric conversion element and an electrochemical cell using the same, and more particularly, to a photoelectric conversion element and an electrochemical cell using semiconductor fine particles sensitized with a dye.

【0002】[0002]

【従来の技術】光電変換素子は各種の光センサー、複写
機、光発電装置に用いられている。光電変換素子には金
属を用いたもの、半導体を用いたもの、有機顔料や色素
を用いたもの、あるいはこれらを組み合わせたものなど
の様々な方式が実用化されている。
2. Description of the Related Art Photoelectric conversion elements are used in various optical sensors, copying machines, and photovoltaic devices. Various types of photoelectric conversion elements have been put into practical use, such as those using metals, those using semiconductors, those using organic pigments and dyes, and those combining these.

【0003】米国特許4927721号、同46845
37号、同5084365号、同5350644号、同
5463057号、同5525440号の各明細書およ
び特開平7−249790号公報には、色素によって増
感された半導体微粒子を用いた光電変換素子(以後、色
素増感光電変換素子と略す)、もしくはこれを作成する
ための材料および製造技術が開示されている。この方式
の第一の利点は二酸化チタン等の安価な酸化物半導体を
高純度に精製することなく用いることができるため、比
較的安価な光電変換素子を提供できる点にある。第二の
利点は用いられる色素の吸収がブロードなため、可視光
線のほぼ全ての波長領域の光を電気に変換できることで
ある。これらの特徴は太陽エネルギーを電気に変換する
ことを目的とした光電変換素子(いわゆる太陽電池)に
応用する際に有利であることから、この方面への応用が
活発に検討されている。
[0003] US Patent Nos. 4,927,721 and 46,845
No. 37, No. 5,084,365, No. 5,350,644, No. 5,463,057, No. 5,525,440 and JP-A-7-249790 describe a photoelectric conversion element using semiconductor fine particles sensitized with a dye (hereinafter, referred to as a photoelectric conversion element). Dye-sensitized photoelectric conversion elements), or materials and manufacturing techniques for producing the same. The first advantage of this method is that an inexpensive oxide semiconductor such as titanium dioxide can be used without purification to a high degree of purity, so that a relatively inexpensive photoelectric conversion element can be provided. The second advantage is that since the absorption of the dye used is broad, light in almost all visible wavelength regions can be converted into electricity. Since these features are advantageous when applied to a photoelectric conversion element (so-called solar cell) for converting solar energy into electricity, application to this area is being actively studied.

【0004】しかしながら色素増感光電変換素子には改
良が求められる点が少なくとも2つ存在する。第一は増
感色素として高価なルテニウム錯体色素を用いることで
あり、第二は光電変換できる光が可視光もしくは800
nmよりも短波長の近赤外光に限られていることであ
る。800nmよりも長波長に感度を持つ光電変換素子
は、各種の分析機器に応用できる他、太陽電池の用途に
も有用である。太陽光には800nmより長波長の赤外
光も多く含まれており、このような低エネルギー光を電
気に変換することができれば、素子の変換効率を向上さ
せることが可能となる。
[0004] However, there are at least two points in the dye-sensitized photoelectric conversion element that require improvement. The first is to use an expensive ruthenium complex dye as the sensitizing dye, and the second is that the light that can be photoelectrically converted is visible light or 800 light.
That is, it is limited to near-infrared light having a wavelength shorter than nm. A photoelectric conversion element having sensitivity to wavelengths longer than 800 nm can be applied to various analytical instruments and is also useful for solar cells. Sunlight contains a lot of infrared light having a wavelength longer than 800 nm, and if such low-energy light can be converted into electricity, the conversion efficiency of the element can be improved.

【0005】このような理由から、安価な有機色素によ
って増感され、波長800nm以上の低エネルギー光も
電気に変換することのできる光電変換素子の開発が望ま
れていた。
[0005] For these reasons, development of a photoelectric conversion element sensitized by an inexpensive organic dye and capable of converting low-energy light having a wavelength of 800 nm or more into electricity has been desired.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的は
有機色素を用いた色素増感光電変換素子を提供すること
である。第二の目的は、波長800nm以上の低エネルギ
ー光を電気に変換できる色素増感光電変換素子を提供す
ることである。そして、第三の目的は、このような光電
変換素子を用い、変換効率の向上した光電気化学電池を
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide a dye-sensitized photoelectric conversion element using an organic dye. A second object is to provide a dye-sensitized photoelectric conversion element capable of converting low-energy light having a wavelength of 800 nm or more into electricity. A third object is to provide a photoelectrochemical cell using such a photoelectric conversion element and having improved conversion efficiency.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】研究の結果、下記の
(1)〜(7)が本発明の目的に適うことを突き止め
た。 (1)少なくとも導電性支持体および感光層を有する光
電変換素子であって、前記感光層が、ポリメチン色素に
よって増感された半導体微粒子を含有することを特徴と
する光電変換素子。 (2)ポリメチン色素が、下記一般式(1)で表される
上記(1)に記載の光電変換素子。
As a result of research, it has been found that the following (1) to (7) are suitable for the purpose of the present invention. (1) A photoelectric conversion element having at least a conductive support and a photosensitive layer, wherein the photosensitive layer contains semiconductor fine particles sensitized by a polymethine dye. (2) The photoelectric conversion device according to (1), wherein the polymethine dye is represented by the following general formula (1).

【0008】[0008]

【化4】 Embedded image

【0009】[一般式(1)中、R1およびR5は各々水
素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基または
複素環残基を表し、R2、R3およびR4は各々水素原子
または1価の置換基を表す。R1〜R5は互いに結合して
環を形成してもよい。X11およびX12は各々窒素原子、
酸素原子、硫黄原子、セレン原子またはテルル原子を表
す。n11およびn13は各々0〜2の整数を表し、n12
1〜6の整数を表す。一般式(1)で表される化合物は
分子全体の電荷に応じて対イオンを有してもよい。] (3)ポリメチン色素が、下記一般式(2)、(3)ま
たは(4)で表される上記(2)に記載の光電変換素
子。
[In the general formula (1), R 1 and R 5 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a heterocyclic residue, and R 2 , R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom or Represents a monovalent substituent. R 1 to R 5 may combine with each other to form a ring. X 11 and X 12 are each a nitrogen atom,
Represents an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom or a tellurium atom. n 11 and n 13 each represents an integer of 0 to 2, n 12 represents an integer of 1-6. The compound represented by the general formula (1) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. (3) The photoelectric conversion element according to (2), wherein the polymethine dye is represented by the following general formula (2), (3) or (4).

【0010】[0010]

【化5】 Embedded image

【0011】[一般式(2)中、R11、R12およびR13
は各々水素原子または1価の置換基を表す。R11〜R13
は互いに結合して環を形成してもよい。R14およびR15
は各々アルキル基を表す。A11およびA12は各々炭素原
子および窒素原子とともに3ないし9員環を形成するた
めの原子団を表し、n1は0〜4の整数を表す。一般式
(2)で表される化合物は分子全体の電荷に応じて対イ
オンを有してもよい。一般式(3)中、R21、R22およ
びR23は各々水素原子または1価の置換基を表す。R21
〜R23は互いに結合して環を形成してもよい。R24およ
びR25は各々アルキル基を表す。A21およびA22は各々
炭素原子および窒素原子とともに5ないし9員環を形成
するための原子団を表し、n2は0〜4の整数を表す。
一般式(3)で表される化合物は分子全体の電荷に応じ
て対イオンを有してもよい。一般式(4)中、R31、R
32およびR33は各々水素原子または1価の置換基を表
す。R31〜R33は互いに結合して環を形成してもよい。
31およびA32は各々炭素原子とともに3ないし9員環
を形成するための原子団を表し、n3は0〜4の整数を
表す。一般式(4)で表される化合物は分子全体の電荷
に応じて対イオンを有してもよい。] (4)ポリメチン色素が、下記一般式(5)で表される
上記(3)に記載の光電変換素子。
[In the general formula (2), R 11 , R 12 and R 13
Represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, respectively. R 11 to R 13
May combine with each other to form a ring. R 14 and R 15
Each represents an alkyl group. A 11 and A 12 each represent an atomic group for forming a 3- to 9-membered ring together with a carbon atom and a nitrogen atom, and n 1 represents an integer of 0 to 4. The compound represented by the general formula (2) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. In the general formula (3), R 21 , R 22 and R 23 each represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. R 21
To R 23 may combine with each other to form a ring. R 24 and R 25 each represent an alkyl group. A 21 and A 22 each represent an atomic group for forming a 5- to 9-membered ring together with a carbon atom and a nitrogen atom, and n 2 represents an integer of 0 to 4.
The compound represented by the general formula (3) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. In the general formula (4), R 31 and R
32 and R 33 each represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. R 31 to R 33 may combine with each other to form a ring.
A 31 and A 32 each represent an atomic group for forming a 3- to 9-membered ring together with carbon atoms, and n 3 represents an integer of 0 to 4. The compound represented by the general formula (4) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. (4) The photoelectric conversion element according to (3), wherein the polymethine dye is represented by the following general formula (5).

【0012】[0012]

【化6】 Embedded image

【0013】[一般式(5)中、R41およびR42は各々
水素原子または1価の置換基を表す。R43およびR44
各々アルキル基を表す。A41およびA42は各々炭素原子
および窒素原子とともに3ないし9員環を形成するため
の原子団を表す。一般式(5)で表される化合物は分子
全体の電荷に応じて対イオンを有していてもよい。] (5)A41で完成される複素環およびA42で完成される
複素環が、各々ベンゾチアゾリン、インドレニン、ナフ
トチアゾリンまたはベンゾインドレニンである上記
(4)に記載の光電変換素子。 (6)ポリメチン色素が少なくとも1つのカルボキシル
基を有する上記(2)〜(5)のいずれかに記載の光電
変換素子。 (7)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の光電変換
素子を有し、さらに少なくとも電荷移動層および対向電
極を有する光電気化学電池。
[In the general formula (5), R 41 and R 42 each represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. R 43 and R 44 each represent an alkyl group. A 41 and A 42 each represent an atomic group for forming a 3- to 9-membered ring together with a carbon atom and a nitrogen atom. The compound represented by the general formula (5) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. (5) The photoelectric conversion element according to the above (4), wherein the heterocycle completed by A 41 and the heterocycle completed by A 42 are each benzothiazoline, indolenine, naphthothiazoline or benzoindolenine. (6) The photoelectric conversion element according to any one of (2) to (5), wherein the polymethine dye has at least one carboxyl group. (7) A photoelectrochemical cell having the photoelectric conversion element according to any one of (1) to (6), and further having at least a charge transfer layer and a counter electrode.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光電変換素子は、導電性支持体上に感光層を有
するものであり、感光層にはポリメチン色素によって増
感された半導体微粒子が含有されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
The photoelectric conversion element of the present invention has a photosensitive layer on a conductive support, and the photosensitive layer contains semiconductor fine particles sensitized by a polymethine dye.

