JPWO2018047498A1 - Photoelectric conversion device, dye-sensitized solar cell and dipyrromethene complex compound - Google Patents

Photoelectric conversion device, dye-sensitized solar cell and dipyrromethene complex compound Download PDF

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康介 渡辺
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吉憲 金澤
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Abstract

優れた光電変換効率を示す光電変換素子及び色素増感太陽電池、並びに、これらに好適に用いられるジピロメテン錯体化合物を提供する。光電変換素子は、導電性支持体と、電解質を含む感光体層と、電解質を含む電荷移動体層と、対極とを有し、感光体層が下記式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物が担持された半導体微粒子を有する。式中、Mは金属原子又は半金属原子を示す。L1は芳香族炭化水素環基若しくは芳香族ヘテロ環基等の特定の連結基を示す。Anc1は酸性基を示し、nは1以上の整数を示す。R11〜R14は水素原子又は置換基を示す。R1及びR2は置換基を示す。X1及びX2はハロゲン原子等の特定の基を示す。Provided are a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell exhibiting excellent photoelectric conversion efficiency, and a dipyrromethene complex compound suitably used for these. The photoelectric conversion device has a conductive support, a photosensitive layer containing an electrolyte, a charge transfer layer containing an electrolyte, and a counter electrode, and the photosensitive layer is represented by the following formula (1): Have the semiconductor particles supported. In the formula, M represents a metal atom or a metalloid atom. L1 represents a specific linking group such as an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group. Anc1 represents an acidic group, and n represents an integer of 1 or more. R11 to R14 each represent a hydrogen atom or a substituent. R1 and R2 show a substituent. X1 and X2 each represent a specific group such as a halogen atom.

Description

本発明は、光電変換素子、色素増感太陽電池及びジピロメテン錯体化合物に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device, a dye-sensitized solar cell and a dipyrromethene complex compound.

光電変換素子は、各種の光センサー、複写機、太陽電池等の光電気化学電池等に用いられている。この光電変換素子には、金属を用いた方式、半導体を用いた方式、有機顔料若しくは色素を用いた方式、又は、これらを組み合わせた方式等の様々な方式が実用化されている。特に、非枯渇性の太陽エネルギーを利用した太陽電池は、燃料が不要であり、無尽蔵のクリーンエネルギーを利用するものとして、その本格的な実用化が大いに期待されている。そのなかでも、シリコン系太陽電池は古くから研究開発が進められ、各国の政策的な配慮もあって普及が進んでいる。しかし、シリコンは無機材料であり、スループット及びコスト等の改良には自ずと限界がある。   The photoelectric conversion element is used for various photo sensors, photoelectrochemical cells such as copying machines, solar cells, and the like. Various methods such as a method using a metal, a method using a semiconductor, a method using an organic pigment or a dye, or a method combining these methods have been put to practical use for this photoelectric conversion element. In particular, solar cells using non-depleting solar energy do not require fuel, and full-scale commercialization is expected as they use inexhaustible clean energy. Among them, silicon-based solar cells have been researched and developed since ancient times, and have been promoted in consideration of the policy considerations of each country. However, silicon is an inorganic material, and improvements in throughput and cost are naturally limited.

そこで、色素を用いた光電気化学電池(色素増感太陽電池ともいう)が研究されている。例えば、ルテニウム錯体からなる色素を用いた色素増感太陽電池が、スイス ローザンヌ工科大学のGraetzelらにより、報告されている。また、ルテニウム錯体からなる色素以外の色素を用いた色素増感太陽電池も研究されている。例えば、非特許文献1において、2つのピロール環をメチン基で結合してなるジピロメテン骨格にホウ素原子が結合したジピロメテン錯体化合物を増感色素として用いた色素増感太陽電池が提案されている。このジピロメテン錯体化合物は、具体的には、ジピロメテン骨格の3位及び5位(各ピロール環の環構成窒素原子に隣接する環構成炭素原子)にエテニレン基を介在させてトリアリールアミノ基を導入した錯体化合物である。   Therefore, photoelectrochemical cells (also referred to as dye-sensitized solar cells) using dyes have been studied. For example, a dye-sensitized solar cell using a dye composed of a ruthenium complex is reported by Graetzel et al., Lausanne Institute of Technology, Switzerland. In addition, dye-sensitized solar cells using dyes other than dyes composed of ruthenium complexes have also been studied. For example, Non-Patent Document 1 proposes a dye-sensitized solar cell using a dipyrromethene complex compound in which a boron atom is bonded to a dipyrromethene skeleton formed by bonding two pyrrole rings with a methine group as a sensitizing dye. Specifically, this dipyrromethene complex compound introduced a triarylamino group by interposing an ethenylene group at positions 3 and 5 of the dipyrromethene skeleton (ring constituent carbon atoms adjacent to the ring constituent nitrogen atom of each pyrrole ring) It is a complex compound.

Dyes and Pigments,128(2016),p.296−303Dyes and Pigments, 128 (2016), p. 296-303

非特許文献1には、色素増感太陽電池の増感色素として上記のジピロメテン錯体化合物を用いることにより、短絡電流密度(short circuit photocurrent density)及び変換効率(overall conversion efficiency)を改善できることが記載されている。   Non-Patent Document 1 describes that short circuit current density and overall conversion efficiency can be improved by using the above dipyrromethene complex compound as a sensitizing dye of a dye-sensitized solar cell. ing.

しかし、光電変換素子及び色素増感太陽電池に求められる性能はより高くなっており、特に屋内等の低照度環境下においても光電変換効率の更なる向上が望まれている。   However, the performance required of the photoelectric conversion element and the dye-sensitized solar cell is higher, and further improvement of the photoelectric conversion efficiency is desired particularly under a low illuminance environment such as indoors.

本発明は、優れた光電変換効率を示す光電変換素子及び色素増感太陽電池、並びに、これらに好適に用いられるジピロメテン錯体化合物を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell exhibiting excellent photoelectric conversion efficiency, and a dipyrromethene complex compound suitably used for these.

本発明者らは、ジピロメテン骨格の2位及び6位に置換基を導入したジピロメテン錯体化合物を増感色素として光電変換素子及び色素増感太陽電池に用いると、低照度環境下においても、高い光電変換効率を示すことを、見出した。本発明はこれらの知見に基づき、更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。   The present inventors use a dipyrromethene complex compound in which a substituent is introduced at the 2- and 6-positions of the dipyrromethene skeleton as a sensitizing dye for a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell. It was found to show the conversion efficiency. The present invention has been further studied based on these findings and has been completed.

すなわち、本発明の課題は、以下の手段によって達成された。
<1>導電性支持体と、電解質を含む感光体層と、電解質を含む電荷移動体層と、対極とを有する光電変換素子であって、感光体層が、下記式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物が担持された半導体微粒子を有する光電変換素子。
That is, the object of the present invention is achieved by the following means.
A photoelectric conversion element having a <1> conductive support, a photoreceptor layer containing an electrolyte, a charge transfer layer containing an electrolyte, and a counter electrode, wherein the photoreceptor layer is represented by the following formula (1): The photoelectric conversion element which has the semiconductor fine particle by which the dipyrromethene complex compound was carry | supported.


式中、Mは金属原子又は半金属原子を示す。Lは、エテニレン基、エチニレン基、芳香族炭化水素環基若しくは芳香族ヘテロ環基、又は、これらの基を2個以上組み合わせてなる連結基を示す。Ancは酸性基を示し、nは1以上の整数を示す。R11〜R14は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を示す。R及びRは、それぞれ独立に、置換基を示す。X及びXは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、エチニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基又はヘテロアリールチオ基を示す。

In the formula, M represents a metal atom or a metalloid atom. L 1 represents an ethenylene group, an ethynylene group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group, or a linking group formed by combining two or more of these groups. Anc 1 represents an acidic group, and n represents an integer of 1 or more. R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. R 1 and R 2 each independently represent a substituent. X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, ethynyl group, aryl group, heteroaryl group, alkoxy group, aryloxy group, heteroaryloxy group, alkylthio group, arylthio group or heteroarylthio group.

<2>Lが、下記式(L1−1)又は式(L1−2)で表わされる<1>に記載の光電変換素子。

式中、R111〜R116は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を示す。Aは酸素原子又は硫黄原子を示す。*はAncとの結合部を示し、**は2つのピロール環を結合するメチン炭素原子との結合部を示す。
<2> L 1 is, the photoelectric conversion element according to <1> which is represented by the following formula (L1-1) or formula (L1-2).

Wherein, R 111 to R 116 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. A L represents an oxygen atom or a sulfur atom. The symbol * indicates a bond to Anc 1 and ** indicates a bond to a methine carbon atom that bonds two pyrrole rings.

<3>R13及びR14が、いずれも、下記式(R1)で表される<1>又は<2>に記載の光電変換素子。
式(R1) −LR1−ArR1
式中、LR1は下記式(R1−1)〜(R1−4)のいずれかで表される連結基を示す。ArR1はアリール基又はヘテロアリール基を示す。

式中、R21〜R28は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を示す。Aは酸素原子又は硫黄原子を示す。*はピロール環との結合部を示し、**はArR1との結合部を示す。
<3> R 13 and R 14 are both photoelectric conversion device according to <1> or <2> of the following formula (R1).
Formula (R1) -L R1 -Ar R1
In the formula, L R1 represents a linking group represented by any one of the following formulas (R1-1) to (R1-4). Ar R1 represents an aryl group or a heteroaryl group.

Wherein, R 21 to R 28 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. AR represents an oxygen atom or a sulfur atom. The symbol * represents a bond to the pyrrole ring, and ** represents a bond to Ar R1 .

<4>R及びRが、いずれも、下記式(R2)で表される<1>〜<3>のいずれか1つに記載の光電変換素子。
式(R2) −LR2−AncR2
式中、LR2は上記式(1)のLと同義である。AncR2は上記式(1)のAncと同義である。
<5>上記<1>〜<4>のいずれか1つに記載の光電変換素子を備えた色素増感太陽電池。
<4> R 1 and R 2 are both, the photoelectric conversion device according to any one of <1> to <3> of the following formula (R2).
Formula (R2) -L R2- Anc R2
In formula, L R2 is synonymous with L 1 of said Formula (1). Anc R2 is synonymous with Anc 1 of the said Formula (1).
The dye-sensitized solar cell provided with the photoelectric conversion element as described in any one of <5> said <1>-<4>.

<6>下記式(3)で表わされるジピロメテン錯体化合物。

式中、Mは金属原子又は半金属原子を示す。L及びLR2は、それぞれ独立に、エテニレン基、エチニレン基、芳香族炭化水素環基若しくは芳香族ヘテロ環、又は、これらの基を2個以上組み合わせてなる連結基を示す。Anc及びAncR2は、それぞれ独立に、酸性基を示す。R11〜R14は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を示す。X及びXは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、エチニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基又はヘテロアリールチオ基を示す。
The dipyrromethene complex compound represented by <6> following formula (3).

In the formula, M represents a metal atom or a metalloid atom. L 1 and L R2 each independently represent an ethenylene group, an ethynylene group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocycle, or a linking group formed by combining two or more of these groups. Anc 1 and Anc R2 each independently represent an acidic group. R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, ethynyl group, aryl group, heteroaryl group, alkoxy group, aryloxy group, heteroaryloxy group, alkylthio group, arylthio group or heteroarylthio group.

本明細書において、特段の断りがない限り、二重結合については、分子内にE型及びZ型が存在する場合、そのいずれであっても、またこれらの混合物であってもよい。
特定の符号又は式で表示された置換基、連結基若しくは配位子等(以下、置換基等という)が複数あるとき、又は、複数の置換基等を同時に規定するときには、特段の断りがない限り、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。このことは、置換基等の数の規定についても同様である。また、複数の置換基等が近接するとき(特に、隣接するとき)には、特段の断りがない限り、それらが互いに連結して環を形成していてもよい。また、特段の断りがない限り、環、例えば脂環、芳香族環、ヘテロ環は、更に縮環して縮合環を形成していてもよい。
In the present specification, unless otherwise specified, the double bond may be either E-type or Z-type in the molecule, or a mixture thereof.
When there are a plurality of substituents, linking groups, ligands and the like (hereinafter referred to as substituents and the like) represented by a specific code or formula, or when a plurality of substituents and the like are simultaneously defined, no particular notice As long as it is, each substituent etc. may mutually be same or different. The same applies to the definition of the number of substituents and the like. In addition, when a plurality of substituents and the like are adjacent (especially, adjacent), they may be linked to each other to form a ring unless otherwise specified. In addition, unless otherwise specified, the ring, for example, an alicyclic ring, an aromatic ring or a hetero ring may be further condensed to form a condensed ring.

本明細書において、化合物(錯体及び色素を含む)の表示については、化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、構造の一部を変化させたものを含む意味である。更に、置換又は無置換を明記していない化合物については、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の置換基を有していてもよい意味である。このことは、置換基、連結基及び配位子についても同様である。   In the present specification, the expression of a compound (including a complex and a dye) is used to mean including the salt thereof and the ion thereof as well as the compound itself. Moreover, it is a meaning including what changed a part of structure in the range which does not impair the effect of this invention. Furthermore, the compound which does not specify substitution or non-substitution is the meaning which may have arbitrary substituents in the range which does not impair the effect of this invention. The same applies to substituents, linking groups and ligands.

また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。   Moreover, the numerical range represented using "-" in this specification means the range which includes the numerical value described before and after "-" as a lower limit and an upper limit.

本発明の光電変換素子及び色素増感太陽電池は、式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物を担持することにより、優れた光電変換効率を示す。また、本発明のジピロメテン錯体化合物は、増感色素として用いることにより、光電変換素子及び色素増感太陽電池の光電変換効率を高めることができる。   The photoelectric conversion element and the dye-sensitized solar cell of the present invention exhibit excellent photoelectric conversion efficiency by supporting the dipyrromethene complex compound represented by the formula (1). Moreover, the dipyrromethene complex compound of this invention can raise the photoelectric conversion efficiency of a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell by using as a sensitizing dye.

図1は、本発明の第1態様の光電変換素子を、電池用途に応用したシステムにおいて、層中の円部分の拡大図も含めて、模式的に示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a system in which the photoelectric conversion element of the first aspect of the present invention is applied to a battery application, including an enlarged view of a circular portion in a layer. 図2は、本発明の第2態様の光電変換素子からなる色素増感太陽電池を模式的に示した断面図である。FIG. 2: is sectional drawing which showed typically the dye-sensitized solar cell which consists of a photoelectric conversion element of the 2nd aspect of this invention.

[光電変換素子及び色素増感太陽電池]
本発明の光電変換素子は、導電性支持体と、電解質を含む感光体層と、電解質を含む電荷移動体層と、対極(対向電極)とを有する。感光体層と電荷移動体層と対極とがこの順で導電性支持体上に設けられている。
[Photoelectric conversion element and dye-sensitized solar cell]
The photoelectric conversion element of the present invention has a conductive support, a photoreceptor layer containing an electrolyte, a charge transfer layer containing an electrolyte, and a counter electrode (counter electrode). The photosensitive layer, the charge transfer layer and the counter electrode are provided in this order on the conductive support.

本発明の光電変換素子において、その感光体層を形成する半導体微粒子は、増感色素として後述する式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物(増感色素として用いる場合、ジピロメテン錯体色素ともいう。)を担持している。ここで、ジピロメテン錯体色素が半導体微粒子の表面に担持される態様は、半導体微粒子の表面に吸着している態様、半導体微粒子の表面に堆積している態様、及び、これらが混在した態様等を包含する。吸着は、化学吸着と物理吸着とを含み、化学吸着が好ましい。
ジピロメテン錯体化合物は、後述する酸性基(吸着基ともいう。)を介して半導体微粒子に吸着されていることが好ましく、このとき、酸性基は、プロトンを放出して解離したアニオン若しくはその塩となっていてもよい。酸性基が塩となるときの対イオンについては後述するものと同義である。
ジピロメテン錯体化合物が酸性基を介して半導体微粒子に吸着している場合、この酸性基は1個でも2個以上でもよい。
In the photoelectric conversion element of the present invention, the semiconductor fine particles forming the photoreceptor layer are also referred to as a dipyrromethene complex compound represented by Formula (1) described later as a sensitizing dye (dipyrromethene complex dye when used as a sensitizing dye). ). Here, the mode in which the dipyrromethene complex dye is supported on the surface of the semiconductor fine particle includes the mode in which the dipyrromethene complex dye is adsorbed on the surface of the semiconductor fine particle, the mode in which it is deposited on the surface of the semiconductor fine particle, and the mode in which these are mixed. Do. Adsorption includes chemisorption and physical adsorption, with chemisorption being preferred.
The dipyrromethene complex compound is preferably adsorbed to the semiconductor fine particle via an acidic group (also referred to as an adsorptive group) described later, and at this time, the acidic group releases a proton and becomes an dissociated anion or a salt thereof It may be About the counter ion when an acidic group becomes a salt, it is synonymous with what is mentioned later.
When the dipyrromethene complex compound is adsorbed to the semiconductor fine particle through the acidic group, this acidic group may be one or two or more.

