KR101505790B1 - Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye for use therein - Google Patents

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Abstract

(과제) 장파장역에 있어서 높은 IPCE 를 발휘하여, 광전 변환 효율을 달성하고, 또한 내구성이 우수한 광전 변환 소자, 광 전기 화학 전지, 및 그것들에 사용되는 색소를 제공한다.
(해결 수단) 도전성 지지체 상에 색소가 흡착된 반도체 미립자층을 갖는 감광체와, 전하 이동체와, 대극을 포함하는 적층 구조로 이루어지는 광전 변환 소자로서, 상기 색소의 적어도 1 종이 하기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자.

Figure 112014006067222-pct00069

(식 중, Q 는 방향 고리를 나타낸다. X1, X2 는 황 원자, 셀렌 원자, 산소 원자, 또는 CR1R2 를 나타낸다. R1, R2 는 알킬기를 나타낸다. R, R'는 알킬기 또는 방향족기이다. P1 은 특정한 원자군을 나타낸다. P2 는 폴리메틴 색소를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다. 단, P1 과 P2 는 상이한 것으로 한다. W1 은 전하를 중화시키는 데에 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.) (PROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION) A photoelectric conversion element, a photoelectrochemical cell, and a dye used therefor, which exhibit a high IPCE in the long wavelength region to achieve photoelectric conversion efficiency and excellent durability, are provided.
A photovoltaic device comprising a photoconductor having a semiconductor fine particle layer on which a dye is adsorbed on a conductive support, a charge carrier, and a counter electrode, wherein at least one of the above dyes is represented by the following formula (1) Type photoelectric conversion element.
Figure 112014006067222-pct00069

(In the formula, represents the Q is aromatic ring. X 1, X 2 represents a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2. R 1, R 2 represents an alkyl group. R, R 'is an alkyl group or an aromatic group. P 1 represents a specific group of atoms. P 2 represents a group of atoms necessary for forming a polymethine dye. However, P 1 and P 2 will be different. W 1 is to neutralize the charge Represents the counter ion in case of need.

Description

광전 변환 소자, 광 전기 화학 전지, 및 그것들에 사용되는 색소{PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT, PHOTOELECTROCHEMICAL CELL, AND DYE FOR USE THEREIN}PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT, PHOTOELECTROCHEMICAL CELL, AND DYE FOR USE THEREIN}, a photoelectric conversion element, a photoelectrochemical cell,

본 발명은, 변환 효율이 높고, 내구성이 우수한 광전 변환 소자, 광 전기 화학 전지, 및 그것들에 사용되는 색소에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photoelectric conversion element, a photoelectrochemical cell, and a dye used therefor, which have high conversion efficiency and excellent durability.

광전 변환 소자는 각종 광 센서, 복사기, 태양 전지 등에 사용되고 있다. 이 광전 변환 소자에는 금속을 사용한 것, 반도체를 사용한 것, 유기 안료나 색소를 사용한 것, 혹은 이들을 조합한 것 등의 여러 가지 방식이 실용화되고 있다. 그 중에서도, 비고갈성의 태양 에너지를 이용한 태양 전지는, 연료가 불필요하고, 무진장한 클린 에너지를 이용하는 것으로서, 그 본격적인 실용화가 크게 기대되고 있다. 이 중에서도, 실리콘계 태양 전지는 예로부터 연구 개발이 진행되어 왔다. 각국의 정책적인 배려도 있어 보급이 진행되고 있다. 그러나, 실리콘은 무기 재료이고, 스루풋 및 분자 수식 (修飾) 에는 자연히 한계가 있다.Photoelectric conversion elements are used in various optical sensors, copying machines, solar cells, and the like. In this photoelectric conversion element, various methods such as a method using a metal, a method using a semiconductor, an method using an organic pigment or a dye, or a combination thereof have been put to practical use. Among them, a solar cell using solar energy of a non-heavily doped solar cell uses clean energy that is unnecessary for fuel and is expected to be put into practical use in earnest. Of these, silicon-based solar cells have been under development for a long time. There is policy consideration of each country and diffusion is proceeding. However, silicon is an inorganic material, and throughput and molecular modification are naturally limited.