【0015】このように、ポリメチン色素を用いること
によって、変換効率に優れた色素増感光電変換素子を得
ることができる。また、ポリメチン色素を選択すること
によって、太陽光に含まれる800nm以上の長波長の赤
外光の利用も可能になり、低エネルギー光を電気に変換
できる。このため素子の変換効率が向上する。また、コ
スト面で有利である。
As described above, by using a polymethine dye, a dye-sensitized photoelectric conversion element having excellent conversion efficiency can be obtained. In addition, by selecting a polymethine dye, it becomes possible to use infrared light having a long wavelength of 800 nm or more contained in sunlight and convert low-energy light into electricity. For this reason, the conversion efficiency of the element is improved. It is also advantageous in terms of cost.

【0016】本発明に用いるポリメチン色素としては、
一般式(1)で表されるポリメチン色素が好ましい。一
般式(1)について説明すると、一般式(1)中、R1
およびR5は各々水素原子、アルキル基、アリール基ま
たは複素環残基を表し、R2、R3およびR4は各々水素
原子または1価の置換基を表す。R1〜R5は互いに結合
して環を形成してもよい。X11およびX12は各々窒素、
酸素、硫黄、セレンまたはテルルを表す。n11およびn
13は0〜2の整数を表し、n12は1〜6の整数を表す。
一般式(1)で表される化合物は分子全体の電荷に応じ
て対イオンを有してもよい。
The polymethine dye used in the present invention includes:
Polymethine dyes represented by the general formula (1) are preferred. To explain the general formula (1), in the general formula (1), R 1
And R 5 each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic residue, and R 2 , R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. R 1 to R 5 may combine with each other to form a ring. X 11 and X 12 are each nitrogen,
Represents oxygen, sulfur, selenium or tellurium. n 11 and n
13 represents an integer of 0 to 2, n 12 represents an integer of 1-6.
The compound represented by the general formula (1) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule.

【0017】一般式(1)で表されるポリメチン色素に
ついて詳しく説明する。
The polymethine dye represented by the general formula (1) will be described in detail.

【0018】一般式(1)においてR1、R5は水素原
子、アルキル基ないしアルケニル基(例えばメチル、エ
チル、プロピル、ブチル、イソブチル、n−ドデシル、
シクロヘキシル、ビニル、アリル、ベンジル等)、アリ
ール基(例えばフェニル、トリル、ナフチル等)、また
は複素環残基(例えばピリジル基、イミダゾリル基、フ
リル基、チエニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、
ベンズイミダゾリル基、キノリル基等)を表す。これら
は置換基を有してもよい。
In the general formula (1), R 1 and R 5 represent a hydrogen atom, an alkyl group or an alkenyl group (for example, methyl, ethyl, propyl, butyl, isobutyl, n-dodecyl,
A cyclohexyl, vinyl, allyl, benzyl, etc.), an aryl group (eg, phenyl, tolyl, naphthyl, etc.), or a heterocyclic residue (eg, pyridyl, imidazolyl, furyl, thienyl, oxazolyl, thiazolyl,
Benzimidazolyl group, quinolyl group, etc.). These may have a substituent.

【0019】置換基の例としてはアルキル基、アリール
基、複素環残基がまず挙げられ、具体例は前記のものと
同様であり、さらにはハロゲン原子(例えば、フッ素、
塩素、臭素)、アルコキシ基(例えばメトキシ、エトキ
シ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(例えばフ
ェノキシ等)、アルキルチオ基(例えばメチルチオ、エ
チルチオ等)、アリールチオ基(例えばフェニルチオ
等)、ヒドロキシ基および酸素陰イオン、ニトロ基、シ
アノ基、アミド基(例えばアセチルアミノ、ベンゾイル
アミノ等)、スルホンアミド基(例えばメタンスルホニ
ルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノ等)、ウレイド基
(例えば、3ーフェニルウレイド等)、ウレタン基(例
えばイソブトキシカルボニルアミノ、カルバモイルオキ
シ等)、エステル基(例えばアセトキシ、ベンゾイルオ
キシ、メトキシカルボニル、フェノキシカルボニル
等)、カルバモイル基(例えばN−メチルカルバモイ
ル、N,N−ジフェニルカルバモイル等)、スルファモ
イル基(例えばN−フェニルスルファモイル等)、アシ
ル基(例えばアセチル、ベンゾイル等)、アミノ基(ア
ミノ、メチルアミノ、アニリノ、ジフェニルアミノ
等)、スルホニル基(例えばメチルスルホニル等)、ホ
スホニル基およびそのエステル、ホスホニルオキシ基お
よびそのエステル、カルボキシル基、スルホ基等が挙げ
られる。置換基の炭素原子上にはさらに上記の置換基が
あっても良い。
Examples of the substituent include an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic residue. Specific examples are the same as those described above, and further, a halogen atom (for example, fluorine,
Chlorine, bromine), alkoxy groups (eg, methoxy, ethoxy, benzyloxy, etc.), aryloxy groups (eg, phenoxy, etc.), alkylthio groups (eg, methylthio, ethylthio, etc.), arylthio groups (eg, phenylthio, etc.), hydroxy groups and oxygen groups Ion, nitro group, cyano group, amide group (eg, acetylamino, benzoylamino, etc.), sulfonamide group (eg, methanesulfonylamino, benzenesulfonylamino, etc.), ureido group (eg, 3-phenylureido, etc.), urethane group ( For example, isobutoxycarbonylamino, carbamoyloxy, etc.), ester group (eg, acetoxy, benzoyloxy, methoxycarbonyl, phenoxycarbonyl, etc.), carbamoyl group (eg, N-methylcarbamoyl, N, N-diphenylca) Bamoyl, etc.), sulfamoyl group (eg, N-phenylsulfamoyl, etc.), acyl group (eg, acetyl, benzoyl, etc.), amino group (amino, methylamino, anilino, diphenylamino, etc.), sulfonyl group (eg, methylsulfonyl) , A phosphonyl group and its ester, a phosphonyloxy group and its ester, a carboxyl group, a sulfo group and the like. The above substituent may be further present on the carbon atom of the substituent.

【0020】R2〜R4は水素原子または1価の置換基を
表す。1価の置換基としては、R1、R5のところの置換
基と同様のものが挙げられる。R2〜R4はさらに置換基
を有していてもよい。R2〜R4としては水素原子、ハロ
ゲン原子、酸素陰イオン、置換もしくは無置換のアルキ
ル基が好ましい。
R 2 to R 4 represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. As the monovalent substituent, those similar to the substituents at R 1 and R 5 can be mentioned. R 2 to R 4 may further have a substituent. R 2 to R 4 are preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen anion, or a substituted or unsubstituted alkyl group.

【0021】X11およびX12は窒素、酸素、硫黄、セレ
ン、テルルを表す。n11およびn13は0〜2の整数を表
す。n12は0〜6の整数を表す。ただし化学的な制約か
らX11が酸素、硫黄、セレン、テルルの場合n11は0〜
1の整数を表す。n13についても同様である。メチン鎖
の長さは色素の吸収波長に関係し、n12の値が大きいほ
ど長波な光を吸収するので目的に応じて適宜調節され
る。
X 11 and X 12 represent nitrogen, oxygen, sulfur, selenium, tellurium. n 11 and n 13 represents an integer of 0 to 2. n 12 represents an integer of 0 to 6. However, when X 11 is oxygen, sulfur, selenium, tellurium, n 11 is 0 to 0 due to chemical restrictions.
Represents an integer of 1. The same is true for n 13. The length of the methine chain is related to the absorption wavelength of the dye is adjusted appropriately according to the purpose because it absorbs the long-wavelength light as the value of n 12 is large.

【0022】R1〜R5の中から選ばれた任意の組は互い
に結合して環を形成してもよい。例えばR1とR2、ある
いはR4とR5が結合して3〜9員の複素環を形成しても
よいし、R2とR3、あるいはR3とR4が結合して3〜8
員の芳香環、複素環、もしくは脂環式の環を形成しても
よく、さらにこれによって形成される環が互いに縮合し
ていてもよい。好ましい環としてはシクロブテン、シク
ロペンテン、シクロヘキセン、ベンゼン、デヒドロデカ
リン、ピリジン、ジヒドロピリジン、テトラヒドロピリ
ジン、フラン、ジヒドロフラン、チオフェン、ジヒドロ
チオフェン、ヘキサヒドロキノリン等が挙げられる。こ
れらすべての環はさらに3〜8員の芳香環、複素環、も
しくは脂環式の環が縮合していてもよい。例えばR1
2、あるいはR4とR5が結合して形成される環(縮合
環を含む)については後述の一般式(2)〜(4)のA
11、A12、A21、A22、A31、A32によって形成される
環と同様のものを挙げることができる。
Arbitrary groups selected from R 1 to R 5 may be bonded to each other to form a ring. For example, R 1 and R 2 , or R 4 and R 5 may combine to form a 3- to 9-membered heterocycle, or R 2 and R 3 , or R 3 and R 4 may combine to form a 3 to 9-membered heterocyclic ring. 8
It may form a membered aromatic, heterocyclic, or alicyclic ring, and the rings formed thereby may be fused together. Preferred rings include cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, benzene, dehydrodecalin, pyridine, dihydropyridine, tetrahydropyridine, furan, dihydrofuran, thiophene, dihydrothiophene, hexahydroquinoline and the like. All of these rings may be further fused with a 3- to 8-membered aromatic ring, heterocyclic ring or alicyclic ring. For example, for a ring (including a condensed ring) formed by bonding R 1 and R 2 or R 4 and R 5 , A 1 in the following general formulas (2) to (4)
11, A 12, A 21, A 22, A 31, can be the same as the ring formed by A 32.