本発明の光電変換素子は、本発明で規定する構成以外の構成は特に限定されず、光電変換素子に関する公知の構成を採用できる。本発明の光電変換素子を構成する上記各層は、目的に応じて設計され、例えば、単層に形成されても、複層に形成されてもよい。また、必要により上記各層以外の層を有してもよい。   The configuration of the photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited except the configuration specified in the present invention, and a known configuration relating to the photoelectric conversion element can be adopted. The layers described above constituting the photoelectric conversion element of the present invention may be designed according to the purpose, and may be formed, for example, in a single layer or in multiple layers. Moreover, you may have layers other than the said each layer as needed.

本発明の色素増感太陽電池は、本発明の光電変換素子を用いてなる。
以下、本発明の光電変換素子及び色素増感太陽電池の好ましい実施形態について説明する。
The dye-sensitized solar cell of the present invention uses the photoelectric conversion element of the present invention.
Hereinafter, preferred embodiments of the photoelectric conversion element and the dye-sensitized solar cell of the present invention will be described.

図1に示されるシステム100は、本発明の第1態様の光電変換素子10を、外部回路6で動作手段M(例えば電動モーター)に仕事をさせる電池用途に応用したものである。
光電変換素子10は、導電性支持体1と、色素(ジピロメテン錯体色素)21を担持することにより増感された半導体微粒子22、及び、半導体微粒子22間に電解質を含む感光体層2と、正孔輸送層である電荷移動体層3と、対極4とからなる。
光電変換素子10において、感光体層2は、半導体微粒子22に式(1)で表されるジピロメテン錯体色素が吸着されており、酸化物半導体電極ともいう。また、受光電極5は、導電性支持体1及び感光体層2を有し、作用電極として機能する。
A system 100 shown in FIG. 1 is an application of the photoelectric conversion element 10 of the first aspect of the present invention to a battery application that causes an operating means M (for example, an electric motor) to work in the external circuit 6.
The photoelectric conversion element 10 includes a conductive support 1, semiconductor fine particles 22 sensitized by supporting a dye (dipyrromethene complex dye) 21, a photosensitive layer 2 including an electrolyte between the semiconductor fine particles 22, and a positive electrode. It consists of a charge transfer layer 3 which is a hole transport layer and a counter electrode 4.
In the photoelectric conversion element 10, the photosensitive layer 2 is a semiconductor fine particle 22 on which the dipyrromethene complex dye represented by the formula (1) is adsorbed, and is also referred to as an oxide semiconductor electrode. The light receiving electrode 5 has a conductive support 1 and a photosensitive layer 2 and functions as a working electrode.

光電変換素子10を応用したシステム100において、感光体層2に入射した光は、ジピロメテン錯体色素21を励起する。励起されたジピロメテン錯体色素21はエネルギーの高い電子を有しており、この電子がジピロメテン錯体色素21から半導体微粒子22の伝導帯に渡され、更に拡散によって導電性支持体1に到達する。このときジピロメテン錯体色素21は酸化体(カチオン)となっている。導電性支持体1に到達した電子が外部回路6で仕事をしながら、対極4、電荷移動体層3を経由してジピロメテン錯体色素21の酸化体に到達し、この酸化体が還元される。このような、上記ジピロメテン錯体色素の励起及び電子移動のサイクルを繰り返すことにより、システム100が太陽電池として機能する。   In the system 100 to which the photoelectric conversion element 10 is applied, light incident on the photosensitive layer 2 excites the dipyrromethene complex dye 21. The excited dipyrromethene complex dye 21 has a high energy electron, and this electron is transferred from the dipyrromethene complex dye 21 to the conduction band of the semiconductor fine particle 22 and further reaches the conductive support 1 by diffusion. At this time, the dipyrromethene complex dye 21 is an oxidized form (cation). The electrons reaching the conductive support 1 work in the external circuit 6 and reach the oxidized product of the dipyrromethene complex dye 21 via the counter electrode 4 and the charge transfer layer 3, and the oxidized product is reduced. The system 100 functions as a solar cell by repeating such a cycle of excitation and electron transfer of the dipyrromethene complex dye.

図2に示される色素増感太陽電池20は、本発明の第2態様の光電変換素子により構成されている。
色素増感太陽電池20となる光電変換素子は、図1に示す光電変換素子に対して、導電性支持体41及び感光体層42の構成、及び、スペーサーSを有する点で異なるが、それらの点以外は図1に示す光電変換素子10と同様に構成されている。すなわち、導電性支持体41は、基板44と、基板44の表面に成膜された透明導電膜43とからなる2層構造を有している。また、感光体層42は、半導体層45と、半導体層45に隣接して成膜された光散乱層46とからなる2層構造を有している。この感光体層42は、少なくとも、感光体層42を形成する半導体微粒子に式(1)で表されるジピロメテン錯体色素が吸着されており、酸化物半導体電極ともいう。導電性支持体41と対極48との間にはスペーサーSが設けられている。色素増感太陽電池20において、40は受光電極であり、47は電荷移動体層である。
The dye-sensitized solar cell 20 shown in FIG. 2 is constituted by the photoelectric conversion element of the second aspect of the present invention.
The photoelectric conversion element to be the dye-sensitized solar cell 20 is different from the photoelectric conversion element shown in FIG. 1 in the configuration of the conductive support 41 and the photosensitive layer 42 and the spacer S. Except the point, it is comprised similarly to the photoelectric conversion element 10 shown in FIG. That is, the conductive support 41 has a two-layer structure including the substrate 44 and the transparent conductive film 43 formed on the surface of the substrate 44. The photosensitive layer 42 has a two-layer structure of a semiconductor layer 45 and a light scattering layer 46 formed adjacent to the semiconductor layer 45. In the photoconductor layer 42, at least the dipyrromethene complex dye represented by the formula (1) is adsorbed to semiconductor fine particles forming the photoconductor layer 42, and is also referred to as an oxide semiconductor electrode. A spacer S is provided between the conductive support 41 and the counter electrode 48. In the dye-sensitized solar cell 20, 40 is a light receiving electrode, and 47 is a charge transfer layer.

色素増感太陽電池20は、光電変換素子10を応用したシステム100と同様に、感光体層42に光が入射することにより、太陽電池として機能する。   Similar to the system 100 to which the photoelectric conversion element 10 is applied, the dye-sensitized solar cell 20 functions as a solar cell when light is incident on the photosensitive layer 42.

本発明の光電変換素子及び色素増感太陽電池は、後述するように、晴天時の太陽光照射下(高照度環境下ともいう)においても、また、晴天時の太陽光に比べて照度が低い低照度環境下においても、優れた光電変換効率を示す。低照度環境とは、特に限定されず、例えば照度が1万ルクス以下の環境をいう。このような低照度環境としては、例えば、曇天若しくは雨天時等の低照度太陽光環境、又は、屋内環境若しくは蛍光灯等の照明下による低照度環境が挙げられる。   As described later, the photoelectric conversion element and the dye-sensitized solar cell of the present invention have lower illuminance even when irradiated with sunlight under fine weather (also referred to as under a high illuminance environment) and compared to sunlight under fine weather. It shows excellent photoelectric conversion efficiency even under low illuminance environment. The low illuminance environment is not particularly limited, and refers to, for example, an environment having an illuminance of 10,000 lux or less. As such a low illumination environment, for example, a low illumination sunlight environment such as cloudy weather or rainy weather, or a low illumination environment under illumination such as an indoor environment or a fluorescent lamp can be mentioned.

本発明の光電変換素子及び色素増感太陽電池は、上記の好ましい態様に限定されず、各態様の構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各態様間で適宜組み合わせることができる。   The photoelectric conversion element and the dye-sensitized solar cell of the present invention are not limited to the above preferred embodiments, and the configurations and the like of the respective embodiments can be appropriately combined between the respective embodiments without departing from the spirit of the present invention.

本発明において、光電変換素子又は色素増感太陽電池に用いられる材料及び各部材は通常の方法により調製することができる。例えば、米国特許第4,927,721号明細書、米国特許第4,684,537号明細書、米国特許第5,084,365号明細書、米国特許第5,350,644号明細書、米国特許第5,463,057号明細書、米国特許第5,525,440号明細書、特開平7−249790号公報、特開2001−185244号公報、特開2001−210390号公報、特開2003−217688号公報、特開2004−220974号公報、特開2008−135197号公報を参照することができる。   In the present invention, the materials and members used for the photoelectric conversion element or the dye-sensitized solar cell can be prepared by a conventional method. For example, U.S. Pat. No. 4,927,721, U.S. Pat. No. 4,684,537, U.S. Pat. No. 5,084,365, U.S. Pat. No. 5,350,644, U.S. Pat. No. 5,463,057 U.S. Pat. No. 5,525,440 U.S. Pat. Nos. 7,249,790, 2001-185244, 2001-210390, JP-A 2003-217688, JP-A 2004-220974, and JP-A 2008-135197 can be referred to.

<式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物>
次に、本発明に用いるジピロメテン錯体化合物について、説明する。
ジピロメテン錯体化合物は下記式(1)で表される。このような構造を有するジピロメテン錯体化合物は、光電変換素子及び色素増感太陽電池に、高照度環境下においても、また低照度環境下においても、高い光電変換効率を付与できる。
<Dipyrromethene Complex Compound Represented by Formula (1)>
Next, the dipyrromethene complex compound used in the present invention will be described.
The dipyrromethene complex compound is represented by the following formula (1). The dipyrromethene complex compound having such a structure can impart high photoelectric conversion efficiency to the photoelectric conversion element and the dye-sensitized solar cell both in a high illuminance environment and in a low illuminance environment.

式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物が光電変換素子及び色素増感太陽電池に上記優れた性能を付与できる理由の詳細については、まだ定かではないが次のように考えられる。
式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物は、ジピロメテン骨格の2位及び6位に置換基(式(1)におけるR及びR)を有している。これにより、例えば、近接するジピロメテン錯体化合物において、上記置換基同士の立体反発等により、近接するジピロメテン錯体化合物同士に生じる分子間相互作用(例えば、π−πスタッキング)による会合体形成ないしは凝集等を抑制することができる。これにより、励起状態の失活(非効率過程)を抑制することができる。そのため、ジピロメテン錯体化合物が励起されて生じた電子が効率よく半導体微粒子に注入される、と考えられる。また、太陽光以外にも、発光ダイオード(LED)等の照明装置から照射される光を効率よく吸収できる。その結果、低照度環境下においても、光電変換効率が向上すると考えられる。
The details of the reason why the dipyrromethene complex compound represented by the formula (1) can impart the above-mentioned excellent performance to the photoelectric conversion element and the dye-sensitized solar cell are considered as follows, though it is not clear yet.
The dipyrromethene complex compound represented by Formula (1) has a substituent (R 1 and R 2 in Formula (1)) at the 2- and 6-positions of the dipyrromethene skeleton. Thereby, for example, in the adjacent dipyrromethene complex compounds, association formation or aggregation due to intermolecular interaction (for example, π-π stacking) generated between the adjacent dipyrromethene complex compounds due to steric repulsion etc. of the above-mentioned substituents It can be suppressed. This can suppress the deactivation (inefficient process) of the excited state. Therefore, it is considered that electrons generated by excitation of the dipyrromethene complex compound are efficiently injected into the semiconductor fine particles. Moreover, the light irradiated from illuminating devices, such as a light emitting diode (LED) other than sunlight, can be absorbed efficiently. As a result, it is considered that the photoelectric conversion efficiency is improved even in a low illuminance environment.

本発明において、式(1)で表されるジピロメテン錯体色素は、光学異性体、幾何異性体、結合異性体、イオン化異性体等の異性体が存在する場合、これらの異性体のいずれであってもよく、またこれらの異性体の混合物であってもよい。   In the present invention, the dipyrromethene complex dye represented by the formula (1) is any one of isomers such as an optical isomer, a geometric isomer, a bond isomer, an ionization isomer, etc. It may also be a mixture of these isomers.

式(1)で表されるジピロメテン錯体色素は、光電変換素子中に組み込まれた状態において、周囲の材料との酸化還元反応により酸化された状態に変化することがある。   The dipyrromethene complex dye represented by Formula (1) may change to an oxidized state by a redox reaction with surrounding materials in a state of being incorporated in a photoelectric conversion device.

式(1)中、Mは、金属原子又は半金属原子を示す。
金属原子としては、例えば、Mg、Al、Ga、Ru、Fe、Os、Cu、W、Cr、Mo、Ni、Pd、Pt、Co、Ir、Rh、Re、Mn又はZnが挙げられ、なかでもZnが好ましい。
半金属原子としては、例えば、B、Si、Ge、As、Sb又はTeが挙げられ、なかでもBが好ましい。
Mは、1種であっても2種以上であってもよい。
光電変換素子中に組み込まれた状態においては、Mの価数は、周囲の材料との酸化還元反応により変化することがある。
In formula (1), M represents a metal atom or a semimetal atom.
Examples of the metal atom include Mg, Al, Ga, Ru, Fe, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, Rh, Re, Mn, or Zn. Zn is preferred.
As a half metal atom, B, Si, Ge, As, Sb, or Te is mentioned, for example, Especially, B is preferable.
M may be one kind or two or more kinds.
In the state of being incorporated into the photoelectric conversion element, the valence number of M may change due to a redox reaction with surrounding materials.

式(1)において、Lは、エテニレン基、エチニレン基、芳香族炭化水素環基若しくは芳香族ヘテロ環基、又は、これらの基を2個以上組み合わせてなる(共役)連結基を示す。
エテニレン基としては、−CR=CR−で表される基が挙げられる。Rは水素原子又は置換基を表し、水素原子が好ましい。Rとして採りうる置換基としては、特に限定されず、後述する置換基群Tから選ばれる置換基が挙げられる。この置換基は、更に置換基を有していてもよい。このエテニレン基は、後述するnが2又は3である場合、水素原子としてのRを1個又は2個取り除いた基となる。
エチニレン基は、−C≡C−で表される基であり、この場合、後述するnは1となる。
芳香族炭化水素環基としては、下記置換基群Tのアリール基から水素原子を更にn個取り除いた基が挙げられる。芳香族炭化水素環基における好ましい範囲等は、下記置換基群Tのアリール基における好ましい範囲等が適用される。
また、芳香族ヘテロ環基としては、下記置換基群Tで説明されているヘテロ環基のうちの芳香族ヘテロ環基から水素原子を更にn個取り除いた基が挙げられる。芳香族ヘテロ環基における好ましい範囲等は、下記置換基群Tの芳香族ヘテロ環基における好ましい範囲等が適用される。
In Formula (1), L 1 represents an ethenylene group, an ethynylene group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group, or a (conjugated) linking group formed by combining two or more of these groups.
The ethenylene group, -CR L = CR L - include a group represented by the. R L represents a hydrogen atom or a substituent, preferably a hydrogen atom. The substituent that can be taken as R L is not particularly limited, and a substituent selected from the substituent group T described later can be mentioned. This substituent may further have a substituent. When n to be described later is 2 or 3, this ethenylene group is a group obtained by removing one or two R L as a hydrogen atom.
The ethynylene group is a group represented by -C≡C-, in which case n described later is 1.
Examples of the aromatic hydrocarbon ring group include groups in which n hydrogen atoms have been further removed from the aryl group of the following Substituent Group T. The preferable range etc. in the aryl group of the following substituent group T are applied to the preferable range etc. in an aromatic hydrocarbon ring group.
Moreover, as the aromatic heterocyclic group, groups in which n hydrogen atoms are further removed from the aromatic heterocyclic group among the heterocyclic groups described in the following Substituent Group T can be mentioned. The preferable range etc. in the aromatic heterocyclic group of the following substituent group T are applied to the preferable range etc. in an aromatic heterocyclic group.

エテニレン基、エチニレン基、芳香族炭化水素環基及び芳香族ヘテロ環基を2個以上組み合わせてなる連結基は、上記式(1)中のジピロメテン骨格と共役する構造を有していることが好ましい。組み合わされる基は、上記した各基から選択される2個以上の基であれば、同一の基であってもよく、異種の基であってもよい。好ましくは、エテニレン基、エチニレン基又は芳香族炭化水素環基を少なくとも1個有する組み合わせであり、より好ましくは、エテニレン基及び芳香族炭化水素環基の組み合わせである。
組み合わされる基の数は、特に限定されず、2〜4個が好ましく、2〜3個がより好ましく、2個が更に好ましい。
The linking group formed by combining two or more of an ethenylene group, an ethynylene group, an aromatic hydrocarbon ring group and an aromatic heterocyclic group preferably has a structure conjugated to the dipyrromethene skeleton in the above formula (1) . The groups to be combined may be the same or different groups as long as they are two or more groups selected from the above-mentioned groups. It is preferably a combination having at least one ethenylene group, an ethynylene group or an aromatic hydrocarbon ring group, and more preferably a combination of an ethenylene group and an aromatic hydrocarbon ring group.
The number of groups to be combined is not particularly limited, 2 to 4 is preferable, 2 to 3 is more preferable, and 2 is more preferable.