그래서 색소 증감형 태양 전지의 연구가 정력적으로 이루어지고 있다. 특히 그 계기가 된 것은, 스위스 로잔 공과 대학의 Graetzel 등의 연구 성과이다. 그들은 포러스 산화티탄 박막의 표면에 루테늄 착물로 이루어지는 색소를 고정시킨 구조를 채용하여 아모르퍼스 실리콘 수준의 변환 효율을 실현하였다. 이로써, 색소 증감형 태양 전지가 일약 세계의 연구자로부터 주목을 받게 되었다.Therefore, the research of the dye-sensitized solar cell is energetically performed. Particularly, it was the result of research by Graetzel et al. Of Lausanne University of Technology in Switzerland. They adopted a structure in which a dye comprising a ruthenium complex is fixed on the surface of a porous titanium oxide thin film to realize a conversion efficiency of amorphous silicon level. As a result, dye-sensitized solar cells have attracted attention from researchers in the world of hematology.

특허문헌 1 에는 이 기술을 응용하여, 루테늄 착물 색소에 의해 증감된 반도체 미립자를 사용한 색소 증감 광전 변환 소자가 기재되어 있다. 그러나 종래의 루테늄 착물 색소는 가시광선을 사용하여 광전 변환할 수 있지만, 700 ㎚ 보다 장파장의 적외광을 거의 흡수할 수 없기 때문에, 적외역에서의 광전 변환능이 낮아지기 쉬운 경향이 있다. 또, 루테늄과 같은 고가의 희소 금속에만 의하지 않고 태양광 발전을 실시하는 것이 보급을 위해서 요망된다.Patent Document 1 describes a dye-sensitized photoelectric conversion device using semiconductor fine particles increased or decreased by a ruthenium complex dye by applying this technique. However, the conventional ruthenium complex dye can be photoelectrically converted by using visible light, but since it can hardly absorb infrared light having a longer wavelength than 700 nm, the photoelectric conversion ability in the infrared region tends to be lowered. In addition, it is demanded that solar power generation is carried out not only by expensive rare metals such as ruthenium, but also by diffusion.

그래서, 금속 착물 이외의 색소를 이용하는 광전 변환 소자의 연구도 진행되고 있다. 본 출원인은, 먼저 특정한 폴리메틴 색소를 이용한 소자의 개발을 실시하였다 (특허문헌 2 참조). 이로써, 근적외선 ∼ 적외역에 높은 광전 변환 특성을 나타내는 소자를 완성하였다. 또한, 특허문헌 3 에는, 비대칭의 비스스쿠아릴륨 색소를 사용함으로써, 600 ㎚ 이상의 장파장 영역에 있어서 높은 광전 변환 효율을 달성하는 것이 개시되어 있다.Therefore, research on photoelectric conversion elements using pigments other than metal complexes is also under way. The present applicant first developed a device using a specific polymethine dye (see Patent Document 2). As a result, a device exhibiting high photoelectric conversion characteristics in near-infrared to infrared regions has been completed. Patent Document 3 discloses that a high photoelectric conversion efficiency is achieved in a long wavelength region of 600 nm or more by using an asymmetric bis-squarylium dye.

미국 특허 제5463057호 명세서U.S. Patent No. 5463057 일본 특허 4217320호 명세서Japanese Patent No. 4217320 Specification 일본 공개특허공보 2009-242379호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-242379

상기 특허문헌 2 등의 기술에 의해, 금속 착물을 필수로 하지 않고, 넓은 파장 영역을 이용한 높은 광전 변환 효율을 달성할 수 있는 소자가 제공되어 왔다. 그러나, 본 발명자는 그린 에너지의 본격적인 공급원으로서 그 일익을 담당하는 것을 내다보고, 그 성능으로 충분하지는 않으며, 더욱 높은 특성을 발휘하는 광전 변환 소자의 개발을 목표로 하였다.According to the technique described in Patent Document 2 and the like, a device capable of achieving high photoelectric conversion efficiency using a wide wavelength region without requiring a metal complex has been provided. However, the inventors of the present invention aimed at the development of a photoelectric conversion element which is not sufficient in its performance and exhibits higher characteristics, in view of its role as a full-scale supply source of green energy.