【0023】一般式(1)で表される化合物が分子全体
として電荷を有する場合、電荷を中和するための対イオ
ンを有していてもよい。対イオンとしては特に制限はな
く有機、無機のいずれでもよい。代表的な例としてはハ
ロゲンイオン(フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオ
ン、沃素イオン)、水酸イオン、過塩素酸イオン、テト
ラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロりん酸イオ
ン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、メタンスル
ホン酸イオン、パラトルエンスルホン酸イオン、トリフ
ルオロメタンスルホン酸イオン等のアニオン、アルカリ
金属(リチウム、ナトリウム、カリウム等)、アルカリ
土類金属(マグネシウム、カルシウム等)、アンモニウ
ム、アルキルアンモニウム(例えばジエチルアンモニウ
ム、テトラブチルアンモニウム等)、ピリジニウム、ア
ルキルピリジニウム(例えばメチルピリジニウム)、グ
アニジニウム、テトラアルキルホスホニウム等のカチオ
ンが挙げられる。
When the compound represented by the general formula (1) has a charge as a whole molecule, it may have a counter ion for neutralizing the charge. The counter ion is not particularly limited and may be either organic or inorganic. Representative examples include halogen ions (fluorine ions, chloride ions, bromine ions, and iodine ions), hydroxide ions, perchlorate ions, tetrafluoroborate ions, hexafluorophosphate ions, acetate ions, and trifluoroacetate ions. Anions such as methanesulfonate ion, paratoluenesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, alkali metals (lithium, sodium, potassium, etc.), alkaline earth metals (magnesium, calcium, etc.), ammonium, alkylammonium (eg, diethyl Cations such as ammonium, tetrabutylammonium), pyridinium, alkylpyridinium (eg, methylpyridinium), guanidinium, and tetraalkylphosphonium.

【0024】一般式(1)で表される化合物は酸性基を
有する場合、半導体微粒子への吸着性に優れるため特に
好ましい。酸性基としては水−テトラヒドロフラン混合
溶媒(体積比50対50)中のpKaが10以下のもの
が好ましい。特に好ましくはカルボキシル基、スルホン
酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基、水酸基、リン酸
モノエステルおよびジエステル基等である。このうちカ
ルボキシル基が最も好ましい。これらの基はアルカリ金
属等と塩を形成したものであってもよい。また分子内塩
を形成していてもよい。
It is particularly preferable that the compound represented by the general formula (1) has an acidic group, since it has excellent adsorptivity to semiconductor fine particles. As the acidic group, those having a pKa of 10 or less in a mixed solvent of water and tetrahydrofuran (volume ratio of 50 to 50) are preferable. Particularly preferred are a carboxyl group, a sulfonic acid group, a sulfinic acid group, a phosphonic acid group, a hydroxyl group, a phosphoric acid monoester and a diester group. Of these, a carboxyl group is most preferred. These groups may form a salt with an alkali metal or the like. Further, an inner salt may be formed.

【0025】このようなポリメチン色素の具体例はM.Ok
awara,T.Kitao,T.Hirasima,M.Matuoka著Organic Colora
nts (Elsevier)等に詳しく記載されている。
A specific example of such a polymethine dye is M.Ok
Organic Colora by awara, T.Kitao, T.Hirasima, M.Matuoka
nts (Elsevier) and others.

【0026】本発明に用いるポリメチン色素は、さらに
好ましくは一般式(2)〜(4)で表される。
The polymethine dye used in the present invention is more preferably represented by the following general formulas (2) to (4).

【0027】一般式(2)で表されるポリメチン色素に
ついて詳しく説明する。一般式(2)においてR11、R
12およびR13は各々水素原子または1価の置換基を表
す。1価の置換基としてはアルキル基ないしアルケニル
基(例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、イソブ
チル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ビニル、アリ
ル、ベンジル等)、アリール基(例えばフェニル、トリ
ル、ナフチル等)、複素環残基(例えばピリジル基、イ
ミダゾリル基、フリル基、チエニル基、オキサゾリル
基、チアゾリル基、ベンズイミダゾリル基、キノリル基
等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素)、
アルコキシ基(例えばメトキシ、エトキシ、ベンジルオ
キシ等)、アリールオキシ基(例えばフェノキシ等)、
アルキルチオ基(例えばメチルチオ、エチルチオ等)、
アリールチオ基(例えばフェニルチオ等)、ヒドロキシ
基および酸素陰イオン、ニトロ基、シアノ基、アミド基
(例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、スル
ホンアミド基(例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼ
ンスルホニルアミノ等)、ウレイド基(例えば、3−フ
ェニルウレイド等)、ウレタン基(例えばイソブトキシ
カルボニルアミノ、カルバモイルオキシ等)、エステル
基(例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシ、メトキシカ
ルボニル、フェノキシカルボニル等)、カルバモイル基
(例えばN−メチルカルバモイル、N,N−ジフェニル
カルバモイル等)、スルファモイル基(例えばN−フェ
ニルスルファモイル等)、アシル基(例えばアセチル、
ベンゾイル等)、アミノ基(アミノ、メチルアミノ、ア
ニリノ、ジフェニルアミノ等)、スルホニル基(例えば
メチルスルホニル等)、ホスホニル基およびそのエステ
ル、ホスホニルオキシ基およびそのエステル、カルボキ
シル基、スルホ基等が挙げられる。置換基の炭素原子上
にはさらに上記の置換基があっても良い。
The polymethine dye represented by the general formula (2) will be described in detail. In the general formula (2), R 11 and R
12 and R 13 each represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. Examples of the monovalent substituent include an alkyl group or an alkenyl group (eg, methyl, ethyl, propyl, butyl, isobutyl, n-dodecyl, cyclohexyl, vinyl, allyl, benzyl, etc.), an aryl group (eg, phenyl, tolyl, naphthyl, etc.), A heterocyclic residue (for example, pyridyl group, imidazolyl group, furyl group, thienyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, benzimidazolyl group, quinolyl group, etc.), a halogen atom (for example, fluorine, chlorine, bromine),
An alkoxy group (eg, methoxy, ethoxy, benzyloxy, etc.), an aryloxy group (eg, phenoxy, etc.),
Alkylthio group (for example, methylthio, ethylthio, etc.),
Arylthio group (eg, phenylthio etc.), hydroxy group and oxygen anion, nitro group, cyano group, amide group (eg, acetylamino, benzoylamino etc.), sulfonamide group (eg, methanesulfonylamino, benzenesulfonylamino, etc.), ureido group (Eg, 3-phenylureido), urethane group (eg, isobutoxycarbonylamino, carbamoyloxy, etc.), ester group (eg, acetoxy, benzoyloxy, methoxycarbonyl, phenoxycarbonyl, etc.), carbamoyl group (eg, N-methylcarbamoyl, N, N-diphenylcarbamoyl, etc.), a sulfamoyl group (eg, N-phenylsulfamoyl), an acyl group (eg, acetyl,
Benzoyl), an amino group (amino, methylamino, anilino, diphenylamino, etc.), a sulfonyl group (eg, methylsulfonyl, etc.), a phosphonyl group and its ester, a phosphonyloxy group and its ester, a carboxyl group, a sulfo group and the like. Can be The above substituent may be further present on the carbon atom of the substituent.

【0028】R11〜R13で代表されるメチン鎖置換基は
互いに結合して3〜8員の単環もしくは多環性の芳香
環、複素環、もしくは脂環式の環を形成してもよい。好
ましい環としてはシクロブテン、シクロペンテン、シク
ロヘキセン、ベンゼン、デヒドロデカリン、ピリジン、
ジヒドロピリジン、テトラヒドロピリジン、フラン、ジ
ヒドロフラン、チオフェン、ジヒドロチオフェン、ヘキ
サヒドロキノリン等が挙げられる。これらすべての環は
さらに3〜8員の芳香環、複素環、もしくは脂環式の環
が縮合していてもよい。一般式(2)においてR14およ
びR15は総炭素数1〜12の置換もしくは無置換のアル
キル基を表す。アルキル基の例、置換基の例はR11〜R
13の説明で述べたことが当てはまる。
The methine chain substituents represented by R 11 to R 13 may be bonded to each other to form a 3- to 8-membered monocyclic or polycyclic aromatic, heterocyclic or alicyclic ring. Good. Preferred rings include cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, benzene, dehydrodecalin, pyridine,
Examples thereof include dihydropyridine, tetrahydropyridine, furan, dihydrofuran, thiophene, dihydrothiophene, and hexahydroquinoline. All of these rings may be further fused with a 3- to 8-membered aromatic ring, heterocyclic ring or alicyclic ring. In the general formula (2), R 14 and R 15 each represent a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Examples of the alkyl group and examples of the substituent are R 11 to R
The statements made in section 13 apply.

【0029】一般式(2)においてA11およびA12は各
々炭素原子、窒素原子とともに3〜9員の単環もしくは
縮合環を形成するための原子団を表す。原子団の中で環
を構成する原子としては炭素、窒素、酸素、硫黄、セレ
ン、テルルである。A11、あるいはA12で完成される複
素環としては、インドレニン、ベンゾインドレニン、ベ
ンゾイミダゾリン、ベンゾオキサゾリン、ベンゾチアゾ
リン、キノリン、ベンゾセレナゾリン、ベンゾテルラゾ
リン、ナフトオキサゾリン、ナフトチアゾリン等が挙げ
られる。これらは前述の置換基を有していてもよい。n
1は0〜4の整数を表す。メチン鎖の長さは色素の吸収
波長に関係し、n1の値が大きいほど長波な光を吸収す
るので目的に応じて適宜調節される。
In the general formula (2), A 11 and A 12 each represent an atomic group for forming a 3- to 9-membered monocyclic or condensed ring together with a carbon atom and a nitrogen atom. The atoms constituting the ring in the atomic group are carbon, nitrogen, oxygen, sulfur, selenium, and tellurium. Examples of the heterocycle completed by A 11 or A 12 include indolenine, benzoindolenine, benzimidazoline, benzoxazoline, benzothiazoline, quinoline, benzoselenazoline, benzotellrazoline, naphthoxazoline, naphthothiazoline and the like. . These may have the aforementioned substituents. n
1 represents an integer of 0 to 4. The length of the methine chain is related to the absorption wavelength of the dye is adjusted appropriately according to the purpose because it absorbs the long-wavelength light as the value of n 1 is larger.