は、エテニレン基、エチニレン基、芳香族炭化水素環基又は芳香族ヘテロ環基が好ましく、芳香族炭化水素環基又は芳香族ヘテロ環基がより好ましく、下記式(L1−1)又は式(L1−2)で表わされる環基(ベンゼン環基又はチオフェン環基若しくはフラン環基)が更に好ましく、ベンゼン環基が特に好ましい。L 1 is preferably an ethenylene group, an ethynylene group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group, more preferably an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group, and the following formula (L1-1) or formula The ring group (benzene ring group, thiophene ring group or furan ring group) represented by (L1-2) is more preferable, and the benzene ring group is particularly preferable.

式中、*は上記Ancとの結合部を示し、**は式(1)中の2つのピロール環を結合するメチン炭素原子との結合部を示す。
111〜R116は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を示し、水素原子が好ましい。R111〜R116として採りうる置換基としては、特に限定されず、後述する置換基群Tから選ばれる置換基が挙げられる。なかでも、アルキル基、アルコキシ基が好ましく、アルキル基がより好ましい。この置換基は更に置換基を有していてもよい。
は、酸素原子又は硫黄原子を示す。
In the formula, * represents a bond to Anc 1 above, and ** represents a bond to a methine carbon atom that bonds two pyrrole rings in formula (1).
Each of R 111 to R 116 independently represents a hydrogen atom or a substituent, with a hydrogen atom being preferred. The substituent that can be taken as R 111 to R 116 is not particularly limited, and a substituent selected from the substituent group T described later can be mentioned. Among these, an alkyl group and an alkoxy group are preferable, and an alkyl group is more preferable. This substituent may further have a substituent.
A L represents an oxygen atom or a sulfur atom.

式(1)において、Ancは、酸性基を示す。
本発明において、酸性基とは、解離性のプロトンを有する置換基であり、pKaが11以下の置換基である。酸性基のpKaは、J.Phys.Chem.A2011,115,p.6641−6645に記載の「SMD/M05−2X/6−31G」方法に従って求めることができる。酸性基としては、例えば、カルボキシ基、ホスホニル基(−PO(OH))、ホスホリル基(−O−PO(OH))、スルホ基(−SOH)、ホウ酸基、(フェノール性)水酸基、チオフェノール基又はスルホンアミド基等が挙げられる。
酸性基としては、好ましくは、カルボキシ基、ホスホニル基、スルホ基、(フェノール性)水酸基又はチオフェノール基であり、より好ましくはカルボキシ基である。
In the formula (1), Anc 1 represents an acidic group.
In the present invention, the acidic group is a substituent having a dissociative proton and is a substituent having a pKa of 11 or less. The pKa of the acidic group is as described in J.I. Phys. Chem. A 2011, 115, p. It can obtain | require according to the "SMD / M05-2X / 6-31G * " method as described in 6641-6645. As an acidic group, for example, a carboxy group, a phosphonyl group (-PO (OH) 2 ), a phosphoryl group (-O-PO (OH) 2 ), a sulfo group (-SO 3 H), a boric acid group, (phenolic And hydroxyl groups, thiophenol groups and sulfonamide groups.
The acidic group is preferably a carboxy group, a phosphonyl group, a sulfo group, a (phenolic) hydroxyl group or a thiophenol group, more preferably a carboxy group.

酸性基は、式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物に組み込まれたときに、プロトンを放出して解離したアニオンとなっていてもよく、塩となっていてもよい。酸性基の塩としては金属塩でも非金属塩でもよい。酸性基が塩となるときの対イオンとしては、特に限定されず、下記の対イオンが挙げられる。
対イオンとしては、特に限定されず、例えば、無機若しくは有機のアンモニウムイオン(例えば、テトラアルキルアンモニウムイオン、アミジニウムイオン、グアニジニウムイオン、ピリジニウムイオン等)、ホスホニウムイオン(例えば、テトラアルキルホスホニウムイオン、アルキルトリフェニルホスホニウムイオン等)、アルカリ金属イオン(Liイオン、Naイオン、Kイオン等)、アルカリ土類金属イオン、又は、金属錯体イオン等が挙げられる。なかでも、無機若しくは有機のアンモニウムイオン又はアルカリ金属イオンが好ましく、有機のアンモニウムイオンとしてテトラアルキルアンモニウムイオン(テトラエチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラオクチルアンモニウムイオン、テトラデシルアンモニウムイオン等)がより好ましい。
The acidic group may be an anion dissociated by releasing a proton when it is incorporated into the dipyrromethene complex compound represented by the formula (1), or may be a salt. The salt of the acidic group may be a metal salt or a nonmetal salt. It does not specifically limit as a counter ion when an acidic group turns into a salt, The following counter ion is mentioned.
The counter ion is not particularly limited, and examples thereof include inorganic or organic ammonium ions (for example, tetraalkyl ammonium ions, amidinium ions, guanidinium ions, pyridinium ions, etc.), phosphonium ions (for example, tetraalkyl phosphonium ions, alkyl Triphenyl phosphonium ions and the like), alkali metal ions (Li ions, Na ions, K ions and the like), alkaline earth metal ions, metal complex ions and the like can be mentioned. Among them, inorganic or organic ammonium ion or alkali metal ion is preferable, and tetraalkyl ammonium ion (tetraethyl ammonium ion, tetrabutyl ammonium ion, tetrahexyl ammonium ion, tetraoctyl ammonium ion, tetradecyl ammonium ion etc.) as organic ammonium ion Is more preferred.

式(1)において、nは1以上の整数である。上限は、(Lが有する水素原子数+1)個と同数である。nは、1又は2が好ましく、1がより好ましい。
nが2以上の整数である場合、複数のAncは、同一でも異なっていてもよい。
In Formula (1), n is an integer of 1 or more. The upper limit is equal to (the number of hydrogen atoms in L 1 + 1). n is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
When n is an integer of 2 or more, the plurality of Anc 1 may be the same or different.

11〜R14は、それぞれ、水素原子又は置換基を示し、置換基であることが好ましい。
11〜R14として採りうる置換基としては、特に限定されず、後述する置換基群Tから選ばれる1種の置換基が挙げられる。なかでも、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基が好ましく、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基がより好ましく、アルキル基、アルケニル基又はアリール基が更に好ましい。
R 11 to R 14 each represent a hydrogen atom or a substituent, and preferably a substituent.
The substituent that can be taken as R 11 to R 14 is not particularly limited, and examples thereof include one type of substituent selected from the substituent group T described later. Among them, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group or a heteroaryl group is preferable, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group or an aryl group is more preferable, and an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group is more preferable.

11〜R14として採りうる上述の置換基は、更に置換基を有していてもよい。更に有していてもよい置換基としては、特に限定されないが、後述する置換基群Tから選ばれる置換基が好ましい。すなわち、R11〜R14として採りうる置換基として、置換基群Tから選ばれる2種以上の置換基が結合してなる置換基であってもよい。ここで、2種以上の置換基が結合してなる置換基とは、ある置換基が有する水素原子の少なくとも1つを別の置換基で置換してなる結合置換基をいう。
更に有していてもよい置換基としては、置換基群Tのなかでも、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基が好ましく、アルキル基、アリール基、アルコキシ基又はアミノ基がより好ましい。
11〜R14が更に置換基を有する場合、更に有する置換基の数は、1個以上であれば特に限定されず、例えば、1〜6個が好ましく、1〜4個がより好ましく、1〜3個が更に好ましい。
Above substituents can take as R 11 to R 14 may further have a substituent. The substituent which may be further contained is not particularly limited, but a substituent selected from the substituent group T described later is preferable. That is, as a substituent which can be taken as R 11 to R 14 , a substituent formed by combining two or more types of substituents selected from the substituent group T may be used. Here, a substituent formed by combining two or more types of substituents means a combined substituent obtained by substituting at least one of the hydrogen atoms of a certain substituent with another substituent.
Further, among the substituent group T, as the substituent which may be possessed, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkoxy group, an amino group is preferable, and an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group or an amino group is preferable. More preferable.
When R 11 to R 14 further have a substituent, the number of the substituent further is not particularly limited as long as it is one or more, and for example, 1 to 6 is preferable, 1 to 4 is more preferable, 1 -3 are more preferable.

11及びR12として採りうる置換基は、置換基群Tから選ばれる1種の置換基が好ましく、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基がより好ましく、アルキル基が更に好ましい。
11及びR12は、同一でも異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
The substituent which can be taken as R 11 and R 12 is preferably one type of substituent selected from Substituent Group T, more preferably an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group, and still more preferably an alkyl group.
R 11 and R 12 may be the same or different and are preferably the same.

13及びR14として採りうる置換基は、置換基群Tから選ばれる1種の置換基でもよいが、置換基群Tから選ばれる2種以上の置換基が結合してなる置換基が好ましい。より好ましくは、R13及びR14の少なくとも一方が下記式(R1)で表される基であり、更に好ましくは、R13及びR14の両方が下記式(R1)で表される基である。
式(R1) −LR1−ArR1
式(R1)において、LR1は下記式(R1−1)〜(R1−4)のいずれかで表される(共役)連結基を示す。ArR1はアリール基又はヘテロアリール基を示す。
The substituent that can be taken as R 13 and R 14 may be one type of substituent selected from Substituent Group T, but a substituent formed by combining two or more types of substituents selected from Substituent Group T is preferable . More preferably, at least one of R 13 and R 14 is a group represented by the following formula (R1), and still more preferably, both R 13 and R 14 are a group represented by the following formula (R1) .
Formula (R1) -L R1 -Ar R1
In Formula (R1), L R1 represents a (conjugated) linking group represented by any of the following Formulas (R1-1) to (R1-4). Ar R1 represents an aryl group or a heteroaryl group.


式(R1−1)〜(R1−4)において、*は上記式(1)中のピロール環との結合部を示し、**はArR1との結合部を示す。

In formulas (R1-1) to (R1-4), * represents a bond to the pyrrole ring in the above formula (1), and ** represents a bond to Ar R1 .

21〜R28は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を示し、いずれも、水素原子が好ましい。
21〜R28として採りうる置換基は、特に限定されず、後述する置換基群Tから選ばれる置換基が挙げられる。なかでも、アルキル基が好ましい。この置換基は、更に置換基を有していてもよい。
式(R1−4)において、Aは酸素原子又は硫黄原子を示す。
R1は、なかでも、式(R1−1)〜式(R1−3)のいずれかで表される連結基が好ましく、式(R1−1)で表される連結基がより好ましい。
Each of R 21 to R 28 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and a hydrogen atom is preferable for all of them.
Substituents can take as R 21 to R 28 is not particularly limited, substituents selected from below substituents group T. Among them, an alkyl group is preferable. This substituent may further have a substituent.
In formula (R1-4), A represents an oxygen atom or a sulfur atom.
L R1, inter alia, preferably a connecting group represented by any of formulas (R1-1) ~ formula (R1-3), the linking group represented by the formula (R1-1) are more preferable.

ArR1は、アリール基又はヘテロアリール基を示し、アリール基が好ましい。
ArR1として採りうるアリール基は、芳香族炭化水素環からなる基であって、単環のフェニル基及び縮合多環基を含む。アリール基の炭素数は6〜30が好ましく、6〜10がより好ましく、6が特に好ましい。具体的には、フェニル又はナフチルが挙げられる。
ArR1として採りうるヘテロアリール基は、単環でも多環でもよく、下記置換基群Tで説明されているヘテロ環基のうちの芳香族ヘテロ環基における好ましい範囲等が適用される。
Ar R1 represents an aryl group or a heteroaryl group, preferably an aryl group.
The aryl group which can be taken as Ar R1 is a group consisting of an aromatic hydrocarbon ring, and includes a monocyclic phenyl group and a fused polycyclic group. 6-30 are preferable, as for carbon number of an aryl group, 6-10 are more preferable, and 6 is especially preferable. Specific examples include phenyl or naphthyl.
The heteroaryl group that can be taken as Ar R1 may be monocyclic or polycyclic, and the preferable range in the aromatic heterocyclic group among the heterocyclic groups described in the following Substituent Group T is applied.

ArR1として採りうるアリール基及びヘテロアリール基は、それぞれ、後述する置換基群Tから選ばれる置換基を更に有していてもよい。このような置換基としては、R11〜R14が更に有していてもよい上述の置換基と同義である。アリール基及びヘテロアリール基が置換基を有する場合、その数は、1個以上であれば特に限定されず、1〜3個が好ましい。
更に有していてもよい置換基がジアリールアミノ基である場合、2つのアリール基は、直接、又は、炭素原子、酸素原子、硫黄原子若しくは窒素原子を介して、結合していないことが好ましい。
上記式(R1)で表される基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル若しくはアルコキシ置換スチリル、アミノ置換スチリル、ジ−(アルキル若しくはアルコキシ置換アリール)アミノ置換スチリル、又は、後述する例示化合物が有する基等が挙げられる。
The aryl group and heteroaryl group that can be taken as Ar R1 may further have a substituent selected from Substituent Group T described later. Such substituent, R 11 to R 14 are same as the substituents mentioned above which may have further. When the aryl group and the heteroaryl group have a substituent, the number is not particularly limited as long as it is one or more, and 1 to 3 are preferable.
When the substituent which the group may further have is a diarylamino group, the two aryl groups are preferably not bonded directly or through a carbon atom, an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom.
The group represented by the above formula (R1) is not particularly limited, and examples thereof include alkyl or alkoxy substituted styryl, amino substituted styryl, di- (alkyl or alkoxy substituted aryl) amino substituted styryl, or an exemplified compound described later And the like.

11及びR12は、同一でも異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
13及びR14は、同一でも異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
11〜R14として採りうる置換基は、それぞれ、酸性基を有さないものが好ましい。
R 11 and R 12 may be the same or different and are preferably the same.
R 13 and R 14 may be the same or different, and are preferably the same.
The substituent which can be taken as R 11 to R 14 is preferably one having no acidic group.

及びRは、それぞれ、置換基を示す。R及びRは、同一でも異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
及びRとして採りうる置換基としては、特に限定されず、後述する置換基群Tから選ばれる1種の置換基が挙げられる。なかでも、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アルコキシ基、又は、ハロゲン原子が好ましく、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基がより好ましく、アルキル基、アルキニル基又はアリール基が更に好ましい。
R 1 and R 2 each represent a substituent. R 1 and R 2 may be the same or different, and are preferably the same.
The substituent that can be taken as R 1 and R 2 is not particularly limited, and examples thereof include one type of substituent selected from the substituent group T described later. Among them, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an amino group, an alkoxy group or a halogen atom is preferable, and an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group or a heteroaryl group is more preferable. And alkyl, alkynyl and aryl groups are more preferred.

及びRとして採りうる上述の置換基は、更に置換基を有していてもよい。更に有していてもよい置換基としては、特に限定されず、後述する置換基群Tから選ばれる置換基が好ましい。すなわち、R及びRとして採りうる置換基として、置換基群Tから選ばれる2種以上の置換基が結合してなる結合置換基であってもよい。
更に有していてもよい置換基としては、置換基群Tのなかでも、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基又は酸性基が好ましく、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基又は酸性基がより好ましく、アルキル基又は酸性基が更に好ましい。
及びRが更に置換基を有する場合、更に有する置換基の数は、1個以上であれば特に限定されず、例えば、1〜3個が好ましい。
The above-mentioned substituent which can be taken as R 1 and R 2 may further have a substituent. The substituent which may be further contained is not particularly limited, and a substituent selected from the substituent group T described later is preferable. That is, as a substituent which can be taken as R 1 and R 2 , a bonded substituent may be formed by bonding two or more types of substituents selected from the substituent group T.
Further, among the substituent group T, as the substituent which may be possessed, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkoxy group or an acidic group is preferable, and an alkyl group, an aryl group, The heteroaryl group or the acidic group is more preferable, and the alkyl group or the acidic group is more preferable.
When R 1 and R 2 further have a substituent, the number of the substituent further is not particularly limited as long as it is one or more, and, for example, 1 to 3 is preferable.

及びRは、上記酸性基を更に有している結合置換基が好ましい。この場合、R及びRの少なくとも一方が下記式(R2)で表される基であることがより好ましく、R及びRの両方が下記式(R2)で表される基であることが更に好ましい。
式(R2) −LR2−AncR2
式(R2)において、LR2は、上述のLと同義である。ただし、AncR2が結合するLR2が芳香族炭化水素環基(ベンゼン環基)である場合、AncR2が結合する芳香族炭化水素環基の位置は、ジピロメテン骨格又はこの骨格側の別のLR2との結合部(式(L1−1)において**で示す環構成炭素原子)に対して、メタ位(式(L1−1)においてR112又はR113)であることが好ましい。
AncR2は上述のAncと同義であり、好ましいものも同じである。
式(R2)で表される基としては、特に限定されず、例えば、o−、m−若しくはp−カルボキシフェニル基、又は、o−、m−若しくはp−スルホフェニル基が好ましい。
及びRの少なくとも一方が式(R2)で表される基である場合、式(R2)で表される基は上述のL−Ancと同じであっても異なっていてもよい。
R 1 and R 2 are preferably bonded substituents further having the above-mentioned acidic group. In this case, it is more preferable that at least one of R 1 and R 2 is a group represented by the following formula (R 2), and both of R 1 and R 2 are a group represented by the following formula (R 2) Is more preferred.
Formula (R2) -L R2- Anc R2
In formula (R2), L R2 has the same meaning as L 1 described above. However, when L R2 to which Anc R2 is bonded is an aromatic hydrocarbon ring group (benzene ring group), the position of the aromatic hydrocarbon ring group to which Anc R2 is bonded is the dipyrromethene skeleton or another L on the skeleton side. binding portion of R2 with respect to (the formula (ring-constituting carbon atom indicated by ** in L1-1)), is preferably a meta position (R 112 or R 113 in formula (L1-1)).
Anc R2 has the same meaning as Anc 1 described above, and preferred ones are also the same.
The group represented by the formula (R2) is not particularly limited, and is preferably an o-, m- or p-carboxyphenyl group or an o-, m- or p-sulfophenyl group, for example.
When at least one of R 1 and R 2 is a group represented by formula (R 2), the group represented by formula (R 2) may be the same as or different from L 1 -Anc 1 described above .