상기 본 기술 분야의 현상황을 감안하여, 본 발명은 800 ㎚ 를 초과하는 파장역에 있어서 높은 IPCE (전류-전압 특성 : Incident Photon to Current Conversion Efficiency) 를 발휘하여, 고광전 변환 효율을 달성하고, 또한 내구성이 우수한 광전 변환 소자, 광 전기 화학 전지, 및 그것들에 사용되는 색소의 제공을 목적으로 한다.In view of the present situation of the art, the present invention provides a high IPCE (Incident Photon to Current Conversion Efficiency) in a wavelength range exceeding 800 nm, achieving high photoelectric conversion efficiency, A photoelectric conversion element having excellent durability, a photoelectrochemical cell, and a dye used therefor.

상기의 과제는 이하의 수단에 의해 해결되었다.The above problem has been solved by the following means.

(1) 도전성 지지체 상에, 색소가 흡착된 반도체 미립자층을 갖는 감광체와, 전하 이동체와, 대극 (對極) 을 포함하는 적층 구조로 이루어지는 광전 변환 소자로서, 상기 색소의 적어도 1 종이 하기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 광전 변환 소자.(1) A photoelectric conversion element having a laminate structure including a photoconductor having a semiconductor fine particle layer on which a dye is adsorbed, a charge carrier, and a counter electrode on a conductive support, wherein at least one of the above- 1). ≪ / RTI >

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112014006067222-pct00001
Figure 112014006067222-pct00001

(식 중, Q 는 방향 고리를 나타낸다. X1, X2 는 황 원자, 셀렌 원자, 산소 원자, 또는 CR1R2 를 나타낸다. R1, R2 는 알킬기를 나타낸다. R, R' 는 알킬기 또는 방향족기이다. P1 은 하기 식 P11 또는 하기 식 P12 로 나타내는 원자군을 나타낸다. P2 는 폴리메틴 색소를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다. 단, P1 과 P2 는 상이한 것으로 한다. W1 은 전하를 중화시키는 데에 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.)(In the formula, represents the Q is aromatic ring. X 1, X 2 represents a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2. R 1, R 2 represents an alkyl group. R, R 'is an alkyl group Or an aromatic group, P 1 represents an atomic group represented by the following formula P11 or P 12 , P 2 represents an atomic group necessary for forming a polymethine dye, provided that P 1 and P 2 are different from each other And W 1 represents the counter ion when necessary to neutralize the charge.

[화학식 2](2)

Figure 112014006067222-pct00002
Figure 112014006067222-pct00002

(식 중, R5, R6, R10, R11 은 산성기를 갖는 경우가 있는 지방족기, 또는 산성기를 갖는 경우가 있는 방향 고리기를 나타낸다. R7, R12 는 황 원자 또는 하기 식 RA 를 나타낸다. R3, R4, R8 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R9 는 산소 원자 또는 치환기를 나타낸다. n21 은 0 이상의 정수를 나타낸다. n22, n31 은 0 또는 1 을 나타낸다.)(In the formula, R 5, R 6, R 10, R 11 is a case of having an acidic group represents an a aromatic ring which if having an aliphatic group, or an acid with a. R 7, R 12 is a sulfur atom or the formula R A represents a. R 3, R 4, R 8 represents a hydrogen atom or a substituent. R 9 is an oxygen atom or a substituent. n21 represents an integer of 0 or more. n22, n31 represents 0 or 1.)