【0030】一般式(2)で表される化合物は分子全体
の電荷に応じて対イオンを有してもよい。対イオンとし
ては特に制限はなく有機、無機のいずれでもよい。代表
的な例としてはハロゲンイオン(フッ素イオン、塩素イ
オン、臭素イオン、沃素イオン)、水酸イオン、過塩素
酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオ
ロりん酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオ
ン、メタンスルホン酸イオン、パラトルエンスルホン酸
イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン等のアニ
オン、アルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウム
等)、アルカり土類金属(マグネシウム、カルシウム
等)、アンモニウム、アルキルアンモニウム(例えばジ
エチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等)、
ピリジニウム、アルキルピリジニウム(例えばメチルピ
リジニウム)、グアニジニウム、テトラアルキルホスホ
ニウム等のカチオンが挙げられる。
The compound represented by the general formula (2) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. The counter ion is not particularly limited and may be either organic or inorganic. Representative examples include halogen ions (fluorine ions, chloride ions, bromine ions, and iodine ions), hydroxide ions, perchlorate ions, tetrafluoroborate ions, hexafluorophosphate ions, acetate ions, and trifluoroacetate ions. Anions such as methanesulfonic acid ion, paratoluenesulfonic acid ion, trifluoromethanesulfonic acid ion, alkali metals (lithium, sodium, potassium, etc.), alkaline earth metals (magnesium, calcium, etc.), ammonium, alkyl ammonium (for example, Diethylammonium, tetrabutylammonium, etc.),
Examples include cations such as pyridinium, alkylpyridinium (eg, methylpyridinium), guanidinium, and tetraalkylphosphonium.

【0031】一般式(2)で表される化合物は酸性基を
有する場合、半導体微粒子への吸着性に優れるため特に
好ましい。酸性基としては水−テトラヒドロフラン混合
溶媒(体積比50対50)中のpKaが10以下のもの
が好ましい。特に好ましくはカルボキシル基、スルホン
酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基、水酸基、リン酸
モノエステルおよびジエステル基等である。このうちカ
ルボキシル基が最も好ましい。これらの基はアルカリ金
属等と塩を形成したものであってもよい。また分子内塩
を形成していてもよい。
It is particularly preferable that the compound represented by the general formula (2) has an acidic group, since it has excellent adsorptivity to semiconductor fine particles. As the acidic group, those having a pKa of 10 or less in a mixed solvent of water and tetrahydrofuran (volume ratio of 50 to 50) are preferable. Particularly preferred are a carboxyl group, a sulfonic acid group, a sulfinic acid group, a phosphonic acid group, a hydroxyl group, a phosphoric acid monoester and a diester group. Of these, a carboxyl group is most preferred. These groups may form a salt with an alkali metal or the like. Further, an inner salt may be formed.

【0032】次に一般式(3)ついて説明する。一般式
(3)においてR21〜R23は一般式(2)におけるR11
と同義である。R24およびR25は一般式(2)のR14
同義である。A21およびA22は各々炭素原子、窒素原子
とともに5ないし9員の単環または縮合環を形成するた
めの原子団を表す。原子団の中で環を構成する原子とし
ては炭素、窒素、酸素、硫黄、セレン、テルルである。
21、あるいはA22で完成される複素環としてはジヒド
ロキノリン等が好ましい。これらは前述の置換基を有し
ていてもよい。n2は0〜4の整数を表す。一般式
(3)で表される化合物は分子全体の電荷に応じて前述
の対イオンを有してもよい。一般式(3)で表される化
合物も前述の酸性基を有するのが好ましく、酸性基とし
てはカルボキシル基が最も好ましい。
Next, the general formula (3) will be described. In the general formula (3), R 21 to R 23 represent R 11 in the general formula (2).
Is synonymous with R 24 and R 25 have the same meaning as R 14 in formula (2). A 21 and A 22 each represent an atomic group for forming a 5- to 9-membered monocyclic or fused ring together with a carbon atom and a nitrogen atom. The atoms constituting the ring in the atomic group are carbon, nitrogen, oxygen, sulfur, selenium, and tellurium.
As the heterocyclic ring completed by A 21 or A 22 , dihydroquinoline and the like are preferable. These may have the aforementioned substituents. n 2 represents an integer of 0-4. The compound represented by the general formula (3) may have the aforementioned counter ion depending on the charge of the whole molecule. The compound represented by the general formula (3) also preferably has the above-mentioned acidic group, and as the acidic group, a carboxyl group is most preferred.

【0033】次に一般式(4)ついて説明する。一般式
(4)においてR31〜R33は一般式(2)におけるR11
と同義である。A31およびA32は各々炭素原子とともに
3ないし9員の単環または縮合環を形成するための原子
団を表す。原子団の中で環を構成する原子としては炭
素、窒素、酸素、硫黄、セレン、テルルである。A31
あるいはA32で完成される複素環としては複素環の環状
ケトン(チオケトンも含む)が好ましく、ピリミジン、
ピリジン、ピラゾール等を複素環とするものが好まし
い。これらは前述の置換基を有していてもよい。n3
0〜4の整数を表す。なお、共役末端の酸性水酸基は解
離していてもよい。一般式(4)で表される化合物は分
子全体の電荷に応じて前述の対イオンを有してもよい。
一般式(4)で表される化合物も前述の酸性基を有する
のが好ましく、酸性基としてはカルボキシル基が最も好
ましい。
Next, the general formula (4) will be described. In the general formula (4), R 31 to R 33 represent R 11 in the general formula (2).
Is synonymous with A 31 and A 32 each represent an atomic group for forming a 3- to 9-membered monocyclic or fused ring together with carbon atoms. The atoms constituting the ring in the atomic group are carbon, nitrogen, oxygen, sulfur, selenium, and tellurium. A 31 ,
Alternatively, as the heterocyclic ring completed by A 32 , a heterocyclic cyclic ketone (including thioketone) is preferable, and pyrimidine,
Those having a heterocyclic ring such as pyridine and pyrazole are preferred. These may have the aforementioned substituents. n 3 represents an integer of 0-4. The acidic hydroxyl group at the conjugate end may be dissociated. The compound represented by the general formula (4) may have the aforementioned counter ion depending on the charge of the whole molecule.
The compound represented by the general formula (4) also preferably has the above-mentioned acidic group, and the acid group is most preferably a carboxyl group.

【0034】本発明において特に好ましい色素は、一般
式(5)で表される色素である。一般式(5)におい
て、R41、R42は一般式(2)のR11と同義である。R
43、R44は一般式(2)のR14と同義である。A41、A
42は一般式(2)のA11と同義である。A41、あるいは
42で完成される複素環としては、インドレニン、ベン
ゾチアゾリン、キノリン、ベンゾインドレニン、ナフト
チアゾリン等が好ましく、特にベンゾチアゾリン、イン
ドレニン、ナフトチアゾリン、ベンゾインドレニンが好
ましい。これらはA11と同様の置換基を有していてもよ
い。一般式(5)で表される化合物は分子全体の電荷に
応じて前述の対イオンを有してもよい。一般式(5)で
表される化合物も前述の酸性基を有するのが好ましく、
酸性基としてはカルボキシル基が最も好ましい。
In the present invention, a particularly preferred dye is a dye represented by formula (5). In the general formula (5), R 41 and R 42 have the same meaning as R 11 in the general formula (2). R
43 and R 44 have the same meaning as R 14 in formula (2). A 41 , A
42 has the same meaning as A 11 in formula (2). As the heterocycle completed by A 41 or A 42 , indolenine, benzothiazoline, quinoline, benzoindolenine, naphthothiazoline and the like are preferable, and benzothiazoline, indolenine, naphthothiazoline and benzoindolenine are particularly preferable. It may have the same substituents as A 11. The compound represented by the general formula (5) may have the aforementioned counter ion depending on the charge of the whole molecule. The compound represented by the general formula (5) also preferably has the above-mentioned acidic group,
A carboxyl group is most preferred as the acidic group.

【0035】以下に一般式(2)〜(4)で表されるポ
リメチン色素の好ましい具体例を示すが、本発明はこれ
らに限定されない。
Preferred specific examples of the polymethine dyes represented by formulas (2) to (4) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0036】[0036]

【化7】 Embedded image

【0037】[0037]

【化8】 Embedded image

【0038】[0038]

【化9】 Embedded image

【0039】[0039]

【化10】 Embedded image

【0040】[0040]

【化11】 Embedded image

【0041】[0041]

【化12】 Embedded image

【0042】[0042]

【化13】 Embedded image

【0043】[0043]

【化14】 Embedded image

【0044】[0044]

【化15】 Embedded image

【0045】[0045]

【化16】 Embedded image

【0046】[0046]

【化17】 Embedded image

【0047】[0047]

【化18】 Embedded image

【0048】本発明の一般式(2)〜(4)で表される
ポリメチン色素は、エフ・エム・ハーマー(F.M.Harme
r)著「ヘテロサイクリック・コンパウンズ−シアニン
・ダイズ・アンド・リレイテッド・コンパウンズ(Hete
rocyclic Compounds-Cyanine Dyes and Related Compou
nds )」、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ (John W
illey & Sons) 社、 ニューヨーク、ロンドン、199
4年刊、ディー・エム・スターマー(D.M.Sturmer) 著
「ヘテロサイクリック・コンパウンズ−スペシャル・ト
ピックス・イン・ヘテロサイクリック・ケミストリー(H
eterocyclic Compounds - Special Topics In Heterocy
clic Chemistry)」、第18章、第14節482項から
515項、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ(John Wi
lley & Sons)社、ニューヨーク、ロンドン、1977年
刊、「ロッズ・ケミストリー・オブ・カーボン・コンパ
ウンズ(Rodd's Chemistry of Carbon Compounds)」2nd
Edition Vol.4, PartB、第15章369項から422
項、エルセビア・サイエンス・パブリック・カンパニー
・インク(Eisevier Science Publishing Company Inc.)
社、ニューヨーク、1977年刊、英国特許第1077
611号などに記載の方法で合成することができる。
The polymethine dyes represented by formulas (2) to (4) of the present invention are FM Harme (FM Harme).
r), Heterocyclic Compounds-Cyanine Soybean and Related Compounds (Hete
rocyclic Compounds-Cyanine Dyes and Related Compou
nds) ", John Willy and Sons (John W
illey & Sons), New York, London, 199
Fourth year, DMSturmer, Heterocyclic Compounds-Special Topics in Heterocyclic Chemistry (H
eterocyclic Compounds-Special Topics In Heterocy
clic Chemistry ", Chapter 18, Sections 14, 482-515, John Wiley and Sons (John Wi
lley & Sons), New York, London, 1977, "Rodd's Chemistry of Carbon Compounds" 2nd
Edition Vol.4, PartB, Chapter 15, Chapters 369-422
Clause, Eisevier Science Publishing Company Inc.
Company, New York, 1977, UK Patent No. 1077
No. 611 or the like.