式(1)において、X及びXは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、エチニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基又はヘテロアリールチオ基を示す。
及びXとして採りうる上記各基のうち、ハロゲン原子、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基及びアリールチオ基は、それぞれ、下記置換基群Tの対応する基における好ましい範囲等が適用される。ただし、後述するように、X及びXとして採りうるアルコキシ基及びアルキルチオ基には、それぞれ、シクロアルキルオキシ基及びシクロアルキルチオ基が包含される。
及びXとして採りうるヘテロアリール基は、下記置換基群Tで説明されているヘテロ環基のうちの芳香族ヘテロ環基における好ましい範囲等が適用される。
及びXとして採りうるヘテロアリールオキシ基及びヘテロアリールチオ基におけるヘテロアリール基は、それぞれ、X及びXとして採りうる上記ヘテロアリール基と同義であり、好ましいものも同じである。
及びXとして採りうる上述の置換基は、更に置換基を有していてもよい。更に有していてもよい置換基としては、特に限定されず、後述する置換基群Tから選ばれる置換基が好ましい。
In Formula (1), X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, ethynyl group, aryl group, heteroaryl group, alkoxy group, aryloxy group, heteroaryloxy group, alkylthio group, arylthio group or heteroaryl. It shows a ruthio group.
Among the above groups that can be taken as X 1 and X 2 , halogen atoms, aryl groups, alkoxy groups, aryloxy groups, alkylthio groups and arylthio groups each have a preferable range etc. for the corresponding group of the following substituent group T Applied. However, as described later, the alkoxy group and the alkylthio group which can be taken as X 1 and X 2 include a cycloalkyloxy group and a cycloalkylthio group, respectively.
The preferable range etc. in the aromatic heterocyclic group among the heterocyclic groups demonstrated by the following substituent group T are applied to the heteroaryl group which can be taken as X 1 and X 2 .
Heteroaryl groups in the heteroaryl group and heteroarylthio group may take as X 1 and X 2 are each as defined above heteroaryl groups can take as X 1 and X 2, it is preferable also the same.
The above-mentioned substituent which can be taken as X 1 and X 2 may further have a substituent. The substituent which may be further contained is not particularly limited, and a substituent selected from the substituent group T described later is preferable.

及びXは、それぞれ、酸性基を有さないものが好ましく、なかでも、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
及びXは、同一でも異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
Each of X 1 and X 2 is preferably one having no acidic group, and among them, a halogen atom is preferable, and a fluorine atom is more preferable.
X 1 and X 2 may be the same or different, and are preferably the same.

、R、R11〜R14、X及びXとして採りうる置換基、及び、これらの置換基が更に有していてもよい置換基等は、それぞれ、他の置換基又は連結基等と結合して、環を形成してもよい。こうして形成される環の構造は特に限定されない。
ただし、R13及びR14として採りうる置換基が互いに結合する場合、式(1)で表されるジピロメテン骨格を含んでポルフィリン環を形成しない。
The substituent that can be taken as R 1 , R 2 , R 11 to R 14 , X 1 and X 2 , and the substituent that these substituents may further have are other substituents or linkages, respectively. It may combine with a group etc. to form a ring. The structure of the ring thus formed is not particularly limited.
However, if the substituent which may take as R 13 and R 14 are bonded together, do not form a porphyrin ring include dipyrromethene skeleton represented by the formula (1).

上記式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物は、下記式(2)又は(3)で表されることが好ましい。   It is preferable that the dipyrromethene complex compound represented by the said Formula (1) is represented by following formula (2) or (3).

下記式(2)で表されるジピロメテン錯体化合物は、上記R13及びR14の両方が上述の式(R1)で表される基であり、上記nが1である化合物である。

式(2)中、R、R、R11、R12、L、Anc、M、X及びXは、ぞれぞれ、上記式(1)におけるものと同義であり、好ましいものも同じである。
R1及びArR1は、それぞれ、上記式(R1)におけるものと同義であり、好ましいものも同じである。式(2)において、2つのLR1と、2つのArR1は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。
The dipyrromethene complex compound represented by the following formula (2) is a compound in which both of the above R 13 and R 14 are a group represented by the above formula (R 1), and the above n is 1.

In formula (2), R 1 , R 2 , R 11 , R 12 , L 1 , Anc 1 , M, X 1 and X 2 are each as defined in the above formula (1), Preferred ones are also the same.
Each of L R1 and Ar R1 has the same meaning as that in the above formula (R1), and preferred ones are also the same. In Formula (2), two L R1 and two Ar R1 may be the same or different.

下記式(3)で表されるジピロメテン錯体化合物は、上記R及びRの両方が上述の式(R2)で表される基であり、上記nが1である化合物である。

式(3)中、R11〜R14、L、Anc、M、X及びXは、ぞれぞれ、上記式(1)におけるものと同義であり、好ましいものも同じである。
R2及びAncR2は、それぞれ、上記式(R2)におけるものと同義であり、好ましいものも同じである。式(3)において、2つのLR2と、2つのAncR2は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。
The dipyrromethene complex compound represented by the following formula (3) is a compound in which both of the above R 1 and R 2 are a group represented by the above formula (R 2), and the above n is 1.

In formula (3), R 11 to R 14 , L 1 , Anc 1 , M, X 1 and X 2 are each as defined in the above formula (1), and preferred ones are also the same. .
Each of L R2 and Anc R2 has the same meaning as that in the above formula (R2), and preferred ones are also the same. In Formula (3), two L R2 and two An c R 2 may be the same or different.

上記式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物は、下記式(4)で表されることがより好ましい。
下記式(4)で表されるジピロメテン錯体化合物は、上記R13及びR14の両方が上述の式(R1)で表される基であり、上記R及びRの両方が上述の式(R2)で表される基であり、上記nが1である化合物である。

式(4)において、R11、R12、L、Anc、M、X及びXは、ぞれぞれ、上記式(1)におけるものと同義であり、好ましいものも同じである。
R1及びArR1は、それぞれ、上記式(R1)におけるLR1及びArR1と同義であり、好ましいものも同じである。
R2及びAncR2は、それぞれ、上記式(R2)におけるLR2及びAncR2と同義であり、好ましいものも同じである。
式(4)において、2つのLR1、2つのArR1、2つのLR2及び2つのAncR2は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。
The dipyrromethene complex compound represented by the formula (1) is more preferably represented by the following formula (4).
In the dipyrromethene complex compound represented by the following formula (4), both of R 13 and R 14 are a group represented by the above-mentioned formula (R 1), and both of R 1 and R 2 are the above-mentioned formula It is a group represented by R2), wherein n is 1.

In formula (4), R 11 , R 12 , L 1 , Anc 1 , M, X 1 and X 2 are each as defined in the above formula (1), and preferred ones are also the same. .
L R1 and Ar R1 are each the same meaning as L R1 and Ar R1 in the formula (R1), it is preferable also the same.
L R2 and Anc R2 are respectively synonymous with L R2 and Anc R2 in the above-mentioned formula (R2), and preferable ones are also the same.
In Formula (4), two L R1 , two Ar R1 , two L R2 and two Anc R2 may be the same or different.

上記式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物は、例えば、非特許文献1、公知の方法、実施例における合成例、又は、これらに準じた方法で合成することができる。   The dipyrromethene complex compound represented by the above-mentioned formula (1) can be synthesized by, for example, Non-Patent Document 1, known methods, synthesis examples in the examples, or methods according to these.

式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物は、溶液における極大吸収波長が、好ましくは300〜900nmの範囲であり、より好ましくは350〜800nmの範囲であり、特に好ましくは370〜700nmの範囲である。   In the dipyrromethene complex compound represented by the formula (1), the maximum absorption wavelength in the solution is preferably in the range of 300 to 900 nm, more preferably in the range of 350 to 800 nm, and particularly preferably in the range of 370 to 700 nm is there.

<置換基群T>
本発明において、好ましい置換基としては、下記置換基群Tから選ばれる置換基が挙げられる。
また、本明細書において、単に置換基としてしか記載されていない場合は、この置換基群Tを参照するものであり、各々の基、例えば、アルキル基、が記載されているのみの場合は、この置換基群Tの対応する基における好ましい範囲が適用される。
更に、本明細書において、アルキル基を環状(シクロ)アルキル基と区別して記載している場合、アルキル基は、直鎖アルキル基及び分岐アルキル基を包含する意味で用いる。一方、アルキル基を環状アルキル基と区別して記載していない場合(単に、アルキル基と記載されている場合)、及び、特段の断りがない場合、アルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基及びシクロアルキル基を包含する意味で用いる。このことは、環状構造を採りうる基(アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等)を含む基(アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニルオキシ基等)、環状構造を採りうる基を含む化合物についても同様である。基が環状骨格を形成しうる場合、環状骨格を形成する基の原子数の下限は、この構造を採りうる基について下記に具体的に記載した原子数の下限にかかわらず、3以上であり、5以上が好ましい。
下記置換基群Tの説明においては、例えば、アルキル基とシクロアルキル基のように、直鎖又は分岐構造の基と環状構造の基とを明確にするため、これらを分けて記載していることもある。
<Substituent group T>
In the present invention, preferable substituents include substituents selected from the following Substituent Group T.
Further, in the present specification, when only described as a substituent, this substituent group T is referred to, and when each group, for example, an alkyl group is only described, The preferred range in the corresponding group of this substituent group T is applied.
Furthermore, in the present specification, when an alkyl group is described as being distinguished from a cyclic (cyclo) alkyl group, the alkyl group is used to include a linear alkyl group and a branched alkyl group. On the other hand, when an alkyl group is not described as being distinguished from a cyclic alkyl group (in the case where it is simply described as an alkyl group), and unless otherwise specified, the alkyl group is a linear alkyl group or a branched alkyl group And cycloalkyl groups are used in the meaning. The same applies to a group containing a group capable of adopting a cyclic structure (alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, etc.) (alkoxy, alkylthio group, alkenyloxy group etc.), and a compound containing a group capable of cyclic structure. is there. When the group can form a cyclic skeleton, the lower limit of the number of atoms of the group forming the cyclic skeleton is 3 or more regardless of the lower limit of the number of atoms specifically described below for the group capable of adopting this structure, Five or more are preferable.
In the following description of Substituent Group T, for example, in order to clarify a linear or branched group and a cyclic group, such as an alkyl group and a cycloalkyl group, they are separately described. There is also.

置換基群Tに含まれる基としては、下記の基を含む。
アルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは1〜12)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは2〜12)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは2〜12)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)、シクロアルケニル基(好ましくは炭素数5〜20)、アリール基(好ましくは炭素数6〜26、より好ましくは6〜10)、ヘテロ環基(環構成原子として少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を有し、好ましくは炭素数2〜20である。5員環又は6員環のヘテロ環基がより好ましい。ヘテロ環基は芳香族ヘテロ環基(ヘテロアリール基)及び脂肪族ヘテロ環基が包含される。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは1〜12)、アルケニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは2〜12)、アルキニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは2〜12)、シクロアルキルオキシ基(好ましくは炭素数3〜20)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜26)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数2〜20)、
Groups included in Substituent Group T include the following groups.
Alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 20, more preferably 1 to 12), an alkenyl group (preferably having a carbon number of 2 to 20, more preferably 2 to 12), an alkynyl group (preferably having a carbon number of 2 to 20, Preferably, 2 to 12), cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms), cycloalkenyl group (preferably having 5 to 20 carbon atoms), aryl group (preferably having 6 to 26 carbon atoms, more preferably 6 to 10) And heterocyclic group (having at least one oxygen atom, sulfur atom or nitrogen atom as a ring-constituting atom, preferably 2 to 20 carbon atoms. A 5- or 6-membered heterocyclic group is more preferred. The heterocyclic group includes an aromatic heterocyclic group (heteroaryl group) and an aliphatic heterocyclic group), an alkoxy group (preferably having a carbon number of 1 to 20, more preferably 1 to 12), a Kenyloxy group (preferably 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms), alkynyloxy group (preferably 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms), cycloalkyloxy group (preferably 3 carbon atoms) 20), an aryloxy group (preferably having a carbon number of 6 to 26), a heterocyclic oxy group (preferably having a carbon number of 2 to 20),

アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20)、シクロアルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数4〜20)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数6〜20)、アミノ基(好ましくは炭素数0〜20で、(モノ−又はジ−)アルキルアミノ基、(モノ−又はジ−)アルケニルアミノ基、(モノ−又はジ−)アルキニルアミノ基、(モノ−又はジ−)シクロアルキルアミノ基、(モノ−又はジ−)シクロアルケニルアミノ基、(モノ−又はジ−)アリールアミノ基、(モノ−又はジ−)ヘテロ環アミノ基を含む。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜20で、アルキル、シクロアルキル若しくはアリールのスルファモイル基が好ましい。)、アシル基(好ましくは炭素数1〜20)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数1〜20)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20で、アルキル、シクロアルキル若しくはアリールのカルバモイル基が好ましい。)、 Alkoxycarbonyl group (preferably having a carbon number of 2 to 20), cycloalkoxycarbonyl group (preferably having a carbon number of 4 to 20), aryloxycarbonyl group (preferably having a carbon number of 6 to 20), amino group (preferably having a carbon number of 0 to 10) 20, (mono- or di-) alkylamino group, (mono- or di-) alkenylamino group, (mono- or di-) alkynylamino group, (mono- or di-) cycloalkylamino group, (mono -Or di-) cycloalkenyl amino group, (mono- or di-) arylamino group, (mono- or di-) heterocyclic amino group is included), sulfamoyl group (preferably having a carbon number of 0 to 20, alkyl And a sulfamoyl group of cycloalkyl or aryl is preferable), an acyl group (preferably having a carbon number of 1 to 20), an acyloxy group (preferably Having from 1 to 20 carbon atoms), a carbamoyl group (preferably with 1 to 20 carbon atoms, alkyl, a carbamoyl group of the cycloalkyl or aryl preferable.),

アシルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20)、スルホンアミド基(好ましくは炭素数0〜20で、アルキル、シクロアルキル若しくはアリールのスルホンアミド基が好ましい。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは1〜12)、シクロアルキルチオ基(好ましくは炭素数3〜20)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜26)、アルキル、シクロアルキル若しくはアリールスルホニル基(好ましくは炭素数1〜20)、 Acylamino group (preferably having a carbon number of 1 to 20), sulfonamide group (preferably having a carbon number of 0 to 20, preferably an alkyl, cycloalkyl or aryl sulfonamide group), alkylthio group (preferably having a carbon number of 1 to 20) , More preferably 1 to 12), cycloalkylthio group (preferably 3 to 20 carbon atoms), arylthio group (preferably 6 to 26 carbon atoms), alkyl, cycloalkyl or arylsulfonyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms) ),

シリル基(好ましくは炭素数1〜20で、アルキル、アリール、アルコキシ及びアリールオキシが置換したシリル基が好ましい。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数1〜20で、アルキル、アリール、アルコキシ及びアリールオキシが置換したシリルオキシ基が好ましい。)、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)、又は、上記酸性基Ancが挙げられる。A silyl group (preferably a silyl group having 1 to 20 carbon atoms and substituted with alkyl, aryl, alkoxy and aryloxy is preferable), a silyloxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, alkyl, aryl, alkoxy and aryloxy Siloxy groups are preferred), hydroxy groups, cyano groups, nitro groups, halogen atoms (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom), or the above-mentioned acidic group Anc 1 .

置換基群Tから選ばれる置換基は、より好ましくは、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、シアノ基又はハロゲン原子であり、特に好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基又はシアノ基である。   The substituent selected from Substituent group T is more preferably an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, a cycloalkoxycarbonyl Group, amino group, acylamino group, cyano group or halogen atom, particularly preferably alkyl group, alkenyl group, aryl group, heterocyclic group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, amino group, acylamino group or cyano group .

置換基群Tから選ばれる置換基は、特段の断りがない限り、上記の基を複数組み合わせてなる基をも含む。例えば、化合物ないし置換基等がアルキル基、アルケニル基等を含むとき、これらは置換されていても置換されていなくてもよい。また、アリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても置換されていなくてもよい。   The substituent selected from Substituent Group T also includes a group formed by combining a plurality of the above-mentioned groups unless otherwise specified. For example, when the compound or substituent or the like contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, these may be substituted or unsubstituted. In addition, when the aryl group, the heterocyclic group and the like are contained, they may be monocyclic or fused ring, and may be substituted or unsubstituted.