[화학식 3](3)

Figure 112014006067222-pct00003
Figure 112014006067222-pct00003

(식 RA 에 있어서의 R13, R14 는 시아노기 또는 산성기를 나타낸다.)(R 13 and R 14 in the formula R A represent a cyano group or an acidic group.)

(2) 상기 P1 이 하기 식 P11-1 또는 P12-1 인 (1) 에 기재된 광전 변환 소자.(2) The photoelectric conversion element according to (1), wherein P 1 is the following formula P11-1 or P12-1.

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112014006067222-pct00004
Figure 112014006067222-pct00004

(식 중, R3, R4, R6, R8, R9, R11, n21 은 식 P11, P12 와 동일한 의미이다.)(Wherein R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 9 , R 11 and n 21 have the same meanings as in formulas P 11 and P 12)

(3) 상기 n22, n31 이 0 인 (1) 또는 (2) 에 기재된 광전 변환 소자.(3) The photoelectric conversion element according to (1) or (2), wherein n22 and n31 are 0.

(4) 상기 P1 이 하기 식 P11-2 또는 P12-2 로 나타내는 (1) 또는 (3) 에 기재된 광전 변환 소자.(4) The photoelectric conversion element according to (1) or (3), wherein P 1 is represented by the following formula P11-2 or P12-2.

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112014006067222-pct00005
Figure 112014006067222-pct00005

(식 중, R3, R4, R5, R8, R9, R10, n21 은 P11, P12 와 동일한 의미이다.)(Wherein R 3 , R 4 , R 5 , R 8 , R 9 , R 10 and n 21 have the same meanings as P 11 and P 12)

(5) 상기 n21 이 0 또는 1 인 (1) ∼ (4) 중 어느 1 항에 기재된 광전 변환 소자.(5) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (4), wherein n21 is 0 or 1.

(6) 상기 R9 가 하기 식 R91 또는 R92 로 나타내는 (1) ∼ (5) 중 어느 1 항에 기재된 광전 변환 소자.(6) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (5), wherein R 9 is represented by the following formula R91 or R92.

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112014006067222-pct00006
Figure 112014006067222-pct00006

(식 R92 중, R15 는 수소 원자 혹은 알킬기를 나타낸다.)(Wherein R92, R 15 represents a hydrogen atom or an alkyl group.)

(7) 상기 R9 가 산소 원자인 (1) ∼ (5) 중 어느 1 항에 기재된 광전 변환 소자.(7) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (5), wherein R 9 is an oxygen atom.

(8) 상기 P2 를 형성하는 원자군이 하기 식 P21 또는 하기 식 P22 로 나타내는 (1) ∼ (7) 중 어느 1 항에 기재된 광전 변환 소자.(8) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (7), wherein the group of atoms forming P 2 is represented by the following formula P21 or P22.

[화학식 7](7)

Figure 112014006067222-pct00007
Figure 112014006067222-pct00007

(식 중, R21, R22, R23 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. Ar1 은 Hammett 칙 (則) 에 있어서의 σp 치가 0 이하인 치환기 또는 π 과잉계 복소 고리기를 갖는 방향 고리기를 나타낸다. n41 은 0 이상의 정수를 나타낸다.) (Wherein, R 21, R 22, R 23 represents a hydrogen atom or a substituent. Ar 1 represents an aromatic ring having Hammett Chick (則) σp value is 0 or less substituent, or π over-based group heterocyclic ring in. N41 Represents an integer of 0 or more.)

(9) 상기 Ar1 이 하기 식 RC1, RC2, RC3, RC4 로 나타내는 (1) ∼ (8) 중 어느 1 항에 기재된 광전 변환 소자.(9) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (8), wherein Ar 1 is represented by the following formula: R C1 , R C2 , R C3 , and R C4 .