【0049】次に、本発明に用いられるポリメチン色素
の合成法を具体例を挙げて説明するが、本発明はこれら
に限定されない。
Next, the method for synthesizing the polymethine dye used in the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited thereto.

【0050】合成例1 例示化合物(10)の合成 下記の合成ルートにて本発明の例示化合物(10)を合
成した。
Synthesis Example 1 Synthesis of Exemplified Compound (10) The exemplified compound (10) of the present invention was synthesized by the following synthesis route.

【0051】[0051]

【化19】 Embedded image

【0052】化合物(A−1)3.9g、化合物(A−
2)0.57g、トルエン10ml、ブタノール30m
lを混合し、撹拌しながら4時間加熱還流した。溶媒を
減圧で留去し、イソプロピルアルコールとメタノールの
1対1(体積比)混合溶媒を10cc加え、5℃にて一
夜放置した。析出した結晶を濾取することにより、例示
化合物(10)0.3gを得た。
3.9 g of compound (A-1) and compound (A-
2) 0.57 g, toluene 10 ml, butanol 30 m
and heated to reflux for 4 hours with stirring. The solvent was distilled off under reduced pressure, 10 cc of a 1: 1 (volume ratio) mixed solvent of isopropyl alcohol and methanol was added, and the mixture was left at 5 ° C. overnight. The precipitated crystals were collected by filtration to obtain 0.3 g of Exemplified Compound (10).

【0053】次に本発明のポリメチン色素を応用した色
素増感光電変換素子、および光電気化学電池について詳
しく説明する。
Next, a dye-sensitized photoelectric conversion element to which the polymethine dye of the present invention is applied and a photoelectrochemical cell will be described in detail.

【0054】本発明において色素増感光電変換素子は導
電性支持体、および導電性支持体上に塗設されるポリメ
チン色素の吸着した半導体微粒子の層(感光層)よりな
る電極である。感光層は目的に応じて設計され単層構成
でも多層構成でもよい。一層の感光層中の色素は一種類
でも多種の混合でもよい。感光層に入射した光は色素を
励起する。励起色素はエネルギーの高い電子を有してお
り、この電子が色素から半導体微粒子の伝導帯に渡さ
れ、さらに拡散によって導電性支持体に到達する。この
時色素分子は酸化体となっているが、電極上の電子が外
部回路で仕事をしながら色素酸化体に戻るのが光電気化
学電池であり、色素増感光電変換素子はこの電池の負極
として働く。
In the present invention, the dye-sensitized photoelectric conversion element is an electrode comprising a conductive support and a layer (photosensitive layer) of semiconductor fine particles having a polymethine dye adsorbed thereon, which is coated on the conductive support. The photosensitive layer is designed according to the purpose and may have a single-layer structure or a multilayer structure. The dye in one photosensitive layer may be one kind or a mixture of many kinds. Light incident on the photosensitive layer excites the dye. The excited dye has high-energy electrons, which are transferred from the dye to the conduction band of the semiconductor fine particles and reach the conductive support by diffusion. At this time, the dye molecules are in an oxidized form, but the photoelectrochemical cell returns electrons to the oxidized form while the electrons on the electrodes work in an external circuit, and the dye-sensitized photoelectric conversion element is the negative electrode of this battery. Work as

【0055】以下、導電性支持体、および感光層につい
て詳しく説明する。
Hereinafter, the conductive support and the photosensitive layer will be described in detail.

【0056】導電性支持体は金属のように支持体そのも
のに導電性があるものか、または表面に導電剤層を有す
るガラスもしくはプラスチックの支持体である。後者の
場合好ましい導電剤としては金属(例えば白金、金、
銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム等)、炭
素、もしくは導電性の金属酸化物(インジウム−スズ複
合酸化物、酸化スズにフッ素をドープしたもの等)が挙
げられる。この場合の導電剤層の厚さは0.05〜10
μm であることが好ましい。
The conductive support is a support such as a metal which has conductivity, or a glass or plastic support having a conductive agent layer on the surface. In the latter case, a preferred conductive agent is a metal (eg, platinum, gold,
Silver, copper, aluminum, rhodium, indium, etc.), carbon, or a conductive metal oxide (indium-tin composite oxide, tin oxide doped with fluorine, or the like). In this case, the thickness of the conductive agent layer is 0.05 to 10
μm is preferred.

【0057】導電性支持体は表面抵抗が低いほどよい。
好ましい表面抵抗の範囲としては50Ω/cm2以下であ
り、さらに好ましくは10Ω/cm2以下である。この下限
に特に制限はないが、通常0.1Ω/cm2程度である。
The lower the surface resistance of the conductive support, the better.
The preferable range of the surface resistance is 50 Ω / cm 2 or less, and more preferably 10 Ω / cm 2 or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually about 0.1 Ω / cm 2 .

【0058】導電性支持体は実質的に透明であることが
好ましい。実質的に透明であるとは光の透過率が10%
以上であることを意味し、50%以上であることが好ま
しく、80%以上が特に好ましい。透明導電性支持体と
してはガラスもしくはプラスチックに導電性の金属酸化
物を塗設したものが好ましい。このときの導電性の金属
酸化物の塗布量はガラスもしくはプラスチックの支持体
1m2当たり0.1〜100g が好ましい。透明導電性支
持体を用いる場合、光は支持体側から入射させることが
好ましい。
Preferably, the conductive support is substantially transparent. Substantially transparent means that light transmittance is 10%
It means that it is at least 50%, preferably at least 50%, particularly preferably at least 80%. As the transparent conductive support, glass or plastic coated with a conductive metal oxide is preferable. The amount of the conductive metal oxide applied at this time is preferably 0.1 to 100 g per 1 m2 of a glass or plastic support. When a transparent conductive support is used, light is preferably incident from the support side.

【0059】感光層に用いられる半導体微粒子は金属の
カルコゲニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)
またはペロブスカイトの微粒子である。金属のカルコゲ
ニドとしては好ましくはチタン、スズ、亜鉛、タングス
テン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、イ
ンジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジ
ウム、ニオブ、もしくはタンタルの酸化物、硫化カドミ
ウム、セレン化カドミウム等が挙げられる。ペロブスカ
イトとしては好ましくはチタン酸ストロンチウム、チタ
ン酸カルシウム等が挙げられる。これらのうち酸化チタ
ン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステンが特に好ま
しい。
The semiconductor fine particles used in the photosensitive layer are metal chalcogenides (eg, oxides, sulfides, selenides, etc.).
Alternatively, it is fine particles of perovskite. The metal chalcogenide preferably includes titanium, tin, zinc, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, or tantalum oxide, cadmium sulfide, cadmium selenide, and the like. As the perovskite, strontium titanate, calcium titanate and the like are preferably mentioned. Among these, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide and tungsten oxide are particularly preferred.

【0060】これらの半導体微粒子の粒径は、投影面積
を円に換算したときの直径を用いた平均粒径で1次粒子
として0.001〜1μm 、分散物の平均粒径として
0.01〜100μm であることが好ましい。
The average particle size of these semiconductor fine particles is 0.001 to 1 μm as primary particles using the diameter when the projected area is converted into a circle, and 0.01 to 1 μm as the average particle size of the dispersion. Preferably it is 100 μm.

【0061】半導体微粒子を導電性支持体上に塗設する
方法としては、半導体微粒子の分散液またはコロイド溶
液を導電性支持体上に塗布する方法、半導体微粒子の前
駆体を導電性支持体上に塗布し空気中の水分によって加
水分解して半導体微粒子膜を得る方法などが挙げられ
る。半導体微粒子の分散液を作成する方法としては乳鉢
ですり潰す方法、ミルを使って粉砕しながら分散する方
法、あるいは半導体を合成する際に溶媒中で微粒子とし
て析出させそのまま使用する方法等が挙げられる。分散
媒としては水または各種の有機溶媒(例えばメタノー
ル、エタノール、ジクロロメタン、アセトン、アセトニ
トリル、酢酸エチル等)が挙げられる。分散の際、必要
に応じてポリマー、界面活性剤、酸、もしくはキレート
剤などを分散助剤として用いてもよい。
The method of coating the semiconductor fine particles on the conductive support includes a method of coating a dispersion or a colloidal solution of the semiconductor fine particles on the conductive support, and a method of coating the precursor of the semiconductor fine particles on the conductive support. A method of coating and hydrolyzing with water in the air to obtain a semiconductor fine particle film, and the like can be given. Examples of a method for preparing a dispersion of semiconductor fine particles include a method of grinding in a mortar, a method of dispersing while grinding using a mill, and a method of precipitating and using fine particles in a solvent when synthesizing a semiconductor. . Examples of the dispersion medium include water and various organic solvents (eg, methanol, ethanol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, ethyl acetate, etc.). At the time of dispersion, a polymer, a surfactant, an acid, a chelating agent, or the like may be used as a dispersing aid, if necessary.