式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらのジピロメテン錯体化合物に限定されない。下記具体例において、酸性基を2個以上有する場合、酸性基のいずれかが塩になっていてもよく、また、酸性基が塩になっていないジピロメテン錯体化合物と酸性基が塩になっているジピロメテン錯体化合物との混合物でもよい。下記具体例において、Buはノルマルブチル基を表す。Specific examples of the dipyrromethene complex compound represented by the formula (1) are shown below, but the present invention is not limited to these dipyrromethene complex compounds. In the following specific example, when it has two or more acidic groups, any of the acidic groups may be in the form of a salt, and the dipyrromethene complex compound and the acidic group are in the form of a salt. It may be a mixture with a dipyrromethene complex compound. In the following specific examples, n Bu represents a normal butyl group.

次に、光電変換素子及び色素増感太陽電池の主たる部材の好ましい態様について説明する。   Next, the preferable aspect of the main members of a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell is demonstrated.

<導電性支持体>
導電性支持体は、導電性を有し、感光体層2等を支持できるものであれば特に限定されない。導電性支持体は、導電性を有する材料、例えば後述する金属で形成された導電性支持体1、又は、ガラス若しくはプラスチックの基板44とこの基板44の表面に成膜された透明導電膜43とを有する導電性支持体41が好ましい。
<Conductive Support>
The conductive support is not particularly limited as long as it has conductivity and can support the photosensitive layer 2 and the like. The conductive support includes a conductive support 1 formed of a conductive material, for example, a metal described later, or a glass or plastic substrate 44 and a transparent conductive film 43 formed on the surface of the substrate 44. The conductive support body 41 which has is preferable.

なかでも、基板44の表面に、金属酸化物の透明導電膜43を有する導電性支持体41が更に好ましい。このような導電性支持体41は、基板44の表面に導電性の金属酸化物を塗布して透明導電膜43を成膜することにより、得られる。プラスチックで形成された基板44としては、例えば、特開2001−291534号公報の段落番号0153に記載の透明ポリマーフィルムが挙げられる。また、基板44を形成する材料は、ガラス及びプラスチックの他にも、セラミック(特開2005−135902号公報)、導電性樹脂(特開2001−160425号公報)を用いることができる。金属酸化物としては、スズ酸化物(TO)が好ましく、インジウム−スズ酸化物(スズドープ酸化インジウム;ITO)、フッ素をドープした酸化スズ(FTO)等のフッ素ドープスズ酸化物が特に好ましい。このときの金属酸化物の塗布量は、基板44の表面積1m当たり0.1〜100gが好ましい。導電性支持体41を用いる場合、光は基板44側から入射させることが好ましい。Among them, the conductive support 41 having the transparent conductive film 43 of metal oxide on the surface of the substrate 44 is more preferable. Such a conductive support 41 can be obtained by applying a conductive metal oxide to the surface of the substrate 44 and depositing the transparent conductive film 43. As a board | substrate 44 formed with the plastics, the transparent polymer film as described in stage number 0153 of Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-291534 is mentioned, for example. Moreover, as a material which forms the board | substrate 44, ceramic (Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-135902) and electroconductive resin (Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-160425) other than glass and a plastics can be used. As a metal oxide, tin oxide (TO) is preferable, and fluorine-doped tin oxide such as indium-tin oxide (tin-doped indium oxide; ITO) and fluorine-doped tin oxide (FTO) is particularly preferable. The coating amount of the metal oxide of this time, the surface area 1 m 2 per 0.1~100g substrate 44 is preferable. When the conductive support 41 is used, light is preferably incident from the substrate 44 side.

導電性支持体1及び41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(波長300〜1200nm)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%以上であることが特に好ましい。
導電性支持体1及び41の厚みは、特に限定されず、0.05μm〜10mmであることが好ましく、0.1μm〜5mmであることが更に好ましく、0.3μm〜4mmであることが特に好ましい。
透明導電膜43を有する場合、透明導電膜43の厚みは、0.01〜30μmであることが好ましく、0.03〜25μmであることが更に好ましく、0.05〜20μmであることが特に好ましい。
The conductive supports 1 and 41 are preferably substantially transparent. “Substantially transparent” means that the transmittance of light (wavelength 300 to 1200 nm) is 10% or more, preferably 50% or more, and particularly preferably 80% or more .
The thickness of the conductive supports 1 and 41 is not particularly limited, and is preferably 0.05 μm to 10 mm, more preferably 0.1 μm to 5 mm, and particularly preferably 0.3 μm to 4 mm. .
When the transparent conductive film 43 is provided, the thickness of the transparent conductive film 43 is preferably 0.01 to 30 μm, more preferably 0.03 to 25 μm, and particularly preferably 0.05 to 20 μm. .

導電性支持体1及び41は、その表面に、金属酸化物からなる金属酸化物被膜を有することが好ましい。金属酸化物としては、透明導電膜43を形成する上記金属酸化物、後述する半導体微粒子で挙げた金属酸化物を用いることができ、半導体微粒子で挙げた金属酸化物が好ましい。金属酸化物は、透明導電膜43を形成する上記金属酸化物又は半導電性微粒子で挙げた金属酸化物と同じ種類の金属酸化物であってもよく、異なる種類の金属酸化物であってもよい。この金属酸化物被膜は、通常、薄膜に形成され、例えば、0.01〜100nmの厚みが好ましい。金属酸化物被膜の形成方法は、特に限定されず、後述する半導体微粒子が形成する層の形成方法と同様の方法が挙げられる。例えば、金属酸化物又はその前駆体(例えば、ハロゲン化物、アルコキシド)を含む液を塗布、加熱(焼成)することにより、金属酸化物被膜を形成できる。   The conductive supports 1 and 41 preferably have a metal oxide film made of a metal oxide on the surface thereof. As the metal oxide, the above-mentioned metal oxide for forming the transparent conductive film 43 and the metal oxide mentioned for the semiconductor fine particles described later can be used, and the metal oxide mentioned for the semiconductor fine particles is preferable. The metal oxide may be the same kind of metal oxide as the metal oxide mentioned in the above-mentioned metal oxide or the semiconductive fine particles forming the transparent conductive film 43, and even if it is a different kind of metal oxide Good. The metal oxide film is usually formed into a thin film, and preferably has a thickness of, for example, 0.01 to 100 nm. The formation method of the metal oxide film is not particularly limited, and the same method as the formation method of the layer formed by the semiconductor fine particles described later can be mentioned. For example, a metal oxide film can be formed by applying and heating (baking) a liquid containing a metal oxide or a precursor thereof (eg, a halide, an alkoxide).

導電性支持体1及び41は、表面に光マネージメント機能を有してもよい。例えば、表面に、特開2003−123859号公報に記載の高屈折膜及び低屈折率の酸化物膜を交互に積層した反射防止膜を有してもよく、特開2002−260746号公報に記載のライトガイド機能を有してもよい。   The conductive supports 1 and 41 may have a light management function on the surface. For example, the surface may have an antireflective film in which a high refractive film and a low refractive index oxide film described in JP-A 2003-123859 are alternately laminated, and described in JP-A 2002-260746. It may have a light guide function of

<感光体層>
感光体層は、上記色素21が担持された半導体微粒子22及び電解質を有していれば、その他の構成は特に限定されない。好ましくは、上記感光体層2及び上記感光体層42が挙げられる。
<Photoreceptor layer>
The configuration of the photosensitive layer is not particularly limited as long as it has the semiconductor fine particles 22 on which the dye 21 is supported and the electrolyte. Preferably, the photosensitive layer 2 and the photosensitive layer 42 can be mentioned.

− 半導体微粒子(半導体微粒子が形成する層) −
半導体微粒子22は、好ましく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)又はペロブスカイト型結晶構造を有する化合物の微粒子である。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、ニオブ若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。ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物としては、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(チタニア)、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステンが特に好ましい。
-Semiconductor fine particles (layer formed by semiconductor fine particles)-
The semiconductor fine particles 22 are preferably fine particles of a metal chalcogenide (for example, an oxide, a sulfide, a selenide or the like) or a compound having a perovskite crystal structure. Metal chalcogenides preferably include oxides of titanium, tin, zinc, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium or tantalum, cadmium sulfide, cadmium selenide and the like. Preferred examples of the compound having a perovskite crystal structure include strontium titanate and calcium titanate. Among these, titanium oxide (titania), zinc oxide, tin oxide and tungsten oxide are particularly preferable.

チタニアの結晶構造としては、アナターゼ型、ブルッカイト型、又はルチル型が挙げられ、アナターゼ型、ブルッカイト型が好ましい。チタニアナノチューブ、ナノワイヤー、ナノロッドは、単独で、又は、チタニア微粒子に混合して、用いることができる。   The crystal structure of titania includes anatase type, brookite type, and rutile type, with anatase type and brookite type being preferable. The titania nanotubes, nanowires, nanorods can be used alone or mixed with the titania particles.

半導体微粒子22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 particle size of the semiconductor fine particles 22 is an average particle size of 0.001 to 1 μm as a primary particle using a diameter when the projected area is converted to a circle, and 0.01 to 100 μm as an average particle size of a dispersion. Is preferred.

半導体微粒子22は多くの色素21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22を導電性支持体1又は41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く、通常5000倍程度である。一般に、半導体微粒子が形成する層(感光体層)の厚みが大きいほど単位面積当たりに担持できる色素21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。   The semiconductor fine particles 22 preferably have a large surface area so as to be capable of adsorbing many dyes 21. For example, in the state where the semiconductor fine particles 22 are coated on the conductive support 1 or 41, the surface area is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more the projected area. The upper limit is not particularly limited, and is usually about 5000 times. Generally, the larger the thickness of the layer (photosensitive material layer) formed by the semiconductor fine particles, the more the amount of dye 21 that can be carried per unit area increases, so the light absorption efficiency becomes higher, but the diffusion distance of generated electrons increases. The loss due to recombination also increases.

半導体微粒子が形成する層の好ましい厚みは、光電変換素子の用途によって一義的なものではないが、典型的には0.1〜100μmが好ましく、1〜50μmがより好ましく、3〜30μmが更に好ましい。   The preferred thickness of the layer formed by the semiconductor fine particles is not unique depending on the application of the photoelectric conversion element, but typically 0.1 to 100 μm is preferable, 1 to 50 μm is more preferable, and 3 to 30 μm is still more preferable .

半導体微粒子22の層は、例えば、導電性支持体1又は41に半導体微粒子22を塗布した後に、100〜800℃の温度で10分〜10時間焼成して、形成できる。これにより、半導体微粒子同士を密着させることができ、好ましい。
半導体微粒子22を導電性支持体1又は41上に塗設する方法として、湿式法、乾式法、その他の方法が挙げられる。半導体微粒子22の、導電性支持体の表面積1m当たりの塗布量は0.5〜500g、更には5〜100gが好ましい。
成膜温度は、導電性支持体1又は基板44の材料としてガラスを用いる場合、60〜600℃が好ましい。
The layer of the semiconductor fine particles 22 can be formed, for example, by applying the semiconductor fine particles 22 to the conductive support 1 or 41 and then baking it at a temperature of 100 to 800 ° C. for 10 minutes to 10 hours. Thereby, semiconductor fine particles can be adhered to each other, which is preferable.
Examples of the method of coating the semiconductor fine particles 22 on the conductive support 1 or 41 include a wet method, a dry method and other methods. Fine semiconductor particles 22, the coating amount of the surface area of 1 m 2 per conductive support 0.5~500G, more 5~100g is preferred.
When using glass as a material of the electroconductive support body 1 or the board | substrate 44, 60-600 degreeC of film-forming temperature is preferable.

− 光散乱層 −
本発明において、感光体層は光散乱層を有していてもよい。この光散乱層は、入射光を散乱させる機能を有する点で、半導体層45と異なる。
色素増感太陽電池20において、光散乱層46は、好ましくは、棒状又は板状の金属酸化物微粒子を含有する。光散乱層46に用いられる金属酸化物としては、例えば、上記半導体微粒子を形成する化合物として説明した上記金属のカルコゲニド(酸化物)が挙げられる。光散乱層46を設ける場合、光散乱層の厚みは感光体層42の厚みの10〜50%とすることが好ましい。
光散乱層46は、特開2002−289274号公報に記載されている光散乱層が好ましく、特開2002−289274号公報の記載が、そのまま本明細書に好ましく取り込まれる。
-Light scattering layer-
In the present invention, the photoreceptor layer may have a light scattering layer. This light scattering layer is different from the semiconductor layer 45 in that it has a function of scattering incident light.
In the dye-sensitized solar cell 20, the light scattering layer 46 preferably contains rod-like or plate-like metal oxide fine particles. As a metal oxide used for the light-scattering layer 46, the chalcogenide (oxide) of the said metal demonstrated as a compound which forms the said semiconductor fine particle is mentioned, for example. When the light scattering layer 46 is provided, the thickness of the light scattering layer is preferably 10 to 50% of the thickness of the photosensitive layer 42.
The light scattering layer 46 is preferably a light scattering layer described in JP-A-2002-289274, and the description of JP-A-2002-289274 is preferably incorporated into the present specification as it is.

− 金属酸化物被膜 −
本発明において、感光体層を形成する半導体微粒子(半導体層45及び光散乱層46を形成するものを含む)は、その表面に金属酸化物被膜を有することが好ましい。金属酸化物被膜を形成する金属酸化物としては、上記半導体微粒子で挙げた金属酸化物を用いることができ、上記半導体微粒子と同じ種類の金属酸化物であっても異なる種類の金属酸化物であってもよい。この金属酸化物被膜は、通常、薄膜に形成され、例えば0.1〜100nmの厚みが好ましい。本発明において、半導体微粒子が金属酸化物被膜を有する場合、ジピロメテン錯体化合物は金属酸化物被膜を介して半導体微粒子に吸着される。金属酸化物被膜の形成方法は上記した通りである。
本発明において、導電性支持体及び半導体微粒子の表面それぞれに金属酸化物被膜を有することもできる。この場合、それぞれの金属酸化物被膜は同じ種類の金属酸化物で形成されていてもよく、異なる種類の金属酸化物で形成されていてもよい。
-Metal oxide film-
In the present invention, the semiconductor fine particles forming the photosensitive layer (including those forming the semiconductor layer 45 and the light scattering layer 46) preferably have a metal oxide film on the surface thereof. As a metal oxide which forms a metal oxide film, the metal oxide mentioned by the said semiconductor fine particle can be used, and even if it is the same kind of metal oxide as the said semiconductor fine particle, it is a different kind of metal oxide May be This metal oxide film is usually formed into a thin film, and a thickness of, for example, 0.1 to 100 nm is preferable. In the present invention, when the semiconductor fine particles have a metal oxide film, the dipyrromethene complex compound is adsorbed to the semiconductor particles through the metal oxide film. The method of forming the metal oxide film is as described above.
In the present invention, it is also possible to have a metal oxide film on the surface of the conductive support and the surface of the semiconductor fine particle. In this case, each metal oxide film may be formed of the same type of metal oxide, or may be formed of different types of metal oxide.

− 色素 −
光電変換素子10及び色素増感太陽電池20においては、増感色素として、上記式(1)で表されるジピロメテン錯体色素を担持している。式(1)で表されるジピロメテン錯体色素は上記の通りである。
-Dye-
In the photoelectric conversion element 10 and the dye-sensitized solar cell 20, the dipyrromethene complex dye represented by the above formula (1) is supported as a sensitizing dye. The dipyrromethene complex dye represented by the formula (1) is as described above.

半導体微粒子は、上述のジピロメテン錯体色素と併せて、他の色素を担持していてもよい。本発明において、ジピロメテン錯体色素と併用できる色素としては、特に限定されず、Ru錯体色素、スクアリリウムシアニン色素、有機色素、ポルフィリン色素、フタロシアニン色素等が挙げられる。併用できる色素としては、Ru錯体色素、スクアリリウムシアニン色素、又は有機色素が好ましい。   The semiconductor fine particles may carry other dyes in combination with the above-described dipyrromethene complex dyes. In the present invention, the dye that can be used in combination with the dipyrromethene complex dye is not particularly limited, and examples include Ru complex dye, squarylium cyanine dye, organic dye, porphyrin dye, and phthalocyanine dye. As a pigment | dye which can be used together, Ru complex pigment | dye, squarylium cyanine pigment | dye, or an organic pigment | dye is preferable.

色素の使用量は、一概には決定できないが、導電性支持体1又は41の表面積1m当たり0.01〜100ミリモルが好ましく、より好ましくは0.1〜50ミリモル、特に好ましくは1〜10ミリモルである。また、色素の半導体微粒子に対する吸着量は1gの半導体微粒子に対して0.001〜1ミリモルが好ましく、より好ましくは0.1〜0.5ミリモルである。このような色素量とすることによって、半導体微粒子における増感効果が十分に得られる。The amount of the dye, can not be absolutely determined, surface area 1m preferably 2 per 0.01 to 100 mmol of the conductive support 1 or 41, and more preferably 0.1 to 50 mmol, particularly preferably from 1 to 10 It is millimole. The amount of the dye adsorbed on the semiconductor fine particles is preferably 0.001 to 1 millimole, more preferably 0.1 to 0.5 millimole, per 1 g of the semiconductor fine particle. With such a dye amount, the sensitizing effect in the semiconductor fine particles can be sufficiently obtained.