【0062】半導体微粒子は多くの色素を吸着すること
ができるように表面積の大きいものが好ましい。例えば
半導体微粒子を支持体上に塗設した状態で、その表面積
が投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、
100倍以上であることがより好ましい。この上限には
特に制限はないが、通常5000倍程度である。
The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many dyes can be adsorbed. For example, in a state where the semiconductor fine particles are coated on the support, the surface area is preferably 10 times or more the projected area,
More preferably, it is 100 times or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually about 5000 times.

【0063】一般に、半導体微粒子の層の厚みが大きい
ほど単位面積当たりに担持できる色素の量が増えるため
光の吸収効率が高くなるが、発生した電子の拡散距離が
増すため電荷再結合によるロスも大きくなる。半導体微
粒子層(すなわち感光層)の好ましい厚みは素子の用途
によって異なるが、典型的には0.1〜100μm であ
る。光電気化学電池として用いる場合は1〜50μm で
あることが好ましく、3〜30μm であることがより好
ましい。半導体微粒子は支持体に塗布した後に粒子同士
を密着させるために100〜800℃の温度で10分〜
10時間焼成してもよい。
In general, as the thickness of the layer of semiconductor fine particles increases, the amount of dye that can be supported per unit area increases, so that the light absorption efficiency increases. However, the diffusion distance of generated electrons increases, and the loss due to charge recombination also increases. growing. The preferred thickness of the semiconductor fine particle layer (that is, the photosensitive layer) varies depending on the use of the device, but is typically 0.1 to 100 μm. When used as a photoelectrochemical cell, the thickness is preferably 1 to 50 μm, more preferably 3 to 30 μm. The semiconductor fine particles are applied at a temperature of 100 to 800 ° C. for 10 minutes to adhere the particles to each other after being applied to the support.
You may bake for 10 hours.

【0064】なお、半導体微粒子の支持体1m2当たりの
塗布量は0.5〜500g 、さらには5〜100g が好
ましい。
The coating amount of the semiconductor fine particles per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 to 500 g, more preferably 5 to 100 g.

【0065】本発明において、半導体微粒子はポリメチ
ン色素の吸着により増感されているが、半導体微粒子に
色素を吸着させるには色素溶液の中によく乾燥した半導
体微粒子を長時間浸漬する方法が一般的である。色素溶
液は必要に応じて50℃ないし100℃に加熱してもよ
い。色素の吸着は半導体微粒子の塗布前に行っても塗布
後に行ってもよい。また、半導体微粒子と色素を同時に
塗布して吸着させても良い。未吸着の色素は洗浄によっ
て除去する。塗布膜の焼成を行う場合は色素の吸着は焼
成後に行うことが好ましい。焼成後、塗布膜表面に水が
吸着する前にすばやく色素を吸着させるのが特に好まし
い。吸着する色素は1種類でもよいし、数種混合して用
いてもよい。混合する場合、本発明のポリメチン色素同
士を混合してもよいし、米国特許4927721号、同
4684537号、同5084365号、同53506
44号、同5463057号、同5525440号の各
明細書、および特開平7−249790号公報に記載の
錯体色素と本発明の色素を混合してもよい。用途が光電
気化学電池である場合、光電変換の波長域をできるだけ
広くするように混合する色素が選ばれる。
In the present invention, the semiconductor fine particles are sensitized by the adsorption of the polymethine dye. To adsorb the dye to the semiconductor fine particles, a method of immersing well-dried semiconductor fine particles in a dye solution for a long time is generally used. It is. The dye solution may be heated to 50 ° C to 100 ° C as needed. The dye may be adsorbed before or after the application of the semiconductor fine particles. Further, the semiconductor fine particles and the dye may be simultaneously applied and adsorbed. Unadsorbed dye is removed by washing. When baking the coating film, it is preferable that the dye is adsorbed after baking. It is particularly preferable that the dye is quickly adsorbed after the firing and before the water is adsorbed on the coating film surface. The dye to be adsorbed may be one kind or a mixture of several kinds. In the case of mixing, the polymethine dyes of the present invention may be mixed with each other, or may be mixed with US Pat. Nos. 4,927,721, 4,684,537, 5,084,365, and 53506.
No. 44, No. 5463057, No. 5525440 and the complex dye described in JP-A-7-249790 may be mixed with the dye of the present invention. When the application is a photoelectrochemical cell, a dye to be mixed is selected so as to widen the wavelength range of photoelectric conversion as much as possible.

【0066】色素の使用量は、全体で、支持体1m2当た
り0.01〜100mモルが好ましく、より好ましくは
0.1〜50mモル、特に好ましくは0.5〜10mモル
である。この場合、本発明のポリメチン色素の使用量は
5モル%以上とすることが好ましい。
The total amount of the dye used is preferably from 0.01 to 100 mmol, more preferably from 0.1 to 50 mmol, particularly preferably from 0.5 to 10 mmol, per 1 m 2 of the support. In this case, the amount of the polymethine dye of the present invention is preferably 5 mol% or more.

【0067】また、色素の半導体微粒子に対する吸着量
は半導体微粒子1g に対して0.001〜1mモルが好
ましく、より好ましくは0.1〜0.5mモルである。
The amount of the dye adsorbed on the semiconductor fine particles is preferably 0.001 to 1 mmol, more preferably 0.1 to 0.5 mmol, per 1 g of the semiconductor fine particles.

【0068】このような色素量とすることによって、半
導体における増感効果が十分に得られる。これに対し、
色素量が少ないと増感効果が不十分となり、色素量が多
すぎると、半導体に付着していない色素が浮遊し増感効
果を低減させる原因となる。
By using such a dye amount, a sufficient sensitizing effect in a semiconductor can be obtained. In contrast,
If the amount of the dye is small, the sensitizing effect becomes insufficient, and if the amount of the dye is too large, the dye not adhering to the semiconductor floats and causes a reduction in the sensitizing effect.

【0069】また、会合など色素同士の相互作用を低減
する目的で無色の化合物を共吸着させてもよい。共吸着
させる疎水性化合物としてはカルボキシル基を有するス
テロイド化合物(例えばコール酸)等が挙げられる。
A colorless compound may be co-adsorbed for the purpose of reducing the interaction between dyes such as association. Examples of the hydrophobic compound to be co-adsorbed include steroid compounds having a carboxyl group (for example, cholic acid).

【0070】色素を吸着した後にアミン類を用いて半導
体微粒子の表面を処理してもよい。好ましいアミン類と
してはピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ポリ
ビニルピリジン等が挙げられる。これらは液体の場合は
そのまま用いてもよいし有機溶媒に溶解して用いてもよ
い。
After the dye is adsorbed, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with amines. Preferred amines include pyridine, 4-tert-butylpyridine, polyvinylpyridine and the like. When these are liquid, they may be used as they are, or may be used by dissolving them in an organic solvent.

【0071】なお、本発明では、導電性支持体と感光層
との界面近傍において、導電剤と半導体微粒子とが相互
に拡散して混合していてもよい。
In the present invention, the conductive agent and the semiconductor fine particles may be mutually diffused and mixed in the vicinity of the interface between the conductive support and the photosensitive layer.

【0072】このようにして作成された色素増感光電変
換素子は各種のセンサーや光再生型の光電気化学電池に
応用することができる。光電気化学電池に応用する場
合、図1に示すように電荷移動層と対向電極が必要であ
る。
The dye-sensitized photoelectric conversion device thus prepared can be applied to various sensors and photoregeneration type photoelectrochemical cells. When applied to a photoelectrochemical cell, a charge transfer layer and a counter electrode are required as shown in FIG.

【0073】図1に示される光電気化学電池1は導電性
支持体2上に感光層3を有し、さらに感光層3上に電荷
移動層4と対向電極5が設けられたものである。
The photoelectrochemical cell 1 shown in FIG. 1 has a photosensitive layer 3 on a conductive support 2, and further has a charge transfer layer 4 and a counter electrode 5 provided on the photosensitive layer 3.

【0074】以下、電荷移動層と対向電極について詳し
く説明する。
Hereinafter, the charge transfer layer and the counter electrode will be described in detail.

【0075】電荷移動層は色素の酸化体に電子を補充す
る機能を有する層である。代表的な例としては酸化還元
対を有機溶媒に溶解した液体、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クスに含浸したいわゆる
ゲル電解質、酸化還元対を含有する溶融塩などが挙げら
れる。
The charge transfer layer is a layer having a function of replenishing the oxidized dye with electrons. Representative examples include a liquid in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, a so-called gel electrolyte in which a liquid in which a redox couple is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix, and a molten salt containing a redox couple.

【0076】酸化還元対としては、例えば沃素と沃化物
(例えば沃化リチウム、沃化テトラブチルアンモニウ
ム、沃化テトラプロピルアンモニウム等)の組み合わ
せ、アルキルビオローゲン(例えばメチルビオローゲン
クロリド、ヘキシルビオローゲンブロミド、ベンジルビ
オローゲンテトラフルオロボレート)とその還元体の組
み合わせ、ポリヒドロキシベンゼン類(例えばハイドロ
キノン、ナフトハイドロキノン等)とその酸化体の組み
合わせ、2価と3価の鉄錯体(例えば赤血塩と黄血塩)
の組み合わせ等が挙げられる。これらのうち沃素と沃化
物の組み合わせが好ましい。これらを溶かす有機溶媒と
しては非プロトン性の極性溶媒(例えばアセトニトリ
ル、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、1,3−ジ
メチルイミダゾリノン、3−メチルオキサゾリジノン
等)が好ましい。ゲル電解質のマトリクスに使用される
ポリマーとしては例えばポリアクリロニトリル、ポリビ
ニリデンフルオリド等が挙げられる。溶融塩としては例
えば沃化リチウムと他の少なくとも1種類のリチウム塩
(例えば酢酸リチウム、過塩素酸リチウム等)が挙げら
れ、これらにポリエチレンオキシド等のポリマーを混合
することにより、室温での流動性を高めてもよい。この
場合のポリマーの添加量は1〜50wt% である。
Examples of the redox couple include a combination of iodine and iodide (eg, lithium iodide, tetrabutylammonium iodide, tetrapropylammonium iodide, etc.), an alkyl viologen (eg, methyl viologen chloride, hexyl viologen bromide, benzyl viologen) Combination of tetrafluoroborate) and its reduced form, combination of polyhydroxybenzenes (eg, hydroquinone, naphthohydroquinone, etc.) and its oxidized form, divalent and trivalent iron complexes (eg, red blood salt and yellow blood salt)
And the like. Of these, a combination of iodine and iodide is preferred. As an organic solvent for dissolving them, aprotic polar solvents (for example, acetonitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, sulfolane, 1,3-dimethylimidazolinone, 3-methyloxazolidinone, etc.) are preferable. Examples of the polymer used for the matrix of the gel electrolyte include polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride. Examples of the molten salt include lithium iodide and at least one other lithium salt (eg, lithium acetate, lithium perchlorate, etc.). May be increased. In this case, the amount of the polymer added is 1 to 50% by weight.