式(1)で表されるジピロメテン錯体色素と他の色素を併用する場合、式(1)で表されるジピロメテン錯体色素の質量/他の色素の質量の比は、95/5〜10/90が好ましく、95/5〜50/50がより好ましく、95/5〜60/40が更に好ましく、95/5〜65/35が特に好ましく、95/5〜70/30が最も好ましい。   When the dipyrromethene complex dye represented by the formula (1) is used in combination with another dye, the ratio of the mass of the dipyrromethene complex dye represented by the formula (1) to the mass of the other dye is 95/5 to 10/90. 95/5 to 50/50 is more preferable, 95/5 to 60/40 is further preferable, 95/5 to 65/35 is particularly preferable, and 95/5 to 70/30 is most preferable.

− 電解質 −
感光体層は電解質を含む。感光体層に含まれる電解質は、後述する電荷移動体層が有する電解質と同義であり、好ましいものも同じである。感光体層に含まれる電解質は、電荷移動体層が有する電解質と同種でも異種であってもよく、同種であることが好ましい。
-Electrolyte-
The photoreceptor layer contains an electrolyte. The electrolyte contained in the photosensitive layer is the same as the electrolyte contained in the charge transfer layer described later, and the preferable one is also the same. The electrolyte contained in the photoreceptor layer may be the same as or different from the electrolyte contained in the charge transfer layer, and is preferably the same.

− 共吸着剤 −
本発明において、半導体微粒子は、式(1)で表されるジピロメテン錯体色素又は必要により併用する色素とともに、共吸着剤を担持していることが好ましい。このような共吸着剤としては酸性基(好ましくは、カルボキシ基又はその塩)を1つ以上有する共吸着剤が好ましく、脂肪酸やステロイド骨格を有する化合物が挙げられる。
脂肪酸は、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよく、例えば、ブタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ヘキサデカン酸、ドデカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等が挙げられる。
ステロイド骨格を有する化合物として、コール酸、グリココール酸、ケノデオキシコール酸、ヒオコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸、ウルソデオキシコール酸等が挙げられる。好ましくはコール酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸であり、更に好ましくはデオキシコール酸である。
-Coadsorbent-
In the present invention, the semiconductor fine particle preferably carries a co-adsorbent together with the dipyrromethene complex dye represented by the formula (1) or a dye optionally used in combination. As such a co-adsorbent, a co-adsorbent having one or more acidic groups (preferably, a carboxy group or a salt thereof) is preferable, and a compound having a fatty acid or a steroid skeleton can be mentioned.
The fatty acid may be saturated fatty acid or unsaturated fatty acid, and examples thereof include butanoic acid, hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, hexadecanoic acid, dodecanoic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid and the like. .
Examples of compounds having a steroid skeleton include cholic acid, glycocholic acid, chenodeoxycholic acid, hyocholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, ursodeoxycholic acid and the like. Preferred are cholic acid, deoxycholic acid and chenodeoxycholic acid, and more preferred is deoxycholic acid.

好ましい共吸着剤として、特開2014−82187号公報の段落番号0125〜0129に記載の式(CA)で表される化合物が挙げられ、特開2014−82187号公報の段落番号0125〜0129の記載が、そのまま本明細書に好ましく取り込まれる。   As a preferable co-adsorbent, compounds represented by the formula (CA) described in paragraphs 0125 to 0129 of JP-A 2014-82187 can be mentioned, and the description of paragraphs 0125 to 0129 of JP-A 2014-82187 Is preferably incorporated herein as it is.

上記共吸着剤は、半導体微粒子に吸着させることにより、ジピロメテン錯体色素の非効率な会合を抑制する効果及び半導体微粒子表面から電解質中のレドックス系への逆電子移動を防止する効果がある。共吸着剤の使用量は、特に限定されず、上記の作用を効果的に発現させる観点から、上記ジピロメテン錯体色素1モルに対して、好ましくは0.1〜200モル、更に好ましくは1〜100モル、特に好ましくは2〜50モルである。   The above-mentioned co-adsorbent has an effect of suppressing inefficient association of the dipyrromethene complex dye and an effect of preventing reverse electron transfer from the surface of the semiconductor fine particle to the redox system in the electrolyte by adsorbing the semiconductor fine particle. The amount of the co-adsorbent used is not particularly limited, and is preferably 0.1 to 200 mol, more preferably 1 to 100 mol per mol of the dipyrromethene complex dye, from the viewpoint of exerting the above-mentioned effects effectively. The molar amount is particularly preferably 2 to 50 molar.

− アミン化合物 −
色素を半導体微粒子に担持させた後に、アミン化合物を用いて半導体微粒子の表面を処理してもよい。好ましいアミン化合物としてピリジン化合物(例えば4−t−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。
-Amine compound-
After the dye is supported on the semiconductor particles, the surface of the semiconductor particles may be treated with an amine compound. Pyridine compounds (for example, 4-t-butylpyridine, polyvinylpyridine) and the like can be mentioned as preferable amine compounds. In the case of a liquid, these may be used as it is, or may be used by dissolving in an organic solvent.

<電荷移動体層>
電荷移動体層3及び47は、色素21の酸化体に電子を補充する機能を有する層であり、受光電極5又は40と、対極4又は48との間に設けられる。
電荷移動体層3及び47は電解質を含む。ここで、「電荷移動体層が電解質を含む」とは、電荷移動体層が電解質のみからなる態様、及び、電解質と電解質以外の物質を含有する態様の、両態様を含む意味である。
電荷移動体層3及び47は、固体状、液体状、ゲル状又はこれら混合状態のいずれであってもよい。
<Charge carrier layer>
The charge transfer layers 3 and 47 have a function of replenishing the oxidant of the dye 21 with electrons, and are provided between the light receiving electrode 5 or 40 and the counter electrode 4 or 48.
The charge transfer layers 3 and 47 contain an electrolyte. Here, the phrase "the charge transfer layer includes an electrolyte" means that the charge transfer layer includes only the electrolyte, and includes both the electrolyte and the material other than the electrolyte.
The charge transfer layers 3 and 47 may be in solid, liquid, gel or mixed state.

− 電解質 −
電解質の例としては、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体電解質、酸化還元対を含有する溶融塩及び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等が挙げられる。なかでも、液体電解質が光電変換効率の点で好ましい。
-Electrolyte-
Examples of the electrolyte include a liquid electrolyte in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, a molten salt containing a redox couple, and a so-called gel electrolyte in which a liquid in which a redox couple is dissolved in an organic solvent is impregnated into a polymer matrix. . Among them, a liquid electrolyte is preferable in terms of photoelectric conversion efficiency.

酸化還元対として、例えばヨウ素とヨウ化物(ヨウ化物塩、ヨウ化イオン性液体が好ましく、ヨウ化リチウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、ヨウ化テトラプロピルアンモニウム、ヨウ化メチルプロピルイミダゾリウムが好ましい)との組み合わせ、アルキルビオローゲン(例えばメチルビオローゲンクロリド、ヘキシルビオローゲンブロミド、ベンジルビオローゲンテトラフルオロボレート)とその還元体との組み合わせ、ポリヒドロキシベンゼン(例えばハイドロキノン、ナフトハイドロキノン等)とその酸化体との組み合わせ、2価と3価の鉄錯体の組み合わせ(例えば赤血塩と黄血塩の組み合わせ)、2価と3価のコバルト錯体の組み合わせ等が挙げられる。これらのうち、ヨウ素とヨウ化物との組み合わせ、又は2価と3価のコバルト錯体の組み合わせが好ましく、ヨウ素とヨウ化物との組み合わせが特に好ましい。   As a redox couple, for example, iodine and iodide (iodide salt, iodide ionic liquid is preferable, lithium iodide, tetrabutylammonium iodide, tetrapropylammonium iodide, methylpropylimidazolium iodide are preferable) Combination, combination of alkyl viologen (eg methyl viologen chloride, hexyl viologen bromide, benzyl viologen tetrafluoroborate) and its reduced form, combination of polyhydroxybenzene (eg hydroquinone, naphthohydroquinone etc) and its oxidized form, divalent Examples include combinations of trivalent iron complexes (for example, combinations of red blood salts and yellow blood salts), combinations of divalent and trivalent cobalt complexes, and the like. Among these, a combination of iodine and iodide, or a combination of divalent and trivalent cobalt complexes is preferred, and a combination of iodine and iodide is particularly preferred.

上記コバルト錯体は、特開2014−82189号公報の段落番号0144〜0156に記載の式(CC)で表される錯体が好ましく、特開2014−82189号公報の段落番号0144〜0156の記載が、そのまま本明細書に好ましく取り込まれる。   The above-mentioned cobalt complex is preferably a complex represented by the formula (CC) described in paragraphs 0144 to 0156 of JP-A 2014-82189, and the description of paragraphs 0144 to 0156 of JP-A 2014-82189 is It is preferably incorporated herein as it is.

電解質として、ヨウ素とヨウ化物との組み合わせを用いる場合、5員環又は6員環の含窒素芳香族カチオンのヨウ素塩を更に併用するのが好ましい。   When a combination of iodine and iodide is used as the electrolyte, it is preferable to further use an iodine salt of a 5- or 6-membered nitrogen-containing aromatic cation in combination.

液体電解質及びゲル電解質に用いる有機溶媒としては、特に限定されず、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。
特に、液体電解質に用いる有機溶媒としては、ニトリル化合物、エーテル化合物、エステル化合物等が好ましく、ニトリル化合物がより好ましく、アセトニトリル、メトキシプロピオニトリルが特に好ましい。
The organic solvent used for the liquid electrolyte and the gel electrolyte is not particularly limited, and aprotic polar solvents (eg, acetonitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, sulfolane, 1,3-dimethylimidazolinone, 3) -Methyl oxazolidinone etc. is preferable.
In particular, as the organic solvent used for the liquid electrolyte, nitrile compounds, ether compounds, ester compounds and the like are preferable, nitrile compounds are more preferable, and acetonitrile and methoxypropionitrile are particularly preferable.

溶融塩やゲル電解質としては、特開2014−139931号公報の段落番号0205及び段落番号0208〜0213に記載のものが好ましく、特開2014−139931号公報の段落番号0205及び段落番号0208〜0213の記載が、そのまま本明細書に好ましく取り込まれる。   As the molten salt or gel electrolyte, those described in paragraph No. 0205 and paragraph No. 0208 to 0213 of JP-A-2014-139931 are preferable, and paragraph No. 0205 and paragraph No. 0208 to 0213 of JP-A-2014-139931. The description is preferably incorporated as such into the present specification.

電解質は、添加物として、4−t−ブチルピリジン等のピリジン化合物のほか、アミノピリジン化合物、ベンズイミダゾール化合物、アミノトリアゾール化合物及びアミノチアゾール化合物、イミダゾール化合物、アミノトリアジン化合物、尿素化合物、アミド化合物、ピリミジン化合物又は窒素を含まない複素環を含有していてもよい。   Electrolytes include, as additives, pyridine compounds such as 4-t-butylpyridine, aminopyridine compounds, benzimidazole compounds, aminotriazole compounds and aminothiazole compounds, imidazole compounds, aminotriazine compounds, urea compounds, amide compounds, pyrimidines It may contain a compound or a nitrogen-free heterocycle.

また、光電変換効率を向上させるために、電解液の水分を制御する方法をとってもよい。水分を制御する好ましい方法としては、濃度を制御する方法や脱水剤を共存させる方法を挙げることができる。電解液の水分含有量(含有率)を0〜0.1質量%に調整することが好ましい。
ヨウ素は、ヨウ素とシクロデキストリンとの包接化合物として使用することもできる。また環状アミジンを用いてもよく、酸化防止剤、加水分解防止剤、分解防止剤、ヨウ化亜鉛を加えてもよい。
Further, in order to improve the photoelectric conversion efficiency, a method of controlling the water content of the electrolytic solution may be employed. As a preferable method of controlling the water, a method of controlling the concentration and a method of coexisting a dehydrating agent can be mentioned. It is preferable to adjust the water content (content rate) of the electrolytic solution to 0 to 0.1% by mass.
Iodine can also be used as an inclusion compound of iodine and cyclodextrin. In addition, cyclic amidine may be used, and an antioxidant, a hydrolysis inhibitor, a decomposition inhibitor, and zinc iodide may be added.

上述の液体電解質及び擬固体電解質の代わりに、p型半導体又はホール輸送材料等の固体電荷輸送材料、例えば、CuI若しくはCuNCS等を用いることができる。また、Nature,vol.486,p.487(2012)等に記載の電解質を用いてもよい。固体電荷輸送材料として有機ホール輸送材料を用いてもよい。有機ホール輸送材料は、溶液塗布可能で固体状になる正孔輸送材料が好ましい。
正孔輸送材料としては、低分子化合物又は高分子化合物が挙げられ、トリアリールアミン化合物、ポリチオフェン化合物(例えば、ポリ(3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル)、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT))、ポリフェニレンビニレン化合物、ポリアニリン化合物、ポリピロール化合物、又は、これらの共重合体が挙げられる。
Instead of the above-described liquid electrolyte and pseudo-solid electrolyte, a solid charge transport material such as a p-type semiconductor or a hole transport material, for example, CuI or CuNCS can be used. Also, Nature, vol. 486, p. The electrolyte described in 487 (2012) or the like may be used. An organic hole transport material may be used as the solid charge transport material. The organic hole transport material is preferably a hole transport material that can be solution-coated and solid.
The hole transport material may be a low molecular weight compound or a high molecular weight compound, and a triarylamine compound, a polythiophene compound (eg, poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl), polyethylenedioxythiophene (PEDOT)) And polyphenylene vinylene compounds, polyaniline compounds, polypyrrole compounds, and copolymers of these.

トリアリールアミン化合物は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
トリアリールアミン化合物としては、下記式(HT−1)で表される化合物が挙げられる。
The triarylamine compound may be a low molecular weight compound or a high molecular weight compound.
As a triarylamine compound, the compound represented by a following formula (HT-1) is mentioned.

式(HT−1)中、RA1〜RA15は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。
A1〜RA15として採りうる置換基としては、上記置換基群Tから選ばれる置換基が挙げられ、隣り合う置換基同士が単結合又は連結基を介して結合して環を形成してもよい。耐熱性及び耐久性の観点から、RA1〜RA5の少なくとも一つがアリール基であることが好ましく、RA1〜RA5の少なくとも一つとRA6〜RA10の少なくとも一つがアリール基であることがより好ましい。
In formula (HT-1), R A1 to R A15 each represent a hydrogen atom or a substituent.
Examples of the substituent that can be taken as R A1 to R A15 include the substituents selected from the above-mentioned Substituent Group T, and even if adjacent substituents are linked via a single bond or a linking group to form a ring Good. From the viewpoint of heat resistance and durability, it is preferable that at least one of R A1 to R A5 is an aryl group, that at least one of the at least one and R a R A1 ~R A5 A6 ~R A10 is an aryl group More preferable.

トリアリールアミン化合物においては、光電変換素子の製造バラツキを抑制する観点から、分子量が400以上1200以下であることが好ましく、550以上1100以下であることがより好ましく、600以上1000以下であることが更に好ましく、600以上900以下であることが特に好ましい。   The triarylamine compound preferably has a molecular weight of 400 or more and 1200 or less, more preferably 550 or more and 1100 or less, and 600 or more and 1000 or less, from the viewpoint of suppressing manufacturing variations of the photoelectric conversion element. More preferably, it is particularly preferably 600 or more and 900 or less.

上記式(HT−1)で表される化合物の具体例としては、2,2’,7,7’−テトラキス−(N,N−ジ−p−メトキシフェニルアミン)−9,9−スピロビフルオレン(Spiro−OMeTAD)、下記(HTL−1)〜(HTL−14)で表される化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the compound represented by the above formula (HT-1) include 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N-di-p-methoxyphenylamine) -9,9-spirobi Although fluorene (Spiro-OMeTAD), the compound etc. which are represented by the following (HTL-1)-(HTL-14), etc. are mentioned, this invention is not limited to these.

上記有機ホール輸送材料としては、2,2’,7,7’−テトラキス−(N,N−ジ−p−メトキシフェニルアミン)−9,9−スピロビフルオレン、ポリ(3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル)、4−(ジエチルアミノ)ベンゾアルデヒド ジフェニルヒドラゾン、又は、ポリエチレンジオキシチオフェン等が好ましい。   As the above organic hole transport material, 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N-di-p-methoxyphenylamine) -9,9-spirobifluorene, poly (3-hexylthiophene-2) Preferred are 5-diyl), 4- (diethylamino) benzaldehyde diphenyl hydrazone, polyethylene dioxythiophene and the like.

酸化還元対は、電子のキャリアになるので、ある程度の濃度で含有するのが好ましい。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。この場合の上限は特に制限はなく、通常5モル/L程度である。   The redox couple is preferably contained at a certain concentration because it becomes a carrier of electrons. The preferred concentration is 0.01 mol / L or more in total, more preferably 0.1 mol / L or more, and particularly preferably 0.3 mol / L or more. The upper limit in this case is not particularly limited, and is usually about 5 mol / L.

<対極>
対極4及び48は、色素増感太陽電池の正極として働くものであることが好ましい。対極4及び48は、通常、上記導電性支持体1又は41と同じ構成とすることもできるが、強度が十分に保たれるような構成では基板44は必ずしも必要でない。
対極を形成する金属としては、例えば、白金(Pt)、金(Au)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、インジウム(In)、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、オスニウム(Os)、アルミニウム(Al)等が挙げられる。
対極4及び48の構造としては、集電効果が高い構造が好ましい。感光体層2及び42に光が到達するためには、上記導電性支持体1又は41と対極4又は48との少なくとも一方は実質的に透明でなければならない。本発明の色素増感太陽電池においては、導電性支持体1又は41が透明であって、太陽光を導電性支持体1又は41側から入射させるのが好ましい。この場合、対極4及び48は光を反射する性質を有することが更に好ましい。色素増感太陽電池の対極4及び48としては、金属若しくは導電性の酸化物を蒸着したガラス又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。
対極の膜厚は、特に限定されず、0.01〜100μmが好ましく、0.01〜10μmが更に好ましく、0.01〜1μmが特に好ましい。
<Counter electrode>
The counter electrodes 4 and 48 preferably serve as the positive electrode of the dye-sensitized solar cell. The counter electrodes 4 and 48 may generally have the same configuration as the conductive support 1 or 41, but the substrate 44 is not necessarily required in the configuration where the strength is sufficiently maintained.
As a metal which forms a counter electrode, platinum (Pt), gold (Au), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), indium (In), ruthenium (Ru), palladium (Pd), for example Rhodium (Rh), iridium (Ir), osmium (Os), aluminum (Al) and the like can be mentioned.
As a structure of the counter electrodes 4 and 48, a structure having a high current collection effect is preferable. In order for light to reach the photosensitive layers 2 and 42, at least one of the conductive support 1 or 41 and the counter electrode 4 or 48 must be substantially transparent. In the dye-sensitized solar cell of the present invention, it is preferable that the conductive support 1 or 41 is transparent and sunlight be incident from the side of the conductive support 1 or 41. In this case, it is more preferable that the counter electrodes 4 and 48 have the property of reflecting light. As the counter electrodes 4 and 48 of the dye-sensitized solar cell, a glass or a plastic on which a metal or a conductive oxide is vapor-deposited is preferable, and a glass on which platinum is vapor-deposited is particularly preferable.
The film thickness of the counter electrode is not particularly limited, and is preferably 0.01 to 100 μm, more preferably 0.01 to 10 μm, and particularly preferably 0.01 to 1 μm.

<その他の構成>
導電性支持体1又は41と感光体層2又は42との間には、感光体層2又は42が含む電解質と導電性支持体1又は41が直接接触することによる逆電流を防止するため、短絡防止層を形成することが好ましい。
また、受光電極5又は40と対極4又は48の接触を防ぐために、スペーサーS(図2参照)及び/又はセパレータを用いることが好ましい。
更に、光電変換素子又は色素増感太陽電池において、構成物の蒸散等を防止するために、光電変換素子又は色素増感太陽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。
<Other configuration>
Between the conductive support 1 or 41 and the photosensitive layer 2 or 42, in order to prevent reverse current due to direct contact between the electrolyte contained in the photosensitive layer 2 or 42 and the conductive support 1 or 41, It is preferable to form a short circuit prevention layer.
In addition, in order to prevent contact between the light receiving electrode 5 or 40 and the counter electrode 4 or 48, it is preferable to use a spacer S (see FIG. 2) and / or a separator.
Furthermore, in the photoelectric conversion element or the dye-sensitized solar cell, it is preferable to seal the side surface of the photoelectric conversion element or the dye-sensitized solar cell with a polymer, an adhesive or the like in order to prevent transpiration and the like of the components.

本発明の色素増感太陽電池は、上述の光電変換素子を用いて構成される。例えば、図1に示されるように、光電変換素子の導電性支持体と対極とを外部回路6で接続して色素増感太陽電池とすることができる。外部回路6は、公知のものを特に制限されることなく、用いることができる。   The dye-sensitized solar cell of the present invention is configured using the above-described photoelectric conversion element. For example, as shown in FIG. 1, the conductive support of the photoelectric conversion element and the counter electrode can be connected by the external circuit 6 to make a dye-sensitized solar cell. The external circuit 6 may be a known one without particular limitation.

光電変換素子及び色素増感太陽電池は、上記式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物を担持している。これにより、高い光電変換効率を示す。
このジピロメテン錯体化合物は、通常、黄色〜青色を呈する。そのため、各層の材質にもよるが、導電性支持体又は対極が実質的に透明である場合、光電変換素子及び色素増感太陽電池は黄色〜青色を呈し、意匠性にも優れる。
The photoelectric conversion element and the dye-sensitized solar cell carry the dipyrromethene complex compound represented by the above formula (1). This shows high photoelectric conversion efficiency.
This dipyrromethene complex compound usually exhibits yellow to blue. Therefore, although it also depends on the material of each layer, when the conductive support or the counter electrode is substantially transparent, the photoelectric conversion element and the dye-sensitized solar cell exhibit yellow to blue and have excellent designability.

[光電変換素子及び色素増感太陽電池の製造方法]
本発明の光電変換素子及び色素増感太陽電池は、上記式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物及び溶媒を含有する色素溶液を用いて、製造することが好ましい。
[Manufacturing method of photoelectric conversion element and dye-sensitized solar cell]
The photoelectric conversion device and the dye-sensitized solar cell of the present invention are preferably produced using a dye solution containing the dipyrromethene complex compound represented by the above formula (1) and a solvent.

このような色素溶液には、上記式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物が溶媒に溶解されてなり、必要により他の成分を含んでもよい。   In such a dye solution, the dipyrromethene complex compound represented by the above formula (1) is dissolved in a solvent, and may contain other components as necessary.

使用する溶媒としては、特開2001−291534号公報に記載の溶媒を挙げることができるが、特にこれに限定されない。本発明においては有機溶媒が好ましく、更にアルコール溶媒、アミド溶媒、ニトリル溶媒、ケトン溶媒、炭化水素溶媒、及び、これらの2種以上の混合溶媒がより好ましい。混合溶媒としては、アルコール溶媒と、アミド溶媒、ニトリル溶媒、ケトン溶媒及び炭化水素溶媒から選ばれる溶媒との混合溶媒が好ましい。更に好ましくは、アルコール溶媒とアミド溶媒の混合溶媒、アルコール溶媒と炭化水素溶媒の混合溶媒、又は、アルコール溶媒とニトリル溶媒の混合溶媒であり、特に好ましくはアルコール溶媒とアミド溶媒の混合溶媒、アルコール溶媒とニトリル溶媒の混合溶媒である。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール及びt−ブタノールの少なくとも1種と、ジメチルホルムアミド及びジメチルアセトアミドの少なくとも1種との混合溶媒、又は、メタノール、エタノール、プロパノール及びt−ブタノールの少なくとも1種とアセトニトリルとの混合溶媒が好ましい。   Although the solvent of Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-291534 can be mentioned as a solvent to be used, It does not specifically limit to this. In the present invention, organic solvents are preferred, and alcohol solvents, amide solvents, nitrile solvents, ketone solvents, hydrocarbon solvents and mixed solvents of two or more of these are more preferred. The mixed solvent is preferably a mixed solvent of an alcohol solvent and a solvent selected from an amide solvent, a nitrile solvent, a ketone solvent and a hydrocarbon solvent. More preferably, a mixed solvent of an alcohol solvent and an amide solvent, a mixed solvent of an alcohol solvent and a hydrocarbon solvent, or a mixed solvent of an alcohol solvent and a nitrile solvent, particularly preferably a mixed solvent of an alcohol solvent and an amide solvent, an alcohol solvent And a nitrile solvent mixed solvent. Specifically, a mixed solvent of at least one of methanol, ethanol, propanol and t-butanol with at least one of dimethylformamide and dimethylacetamide, or at least one of methanol, ethanol, propanol and t-butanol A mixed solvent with acetonitrile is preferred.

色素溶液は共吸着剤を含有することが好ましく、共吸着剤としては、上記の共吸着剤が好ましい。
ここで、色素溶液は、光電変換素子又は色素増感太陽電池を製造する際に、この溶液をこのまま使用できるように、ジピロメテン錯体色素や共吸着剤の濃度が調整されている色素溶液が好ましい。色素溶液は、上記式(1)で表されるジピロメテン錯体色素を0.001〜0.1質量%含有することが好ましい。共吸着剤の使用量は上記した通りである。
The dye solution preferably contains a co-adsorbent, and as the co-adsorbent, the above-described co-adsorbent is preferable.
Here, the dye solution is preferably a dye solution in which the concentration of the dipyrromethene complex dye or the co-adsorbent is adjusted so that this solution can be used as it is when producing a photoelectric conversion element or a dye-sensitized solar cell. The dye solution preferably contains 0.001 to 0.1% by mass of the dipyrromethene complex dye represented by the above formula (1). The amount of co-adsorbent used is as described above.

色素溶液は、色素吸着の点で、水分の含有率が少ないことが好ましい。例えば、水分含有量は、少なくとも使用時に、0〜0.1質量%に調整することが好ましい。水分含有率は、少なくとも使用時に、通常の方法で調整することができる。   The dye solution preferably has a low water content in terms of dye adsorption. For example, the water content is preferably adjusted to 0 to 0.1% by mass at least at the time of use. The water content can be adjusted in the usual manner, at least at the time of use.

本発明においては、上記色素溶液を用いて、半導体微粒子表面に式(1)で表されるジピロメテン錯体色素又はこれを含む色素を担持させることにより、感光体層を作製することが好ましい。すなわち、感光体層は、導電性支持体上に設けた半導体微粒子に上記色素溶液を塗布(ディップ法を含む)し、乾燥又は硬化させて、形成することが好ましい。
このようにして作製した感光体層を備えた受光電極に、更に電荷移動体層や対極等を通常の方法により設けることで、本発明の光電変換素子を製造することができる。
更に、上記のようにして作製した光電変換素子の導電性支持体1及び対極4に外部回路6を接続して、色素増感太陽電池を製造することができる。
In the present invention, it is preferable to prepare a photoreceptor layer by supporting the dipyrromethene complex dye represented by the formula (1) or the dye containing the same on the surface of the semiconductor fine particle using the above-mentioned dye solution. That is, the photosensitive layer is preferably formed by applying (including the dip method) the dye solution to semiconductor fine particles provided on the conductive support, and drying or curing the photosensitive dye layer.
The photoelectric conversion element of the present invention can be manufactured by further providing a charge transfer layer, a counter electrode, and the like to the light receiving electrode provided with the photosensitive layer thus produced.
Furthermore, an external circuit 6 can be connected to the conductive support 1 and the counter electrode 4 of the photoelectric conversion element produced as described above to produce a dye-sensitized solar cell.

以下に実施例に基づき、本発明について更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。   The present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited thereto.

本実施例で用いたジピロメテン錯体化合物の構造を以下に示す。   The structures of the dipyrromethene complex compounds used in this example are shown below.

以下に、上記ジピロメテン錯体化合物の合成方法を詳しく説明するが、出発物質、色素中間体及び合成ルートはこれらに限定されない。
本発明において、室温とは25℃を意味する。
Hereinafter, the synthesis method of the dipyrromethene complex compound will be described in detail, but the starting material, the dye intermediate and the synthesis route are not limited thereto.
In the present invention, room temperature means 25 ° C.

合成例1:ジピロメテン錯体化合物D−54の合成
下記のスキームの方法に従って、ジピロメテン錯体化合物D−54を合成した。
Synthesis Example 1: Synthesis of Dipyrromethene Complex Compound D-54 A dipyrromethene complex compound D-54 was synthesized according to the method of the following scheme.

<化合物(2)の合成>
化合物(1)8g、炭酸セシウム19.1g及びアセトニトリル80mLを三つ口フラスコに入れ、90℃で撹拌しながらヨウ化エチル10.7mLを滴下し、その後2時間加熱還流した。得られた反応物を室温に戻し、酢酸エチルと蒸留水を加え、分液操作を施した。有機層を減圧濃縮し、濃縮残留物を、酢酸エチル/ヘキサンを溶離液とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(2)を9g得た。
<Synthesis of Compound (2)>
8 g of the compound (1), 19.1 g of cesium carbonate and 80 mL of acetonitrile were placed in a three-necked flask, 10.7 mL of ethyl iodide was added dropwise while stirring at 90 ° C., and the mixture was heated under reflux for 2 hours. The reaction product obtained was allowed to cool to room temperature, ethyl acetate and distilled water were added, and a liquid separation operation was performed. The organic layer was concentrated under reduced pressure, and the concentrated residue was purified by silica gel column chromatography using ethyl acetate / hexane as an eluent to obtain 9 g of compound (2).

<化合物(3)の合成>
2,4−ジメチルピロール1.14g、化合物(2)1.07g及び塩化メチレン150mLを三つ口フラスコに入れ、窒素ガス雰囲気下、室温にて撹拌しながら、トリフルオロ酢酸100mgを添加した。化合物(2)の消失をTLC(薄層クロマトグラフィー)にて確認後、反応物にクロラニル1.48gを添加し、更に5分間撹拌した。次いで、得られた混合物にジイソプロピルエチルアミン6.87mLを滴下し、更に15分間撹拌した。その後、三フッ化ホウ素・エーテラート9.37gを滴下し、引き続き30分間撹拌した。得られた反応液を、炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液100mLに加え、10分間撹拌した後、ジクロロメタンで抽出し、減圧濃縮した。濃縮残留物をヘキサン/酢酸エチル=9/1を溶離液とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した後、塩化メチレン10mL/エタノール30mLで再沈殿させ、得られた固体をろ過して、化合物(3)を0.7g得た。
<Synthesis of Compound (3)>
1.14 g of 2,4-dimethylpyrrole, 1.07 g of compound (2) and 150 mL of methylene chloride were placed in a three-necked flask, and 100 mg of trifluoroacetic acid was added while stirring at room temperature under a nitrogen gas atmosphere. After confirming the disappearance of the compound (2) by TLC (thin layer chromatography), 1.48 g of chloranil was added to the reaction product, and the mixture was further stirred for 5 minutes. Next, 6.87 mL of diisopropylethylamine was added dropwise to the obtained mixture, and the mixture was further stirred for 15 minutes. Thereafter, 9.37 g of boron trifluoride etherate was added dropwise, followed by stirring for 30 minutes. The resulting reaction solution was added to 100 mL of a saturated aqueous solution of sodium hydrogen carbonate, stirred for 10 minutes, extracted with dichloromethane, and concentrated under reduced pressure. The concentrated residue is purified by silica gel column chromatography eluting with hexane / ethyl acetate = 9/1, then reprecipitated with 10 mL of methylene chloride / 30 mL of ethanol, and the obtained solid is filtered to obtain a compound (3 ) Was obtained.

<化合物(4)の合成>
化合物(3)を用いて、RSC Adv., 2013, 3, p.9219-9222に記載の方法と同様にして、化合物(4)0.5gを合成した。
<Synthesis of Compound (4)>
Using compound (3), 0.5 g of compound (4) was synthesized in the same manner as the method described in RSC Adv., 2013, 3, p. 9219-9222.

<化合物(6)の合成>
化合物(4)0.5g、化合物(5)0.3g、S−Phos(2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル)0.127g、三リン酸カリウム1.3g及びシクロペンチルメチルエーテル10mLを三つ口フラスコに入れ、撹拌しながら、減圧して脱気し、更に窒素ガス置換(窒素ガス雰囲気)した。その後、得られた混合物に、酢酸パラジウム17mgを加え、3時間加熱還流した。得られた反応物を室温に戻し、酢酸エチル/ヘキサンを溶離液とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製して、化合物(6)0.3gを得た。
<Synthesis of Compound (6)>
0.5 g of compound (4), 0.3 g of compound (5), 0.127 g of S-Phos (2-dicyclohexylphosphino-2 ', 6'-dimethoxybiphenyl), 1.3 g of potassium triphosphate and cyclopentyl methyl ether 10 mL was charged into a three-necked flask, degassed under reduced pressure while stirring, and further purged with nitrogen gas (nitrogen gas atmosphere). Then, 17 mg of palladium acetate was added to the obtained mixture, and it heated and refluxed for 3 hours. The obtained reaction product was cooled to room temperature and purified by silica gel column chromatography using ethyl acetate / hexane as an eluent to obtain 0.3 g of compound (6).

<化合物(7)の合成>
化合物(6)を用いて、Org.Biomol.Chem., 2010, 8, p.4546-4553に記載の方法と同様にして、化合物(7)を合成した。
<Synthesis of Compound (7)>
Compound (7) was synthesized using Compound (6) in the same manner as described in Org. Biomol. Chem., 2010, 8, p.