【0077】酸化還元対は電子のキャリアになるのであ
る程度の濃度が必要である。液体あるいはゲル電解質と
して用いる場合の溶液中の好ましい濃度としては合計で
0.01モル/l以上であり、より好ましくは0.1モ
ル/l以上であり、特に好ましくは0.3モル/l以上
である。この場合の上限には特に制限はないが、通常5
モル/l程度である。
Since the redox couple becomes a carrier of electrons, a certain concentration is required. When used as a liquid or gel electrolyte, the total concentration in the solution is preferably at least 0.01 mol / l, more preferably at least 0.1 mol / l, particularly preferably at least 0.3 mol / l. It is. The upper limit in this case is not particularly limited, but is usually 5
It is about mol / l.

【0078】対向電極は光電気化学電池の正極として働
くものである。対向電極は通常前述の導電性支持体と同
義であるが、強度が十分に保たれるような構成では支持
体は必ずしも必要でない。ただし、支持体を有する方が
密閉性の点で有利である。
The counter electrode functions as a positive electrode of the photoelectrochemical cell. The counter electrode is usually synonymous with the above-mentioned conductive support, but the support is not necessarily required in a configuration in which the strength is sufficiently maintained. However, having a support is advantageous in terms of hermeticity.

【0079】感光層に光が到達するためには、前述の導
電性支持体と対向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。本発明の光電気化学電池において
は、導電性支持体が透明であって太陽光を支持体側から
入射させるのが好ましい。この場合対向電極は光を反射
する性質を有することがさらに好ましい。光電気化学電
池の対向電極としては金属もしくは導電性の酸化物を蒸
着したガラス、またはプラスチックが好ましく、白金を
蒸着したガラスが特に好ましい。
In order for light to reach the photosensitive layer, at least one of the above-described conductive support and the counter electrode must be substantially transparent. In the photoelectrochemical cell of the present invention, it is preferable that the conductive support is transparent and sunlight is incident from the support side. In this case, it is more preferable that the counter electrode has a property of reflecting light. As the counter electrode of the photoelectrochemical cell, glass or plastic on which metal or a conductive oxide is deposited is preferable, and glass on which platinum is deposited is particularly preferable.

【0080】光電気化学電池では構成物の蒸散を防止す
るために電池の側面をポリマーや接着剤等で密封するこ
とが好ましい。
In a photoelectrochemical cell, it is preferable to seal the side surface of the cell with a polymer, an adhesive or the like in order to prevent the components from evaporating.

【0081】このようにして得られる光電気化学電池の
特性は、AM1.5Gで100mW/cm2のとき、開放電圧
0.01〜3V、短絡電流密度0.001〜20mA/c
m2、形状因子0.1〜0.99、変換効率0.001〜
25%である。
The characteristics of the photoelectrochemical cell obtained as described above are as follows: when the AM 1.5 G is 100 mW / cm 2 , the open-circuit voltage is 0.01 to 3 V and the short-circuit current density is 0.001 to 20 mA / c.
m 2 , form factor 0.1 ~ 0.99, conversion efficiency 0.001 ~
25%.

【0082】[0082]

【実施例】以下に本発明の色素増感光電変換素子および
光電気化学電池の作成方法について実施例によって具体
的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
EXAMPLES Hereinafter, the method for producing the dye-sensitized photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell of the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

【0083】実施例1 二酸化チタン分散液の調製 内側をテフロンコーティングした内容積200mlのス
テンレス製ベッセルに二酸化チタン(日本アエロジル社
DegussaP−25)15g、水45g、分散剤
(アルドリッチ社製、TritonX−100)1g、
直径0.5mmのジルコニアビーズ(ニッカトー社製)
30gを入れ、サンドグラインダーミル(アイメックス
社製)を用いて1500rpmにて2時間分散した。分
散物からジルコニアビーズを濾過して除いた。この場合
の二酸化チタンの平均粒径は2.5μm であった。この
ときの粒径はMALVERN社製マスターサイザーにて
測定したものである。
Example 1 Preparation of Titanium Dioxide Dispersion 15 g of titanium dioxide (DegussaP-25, Nippon Aerosil Co., Ltd.), 45 g of water, and a dispersant (Triton X-100, manufactured by Aldrich Co., Ltd.) were placed in a 200 ml stainless steel vessel coated with Teflon on the inside. ) 1g,
Zirconia beads with a diameter of 0.5 mm (manufactured by Nikkato)
30 g was added and dispersed at 1500 rpm for 2 hours using a sand grinder mill (manufactured by Imex). The zirconia beads were removed from the dispersion by filtration. In this case, the average particle size of the titanium dioxide was 2.5 μm. The particle size at this time was measured with a master sizer manufactured by MALVERN.

【0084】光電変換素子の作成 フッ素をドープした酸化スズをコーティングした導電性
ガラス(旭硝子製 TCOガラスを20mm×20mm
の大きさに切断加工したもの)の導電面側にガラス棒を
用いて上記の分散液を塗布した。なお、導電性ガラスの
表面抵抗は約30Ω/cm2であった。
Preparation of Photoelectric Conversion Element Conductive glass coated with fluorine-doped tin oxide (TCO glass manufactured by Asahi Glass, 20 mm × 20 mm
The above dispersion was applied using a glass rod to the conductive surface side of the substrate (which had been cut to the size of). The surface resistance of the conductive glass was about 30 Ω / cm 2 .

【0085】この際導電面側の一部(端から3mm)に
粘着テープを張ってスペーサーとし、粘着テープが両端
に来るようにガラスを並べて一度に8枚ずつ塗布した。
塗布後、室温にて1日間風乾し、粘着テープを剥した
(粘着テープのついていた部分は光電変換測定の際、計
測器と電気的な接触をとるために利用される)。次に、
このガラスを電気炉(ヤマト科学製マッフル炉FP−3
2型)に入れ、450℃にて30分間焼成した。ガラス
を取り出し冷却した後、表1に示す本発明の色素のエタ
ノール溶液(3×10-4モル/l)に3時間浸漬した。
色素の染着したガラスを4−tert−ブチルピリジン
の10wt%エタノール溶液に30分間浸漬した後、エタ
ノールで洗浄し自然乾燥させた。このようにして得られ
る感光層の厚さは10μm であり、半導体微粒子の塗布
量は20g/m2とした。色素の塗布量は、色素の種類に応
じ、適宜0.1〜10mモル/m2の範囲から選択した。
At this time, an adhesive tape was stretched on a part (3 mm from the end) on the conductive surface side to form a spacer, and glass was lined up so that the adhesive tape came to both ends, and applied eight at a time.
After the application, it was air-dried at room temperature for one day, and the adhesive tape was peeled off (the part with the adhesive tape was used to make electrical contact with a measuring instrument during photoelectric conversion measurement). next,
This glass was placed in an electric furnace (Yamato Scientific Muffle Furnace FP-3).
(Type 2) and baked at 450 ° C. for 30 minutes. After the glass was taken out and cooled, it was immersed in an ethanol solution (3 × 10 −4 mol / l) of the dye of the present invention shown in Table 1 for 3 hours.
The glass on which the dye was dyed was immersed in a 10 wt% ethanol solution of 4-tert-butylpyridine for 30 minutes, washed with ethanol and air-dried. The thickness of the photosensitive layer thus obtained was 10 μm, and the coating amount of the semiconductor fine particles was 20 g / m 2 . The coating amount of the dye was appropriately selected from the range of 0.1 to 10 mmol / m 2 according to the type of the dye.

【0086】反射スペクトルの測定 上記の光電変換素子を積分球を装着した分光光度計(日
立製作所U−3500型)を用いて反射スペクトルを測
定した。表1には最も長波長側の吸収ピークにおける波
長と吸光度の値を示した。
Measurement of Reflection Spectrum A reflection spectrum of the above photoelectric conversion element was measured using a spectrophotometer (U-3500, manufactured by Hitachi, Ltd.) equipped with an integrating sphere. Table 1 shows the wavelength and the absorbance at the absorption peak on the longest wavelength side.

【0087】光電気化学電池の作成 図1の光電気化学電池の一態様として図2に示すような
光電気化学電池を作成した。図2の光電気化学電池10
は、ガラス支持体11上に導電剤層12を有する導電性
支持体上に感光層13を設けた構成の上記の光電変換素
子を用いたものであり、感光層13上に電荷移動層であ
る電解液層14を有し、さらに対向電極として白金蒸着
ガラス15を配置したものである。この作成において、
上記の光電変換素子をこれと同じ大きさの白金蒸着ガラ
スと重ねあわせた(図2、光電変換素子の未塗布部分を
白金蒸着ガラスに接触させないようにずらしてある)。
次に、両ガラスの隙間に毛細管現象を利用して電解液
(アセトニトリルとN−メチル−2−オキサゾリジノン
の体積比90対10の混合物を溶媒とした沃素0.05
モル/l、沃化リチウム0.5モル/lの溶液)を滲み
込ませた。
Preparation of Photoelectrochemical Cell As one embodiment of the photoelectrochemical cell of FIG. 1, a photoelectrochemical cell as shown in FIG. 2 was prepared. The photoelectrochemical cell 10 of FIG.
Uses the above-mentioned photoelectric conversion element having a configuration in which a photosensitive layer 13 is provided on a conductive support having a conductive agent layer 12 on a glass support 11, and is a charge transfer layer on the photosensitive layer 13. It has an electrolyte layer 14 and a platinum-deposited glass 15 as a counter electrode. In this creation,
The above-mentioned photoelectric conversion element was overlapped with platinum-deposited glass of the same size (FIG. 2, the uncoated portion of the photoelectric conversion element was shifted so as not to contact the platinum-deposited glass).
Next, an electrolytic solution (a mixture of acetonitrile and N-methyl-2-oxazolidinone at a volume ratio of 90:10, iodine 0.05
Mol / l, 0.5 mol / l of lithium iodide).

【0088】光電変換効率の測定 500Wのキセノンランプ(ウシオ製)の光をAM1.
5Gフィルター(Oriel社製)およびシャープカッ
トフィルター(KenkoL−42)を通すことにより
紫外線を含まない模擬太陽光を発生させた。この光の強
度は50mW/cm2であった。
Measurement of Photoelectric Conversion Efficiency The light of a 500 W xenon lamp (manufactured by Ushio) was applied to AM1.
Simulated sunlight containing no ultraviolet light was generated by passing through a 5G filter (manufactured by Oriel) and a sharp cut filter (Kenko L-42). The intensity of this light was 50 mW / cm 2 .

【0089】本発明の光電変換素子にこの光を照射し、
発生した電気を電流電圧測定装置(ケースレー238
型)にて測定した。これにより求められた光化学電池の
開放電圧、短絡電流、形状因子、および変換効率を表1
にまとめた。
This light is irradiated to the photoelectric conversion element of the present invention,
The generated electricity is measured by a current-voltage measuring device (Keithley 238).
(Type). Table 1 shows the open-circuit voltage, short-circuit current, form factor, and conversion efficiency of the photochemical cell obtained in this way.
Summarized in

【0090】[0090]

【表1】 [Table 1]

【0091】表1より明らかなように、いずれの色素で
も光電変換特性が認められる。また例示化合物12は吸
収極大が800nmを超えており、かつ光電変換特性が
認められる。さらに詳細に見ると、カルボキシル基を有
しない色素(例示化合物4、5)に比べてカルボキシル
基を有する色素(例示化合物6〜10、12、13)は
色素の染着生がすぐれ、その結果として光電変換効率が
高いことがわかる。また、一般式(5)に属する例示化
合物10が特に高い光電変換特性を示すことがわかる。
As is evident from Table 1, photoelectric conversion characteristics are observed for all the dyes. In addition, Exemplified Compound 12 has an absorption maximum exceeding 800 nm and has a photoelectric conversion characteristic. More specifically, dyes having a carboxyl group (exemplified compounds 6 to 10, 12, and 13) are more excellent in dyeing and dyeing than dyes having no carboxyl group (exemplified compounds 4 and 5). It can be seen that the photoelectric conversion efficiency is high. In addition, it can be seen that the exemplified compound 10 belonging to the general formula (5) exhibits particularly high photoelectric conversion characteristics.

【0092】[0092]

【発明の効果】本発明により有機色素を用いた色素増感
光電変換素子が提供されることが明らかとなった。ま
た、800nmよりも長波吸収の色素でも光電変換する
ことが確認された。従って、このような光電変換素子を
用いて光電気化学電池を構成することができた。
It has been clarified that the present invention provides a dye-sensitized photoelectric conversion element using an organic dye. In addition, it was confirmed that a dye having a longer wavelength absorption than 800 nm also performs photoelectric conversion. Therefore, a photoelectrochemical cell could be constructed using such a photoelectric conversion element.

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

【図1】本発明の光電気化学電池の一構成例を示す断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one configuration example of a photoelectrochemical cell of the present invention.

【図2】実施例で用いた光電気化学電池の一構成例を示
す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a photoelectrochemical cell used in Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、10 光電気化学電池 2 導電性支持体 3、13 感光層 4 電荷移動層 5 対向電極 11 ガラス支持体 12 導電剤層 14 電解液層 15 白金蒸着ガラス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10 Photoelectrochemical cell 2 Conductive support 3, 13 Photosensitive layer 4 Charge transfer layer 5 Counter electrode 11 Glass support 12 Conductive agent layer 14 Electrolyte layer 15 Platinum vapor deposition glass

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも導電性支持体および感光層を
有する光電変換素子であって、 前記感光層が、ポリメチン色素によって増感された半導
体微粒子を含有することを特徴とする光電変換素子。
1. A photoelectric conversion device having at least a conductive support and a photosensitive layer, wherein the photosensitive layer contains semiconductor fine particles sensitized by a polymethine dye.
【請求項2】 ポリメチン色素が、下記一般式(1)で
表される請求項1に記載の光電変換素子。 【化1】 [一般式(1)中、R1およびR5は各々水素原子、アル
キル基、アルケニル基、アリール基または複素環残基を
表し、R2、R3およびR4は各々水素原子または1価の
置換基を表す。R1〜R5は互いに結合して環を形成して
もよい。X11およびX12は各々窒素原子、酸素原子、硫
黄原子、セレン原子またはテルル原子を表す。n11およ
びn13は各々0〜2の整数を表し、n12は1〜6の整数
を表す。一般式(1)で表される化合物は分子全体の電
荷に応じて対イオンを有してもよい。]
2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the polymethine dye is represented by the following general formula (1). Embedded image [In the general formula (1), R 1 and R 5 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a heterocyclic residue, and R 2 , R 3 and R 4 each represent a hydrogen atom or a monovalent Represents a substituent. R 1 to R 5 may combine with each other to form a ring. X 11 and X 12 each represent a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom or a tellurium atom. n 11 and n 13 each represents an integer of 0 to 2, n 12 represents an integer of 1-6. The compound represented by the general formula (1) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. ]
【請求項3】 ポリメチン色素が、下記一般式(2)、
(3)または(4)で表される請求項2に記載の光電変
換素子。 【化2】 [一般式(2)中、R11、R12およびR13は各々水素原
子または1価の置換基を表す。R11〜R13は互いに結合
して環を形成してもよい。R14およびR15は各々アルキ
ル基を表す。A11およびA12は各々炭素原子および窒素
原子とともに3ないし9員環を形成するための原子団を
表し、n1は0〜4の整数を表す。一般式(2)で表さ
れる化合物は分子全体の電荷に応じて対イオンを有して
もよい。一般式(3)中、R21、R22およびR23は各々
水素原子または1価の置換基を表す。R21〜R23は互い
に結合して環を形成してもよい。R24およびR25は各々
アルキル基を表す。A21およびA22は各々炭素原子およ
び窒素原子とともに5ないし9員環を形成するための原
子団を表し、n2は0〜4の整数を表す。一般式(3)
で表される化合物は分子全体の電荷に応じて対イオンを
有してもよい。一般式(4)中、R31、R32およびR33
は各々水素原子または1価の置換基を表す。R31〜R33
は互いに結合して環を形成してもよい。A31およびA32
は各々炭素原子とともに3ないし9員環を形成するため
の原子団を表し、n3は0〜4の整数を表す。一般式
(4)で表される化合物は分子全体の電荷に応じて対イ
オンを有してもよい。]
3. A polymethine dye represented by the following general formula (2):
The photoelectric conversion device according to claim 2, which is represented by (3) or (4). Embedded image [In the general formula (2), R 11 , R 12 and R 13 each represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. R 11 to R 13 may combine with each other to form a ring. R 14 and R 15 each represent an alkyl group. A 11 and A 12 each represent an atomic group for forming a 3- to 9-membered ring together with a carbon atom and a nitrogen atom, and n 1 represents an integer of 0 to 4. The compound represented by the general formula (2) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. In the general formula (3), R 21 , R 22 and R 23 each represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. R 21 to R 23 may combine with each other to form a ring. R 24 and R 25 each represent an alkyl group. A 21 and A 22 each represent an atomic group for forming a 5- to 9-membered ring together with a carbon atom and a nitrogen atom, and n 2 represents an integer of 0 to 4. General formula (3)
The compound represented by may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. In the general formula (4), R 31 , R 32 and R 33
Represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, respectively. R 31 to R 33
May combine with each other to form a ring. A 31 and A 32
Each represent an atomic group for forming a 9-membered ring 3- to together with a carbon atom, n 3 is an integer of 0-4. The compound represented by the general formula (4) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. ]
【請求項4】 ポリメチン色素が、下記一般式(5)で
表される請求項3に記載の光電変換素子。 【化3】 [一般式(5)中、R41およびR42は各々水素原子また
は1価の置換基を表す。R43およびR44は各々アルキル
基を表す。A41およびA42は各々炭素原子および窒素原
子とともに3ないし9員環を形成するための原子団を表
す。一般式(5)で表される化合物は分子全体の電荷に
応じて対イオンを有していてもよい。]
4. The photoelectric conversion device according to claim 3, wherein the polymethine dye is represented by the following general formula (5). Embedded image [In the general formula (5), R 41 and R 42 each represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. R 43 and R 44 each represent an alkyl group. A 41 and A 42 each represent an atomic group for forming a 3- to 9-membered ring together with a carbon atom and a nitrogen atom. The compound represented by the general formula (5) may have a counter ion depending on the charge of the whole molecule. ]
【請求項5】 A41で完成される複素環およびA42で完
成される複素環が、各々ベンゾチアゾリン、インドレニ
ン、ナフトチアゾリンまたはベンゾインドレニンである
請求項4に記載の光電変換素子。
5. The photoelectric conversion device according to claim 4, wherein the heterocycle completed by A 41 and the heterocycle completed by A 42 are each benzothiazoline, indolenine, naphthothiazoline or benzoindolenine.
【請求項6】 ポリメチン色素が少なくとも1つのカル
ボキシル基を有する請求項2〜5のいずれかに記載の光
電変換素子。
6. The photoelectric conversion device according to claim 2, wherein the polymethine dye has at least one carboxyl group.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の光電変
換素子を有し、さらに少なくとも電荷移動層および対向
電極を有する光電気化学電池。
7. A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion element according to claim 1 and further comprising at least a charge transfer layer and a counter electrode.
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