<化合物D−54の合成>
化合物(7)0.2g、テトラヒドロフラン5mL及びメタノール5mLを三つ口フラスコに入れ、撹拌しながら、更に3N−水酸化ナトリウム0.3mLを加え、室温にて5時間撹拌した。その後、得られた混合物に、トリフルオロメタンスルホン酸の1N−メタノール溶液をpH3になるまで滴下した。テトラヒドロフランとメタノールを減圧留去して固体を析出させた。この固体を減圧ろ過にて捕集し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した後、真空乾燥して、ジピロメテン錯体化合物D−54を0.10g得た。
<Synthesis of Compound D-54>
0.2 g of Compound (7), 5 mL of tetrahydrofuran and 5 mL of methanol were placed in a three-necked flask, and while stirring, 0.3 mL of 3N sodium hydroxide was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours. Thereafter, a 1 N methanol solution of trifluoromethanesulfonic acid was added dropwise to the resulting mixture until pH 3 was reached. Tetrahydrofuran and methanol were evaporated under reduced pressure to precipitate a solid. The solid was collected by filtration under reduced pressure, purified by silica gel column chromatography, and then vacuum dried to obtain 0.10 g of dipyrromethene complex compound D-54.

合成例2〜7:ジピロメテン錯体化合物D−4、D−7、D−13、D−29、D−34及びD−56の合成
合成例1と同様の合成方法により、ジピロメテン錯体化合物D−4、D−7、D−13、D−29、D−34及びD−56をそれぞれ合成した。
Synthesis Examples 2 to 7 Synthesis of Dipyrromethene Complex Compounds D-4, D-7, D-13, D-29, D-34, and D-56 According to the same synthesis method as in Synthesis Example 1, a dipyrromethene complex compound D-4 , D-7, D-13, D-29, D-34 and D-56, respectively.

合成した各ジピロメテン錯体化合物を下記表1のMS測定結果から確認した。   Each of the synthesized dipyrromethene complex compounds was confirmed from the MS measurement results in Table 1 below.

実施例1:色素増感太陽電池の製造
各合成例で合成したジピロメテン錯体化合物又は下記比較色素化合物C1それぞれを用いて、以下に示す手順により、図2に示す色素増感太陽電池20(光散乱層46は未形成、5mm×5mmのスケール)を製造し、下記性能を評価した。結果を表2に示す。
Example 1: Production of dye-sensitized solar cell Using the dipyrromethene complex compound synthesized in each synthesis example or the following comparative dye compound C1 respectively, the dye-sensitized solar cell 20 (light scattering shown in FIG. 2) according to the procedure shown below Layer 46 was unformed, 5 mm by 5 mm scale) was manufactured, and the following performance was evaluated. The results are shown in Table 2.

(受光電極前駆体の作製)
ガラス基板(基板44、厚み4mm)上にフッ素ドープされたSnO導電膜(透明導電膜43、膜厚:500nm)を形成して、導電性支持体41を作製した。そして、このSnO導電膜上に、チタニアペースト「18NR−T」(DyeSol社製)をスクリーン印刷し、120℃で乾燥させた。その後、乾燥させたチタニアペーストを500℃で焼成した。このようにして、半導体層45(膜厚:6μm)を成膜した。このようにして、SnO導電膜上に、感光体層42(受光面の面積:5mm×5mm、膜厚:6μm、光散乱層46は未形成)を形成した。以上の操作により、ジピロメテン錯体化合物を担持していない受光電極前駆体を作製した。
(Preparation of light receiving electrode precursor)
A conductive support 41 was produced by forming a fluorine-doped SnO 2 conductive film (transparent conductive film 43, film thickness: 500 nm) on a glass substrate (substrate 44, thickness 4 mm). Then, the SnO 2 conductive film, titania paste "18NR-T" a (Dyesol Inc.) was screen-printed, dried at 120 ° C.. Thereafter, the dried titania paste was fired at 500.degree. Thus, the semiconductor layer 45 (film thickness: 6 μm) was formed. Thus, the photosensitive layer 42 (the area of the light receiving surface: 5 mm × 5 mm, the film thickness: 6 μm, the light scattering layer 46 is not formed) was formed on the SnO 2 conductive film. By the above operation, a light receiving electrode precursor not carrying the dipyrromethene complex compound was produced.

(色素吸着方法)
次に、ジピロメテン錯体化合物を担持していない感光体層42に上記合成例で合成した各ジピロメテン錯体化合物を以下のようにして担持させた。先ず、t−ブタノールとアセトニトリルとの1:1(体積比)の混合溶媒に、上記ジピロメテン錯体化合物それぞれを濃度が2×10−4モル/Lとなるように溶解し、更にそこへ共吸着剤としてデオキシコール酸を2×10−3モル/L加え、各色素溶液を調製した。次に、各色素溶液に受光電極前駆体を25℃で5時間浸漬し、色素溶液から引き上げた後に乾燥させた。こうして、受光電極前駆体に各ジピロメテン錯体色素を担持した受光電極40をそれぞれ作製した。
(Dye adsorption method)
Next, each dipyrromethene complex compound synthesized in the above synthesis example was supported on the photosensitive material layer 42 not carrying the dipyrromethene complex compound as follows. First, each of the above dipyrromethene complex compounds is dissolved in a 1: 1 (volume ratio) mixed solvent of t-butanol and acetonitrile so as to have a concentration of 2 × 10 −4 mol / L, and further to the coadsorbent there. Each dye solution was prepared by adding 2 × 10 −3 mol / L of deoxycholic acid as Next, the light receiving electrode precursor was immersed in each dye solution at 25 ° C. for 5 hours, pulled up from the dye solution, and then dried. Thus, the light receiving electrode 40 in which each dipyrromethene complex dye was supported on the light receiving electrode precursor was produced.

(色素増感太陽電池の組み立て)
対極48として、上記の導電性支持体41と同様の形状と大きさを有する白金電極(Pt薄膜の厚さ:100nm)を作製した。また、電解液として、ヨウ素0.001M(モル/L)、ヨウ化リチウム0.1M、4−t−ブチルピリジン0.5M及び1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムヨージド0.6Mをアセトニトリルに溶解して、液体電解質を調製した。更に、感光体層42の大きさに合わせた形状を有するデュポン社製のスペーサーS(商品名:「サーリン」)を準備した。
上記のようにして作製した受光電極40それぞれと対極48とを、上記スペーサーSを介して、対向させて熱圧着させた後に、感光体層42と対極48との間に電解液注入口から上記液体電解質を充填して電荷移動体層47を形成した。このようにして作製した電池の外周及び電解液注入口を、ナガセケムテック製レジンXNR−5516を用いて、封止、硬化し、各色素増感太陽電池(試料番号1〜7)を製造した。
(Assembly of dye-sensitized solar cell)
As a counter electrode 48, a platinum electrode (Pt thin film thickness: 100 nm) having the same shape and size as the conductive support 41 described above was produced. In addition, as an electrolytic solution, iodine 0.001 M (mol / L), lithium iodide 0.1 M, 4-t-butylpyridine 0.5 M and 1,2-dimethyl-3-propyl imidazolium iodide 0.6 M The liquid electrolyte was prepared by dissolving in acetonitrile. Furthermore, Dupont's spacer S (trade name: “Surlyn”) having a shape matched to the size of the photosensitive layer 42 was prepared.
Each of the light receiving electrodes 40 manufactured as described above and the counter electrode 48 are made to face each other via the spacer S and thermocompression-bonded, and then the above-mentioned from the electrolyte solution inlet between the photosensitive layer 42 and the counter electrode 48 The liquid electrolyte was filled to form the charge transfer layer 47. The outer periphery of the battery thus prepared and the electrolyte injection port were sealed and cured using Nagase Chemteq resin XNR-5516 to manufacture each dye-sensitized solar cell (sample numbers 1 to 7). .

上記色素増感太陽電池の製造において、ジピロメテン錯体化合物に代えて、比較のための下記色素化合物C1を用いた以外は、上記色素増感太陽電池の製造と同様にして、比較のための色素増感太陽電池(試料番号c1)を製造した。
色素化合物C1は、非特許文献1に記載のジピロメテン錯体色素「ZH−b」である。
In the production of the above dye-sensitized solar cell, the dye growth for comparison is the same as the production of the above dye-sensitized solar cell except that the following dye compound C1 for comparison is used instead of the dipyrromethene complex compound. A solar cell (sample number c1) was manufactured.
Dye compound C1 is the dipyrromethene complex dye “ZH-b” described in Non-Patent Document 1.

<光電変換効率の評価(低照度環境:屋内光)>
製造した色素増感太陽電池それぞれを用いて電池特性試験を行った。
電池特性試験は、東芝社製の白色LED(型番:LDA8N−G−K/D/60W)を用いて行った。照度調整(300μW/cm(1000ルクス))は、渋谷光学社製のNDフィルター(ND1〜ND80)を用いて行った。調節した照度の測定は、オーシャンフォトニクス社製の分光器USB4000用いて確認した。I−Vテスターを用いて電流−電圧特性を測定し、光電変換効率(η)を求めた。
試料番号1〜7の各色素増感太陽電池の光電変換効率(η)は、いずれも、低照度環境下において色素増感太陽電池として十分に機能するものであった。
各試料番号の色素増感太陽電池(試料番号1〜7)それぞれについて、求められた光電変換効率(η)を、比較のための色素増感太陽電池(試料番号c1)の光電変換効率(ηc1)に対して、以下の基準で評価した。
本評価において、評価A及びBが合格レベルであり、好ましくはAである。
光電変換効率(η)が光電変換効率(ηc1)に対して、
A:1.1倍より大きい
B:1.0倍より大きく、1.1倍以下
C:1.0倍以下
<Evaluation of photoelectric conversion efficiency (low illuminance environment: indoor light)>
The cell characteristic test was done using each of the manufactured dye-sensitized solar cells.
The battery characteristic test was conducted using a white LED manufactured by Toshiba (model number: LDA8N-G-K / D / 60W). The illuminance adjustment (300 μW / cm 2 (1000 lux)) was performed using an ND filter (ND1 to ND80) manufactured by Shibuya Optics Co., Ltd. The measurement of the adjusted illuminance was confirmed using a spectrometer USB4000 manufactured by Ocean Photonics. The current-voltage characteristic was measured using an IV tester to determine the photoelectric conversion efficiency (η).
The photoelectric conversion efficiencies (η) of the respective dye-sensitized solar cells of sample numbers 1 to 7 sufficiently functioned as a dye-sensitized solar cell under a low illuminance environment.
For each of the dye-sensitized solar cells (sample numbers 1 to 7) of each sample number, the obtained photoelectric conversion efficiency (η) is compared with the photoelectric conversion efficiency (η of the dye-sensitized solar cell (sample number c1) for comparison. The following criteria were evaluated with respect to c1 ).
In this evaluation, evaluations A and B are acceptable levels, preferably A.
The photoelectric conversion efficiency (η) is lower than the photoelectric conversion efficiency (η c1 )
A: greater than 1.1 times B: greater than 1.0 times, less than 1.1 times C: less than 1.0 times

表2の結果から、以下のことが分かった。
試料番号c1の色素増感太陽電池に対して、式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物が担持された半導体微粒子を有する色素増感太陽電池(試料番号1〜7)は、いずれも、優れた光電変換効率を示した。
From the results of Table 2, the following was found.
The dye-sensitized solar cell (sample numbers 1 to 7) having semiconductor fine particles carrying the dipyrromethene complex compound represented by the formula (1) is superior to the dye-sensitized solar cell of sample number c1. The photoelectric conversion efficiency is shown.

1、41 導電性支持体
2、42 感光体層
21 色素
22 半導体微粒子
3、47 電荷移動体層
4、48 対極
5、40 受光電極
6 回路
10 光電変換素子
100 光電変換素子を電池用途に応用したシステム
M 動作手段(例えば電動モーター)
20 色素増感太陽電池
43 透明導電膜
44 基板
45 半導体層
46 光散乱層
S スペーサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 41 conductive support body 2 42 photosensitive body layer 21 pigment 22 semiconductor fine particle 3 47 charge transfer body layer 4 48 counter electrode 5 40 light receiving electrode 6 circuit 10 photoelectric conversion element 100 photoelectric conversion element applied to battery application System M operating means (eg electric motor)
20 dye-sensitized solar cell 43 transparent conductive film 44 substrate 45 semiconductor layer 46 light scattering layer S spacer

Claims (6)

導電性支持体と、電解質を含む感光体層と、電解質を含む電荷移動体層と、対極とを有する光電変換素子であって、前記感光体層が、下記式(1)で表されるジピロメテン錯体化合物が担持された半導体微粒子を有する光電変換素子。

式中、Mは金属原子又は半金属原子を示す。
は、エテニレン基、エチニレン基、芳香族炭化水素環基若しくは芳香族ヘテロ環基、又は、これらの基を2個以上組み合わせてなる連結基を示す。Ancは酸性基を示し、nは1以上の整数を示す。
11〜R14は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を示す。
及びRは、それぞれ独立に、置換基を示す。
及びXは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、エチニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基又はヘテロアリールチオ基を示す。
A photoelectric conversion element comprising a conductive support, a photoreceptor layer containing an electrolyte, a charge transfer layer containing an electrolyte, and a counter electrode, wherein the photoreceptor layer is represented by the following formula (1): The photoelectric conversion element which has a semiconductor fine particle in which the complex compound was carry | supported.

In the formula, M represents a metal atom or a metalloid atom.
L 1 represents an ethenylene group, an ethynylene group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group, or a linking group formed by combining two or more of these groups. Anc 1 represents an acidic group, and n represents an integer of 1 or more.
R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
R 1 and R 2 each independently represent a substituent.
X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, ethynyl group, aryl group, heteroaryl group, alkoxy group, aryloxy group, heteroaryloxy group, alkylthio group, arylthio group or heteroarylthio group.
前記Lが、下記式(L1−1)又は式(L1−2)で表わされる請求項1に記載の光電変換素子。

式中、R111〜R116は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を示す。Aは酸素原子又は硫黄原子を示す。*は前記Ancとの結合部を示し、**は2つのピロール環を結合するメチン炭素原子との結合部を示す。
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein L 1 is represented by the following formula (L1-1) or the formula (L1-2).

Wherein, R 111 to R 116 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. A L represents an oxygen atom or a sulfur atom. The symbol * indicates the binding site to the Anc 1 and the symbol ** indicates the binding site to the methine carbon atom binding the two pyrrole rings.
前記R13及びR14が、いずれも、下記式(R1)で表される請求項1又は2に記載の光電変換素子。
式(R1) −LR1−ArR1
式中、LR1は下記式(R1−1)〜(R1−4)のいずれかで表される連結基を示す。ArR1はアリール基又はヘテロアリール基を示す。

式中、R21〜R28は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を示す。Aは酸素原子又は硫黄原子を示す。*はピロール環との結合部を示し、**はArR1との結合部を示す。
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein R 13 and R 14 are both represented by the following formula (R1).
Formula (R1) -L R1 -Ar R1
In the formula, L R1 represents a linking group represented by any one of the following formulas (R1-1) to (R1-4). Ar R1 represents an aryl group or a heteroaryl group.

Wherein, R 21 to R 28 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. AR represents an oxygen atom or a sulfur atom. The symbol * represents a bond to the pyrrole ring, and ** represents a bond to Ar R1 .
前記R及びRが、いずれも、下記式(R2)で表される請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電変換素子。
式(R2) −LR2−AncR2
式中、LR2は前記式(1)のLと同義である。AncR2は前記式(1)のAncと同義である。
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 3, wherein both of R 1 and R 2 are represented by the following formula (R2).
Formula (R2) -L R2- Anc R2
In formula, L R2 is synonymous with L 1 of said Formula (1). Anc R2 is synonymous with Anc 1 of said Formula (1).
請求項1〜4のいずれか1項に記載の光電変換素子を備えた色素増感太陽電池。   The dye-sensitized solar cell provided with the photoelectric conversion element of any one of Claims 1-4. 下記式(3)で表されるジピロメテン錯体化合物。

式中、Mは金属原子又は半金属原子を示す。
及びLR2は、それぞれ独立に、エテニレン基、エチニレン基、芳香族炭化水素環基若しくは芳香族ヘテロ環、又は、これらの基を2個以上組み合わせてなる連結基を示す。Anc及びAncR2は、それぞれ独立に、酸性基を示す。
11〜R14は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を示す。
及びXは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、エチニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基又はヘテロアリールチオ基を示す。
The dipyrromethene complex compound represented by following formula (3).

In the formula, M represents a metal atom or a metalloid atom.
L 1 and L R2 each independently represent an ethenylene group, an ethynylene group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocycle, or a linking group formed by combining two or more of these groups. Anc 1 and Anc R2 each independently represent an acidic group.
R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, ethynyl group, aryl group, heteroaryl group, alkoxy group, aryloxy group, heteroaryloxy group, alkylthio group, arylthio group or heteroarylthio group.
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