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure 112014006067222-pct00008
Figure 112014006067222-pct00008

(식 RC1 ∼ RC4 중, Y 는 S, NR24, 또는 C(R25)2 를 나타낸다. R24 는 알킬기를 나타낸다. R25 는 치환기를 나타낸다. A 는 방향 고리를 나타낸다. R26 ∼ R29 는 수소 원자 혹은 치환기를 나타낸다. E 는 S, NR30, O 를 나타낸다. R30 은 알킬기를 나타낸다. D 는 Hammett 칙에 있어서의 σp 치가 0 이하인 치환기를 나타낸다. B 는 방향 고리를 나타낸다. X 는 -SRe, -ORe, -NRe 2 를 나타내고, Re 는 알킬기, 방향족기, 헤테로 고리기를 나타낸다. Rd 는 치환기를 나타낸다. nd 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. * 는 결합손 (結合手) 을 나타내고, 식 P21 및 식 P22 에서 봐서, 메틴 사슬을 개재하여 연결해도 되고, 이중 결합이 되어 직접 연결되어도 된다. k 는 정 (正) 의 정수이다.)(Wherein R C1 ~ R C4, Y represents a S, NR 24, or C (R 25) 2. R 24 represents an alkyl group. R 25 represents a substituent. A represents an aromatic ring. R 26 ~ R 29 represents a hydrogen atom or a substituent. E represents an S, NR 30, O. R 30 represents an alkyl group. D represents the σp value of the substituent less than or equal to zero in the Hammett law. B represents an aromatic ring. X represents -SR e , -OR e , -NR e 2 , R e represents an alkyl group, an aromatic group, or a heterocyclic group, R d represents a substituent, nd represents an integer of 0 to 4, Represents a hand (binding hand), and may be connected via a methine chain, as shown in the formulas P21 and P22, or may be a double bond, and may be directly connected, where k is a positive integer.

(10) 상기 식 (1) 로 나타내는 색소에 있어서, 상기 P1 이 전자의 억셉터를 이루고, P2 가 도너를 이루며, 그 색소가 도너·억셉터형의 분자를 구성하고 있는 (1) ∼ (9) 중 어느 1 항에 기재된 광전 변환 소자.(10) In the dye represented by the above formula (1), it is preferable that P 1 is an electron acceptor, P 2 is a donor, and the dye is a donor / acceptor type molecule. (9). ≪ / RTI >

(11) 상기 감광체가 하기 식 (I) 로 나타내는 색소를 추가로 갖는 (1) ∼ (10) 중 어느 1 항에 기재된 광전 변환 소자.(11) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (10), wherein the photoconductor further has a dye represented by the following formula (I).

Mz(LL1)m1(LL2)m2(X)m3·CI : 식 (I) Mz (LL 1) m1 (LL 2) m2 (X) m3 · CI: formula (I)

[식 (I) 에 있어서, Mz 는 금속 원자를 나타낸다. LL1 은 하기 식 LL1 로 나타내는 2 좌 (座) 의 배위자를 나타낸다. LL2 는 하기 식 LL2 로 나타내는 2 좌 또는 3 좌의 배위자를 나타낸다. X 는 1 좌 또는 2 좌의 배위자를 나타낸다. m1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. m2 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. m3 은 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. CI 는 전하를 중화시키는 데에 카운터 이온이 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.][In the formula (I), Mz represents a metal atom. LL 1 represents a 2-position ligand represented by the following formula LL 1 . LL 2 represents a 2-left or 3-position ligand represented by the following formula LL2. X represents a 1-left or 2-position ligand. m1 represents an integer of 0 to 3; m2 represents an integer of 1 to 3; and m3 represents an integer of 0 to 2. CI represents the counter ion when counter ions are required to neutralize charge.]

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure 112014006067222-pct00009
Figure 112014006067222-pct00009

(식 LL1 에 있어서, R51 및 R52 는 산성기를 나타낸다. R53 및 R54 는 치환기를 나타낸다. R55 및 R56 은 알킬기 또는 방향 고리기를 나타낸다. d1 및 d2 는 0 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. L1 및 L2 는 공액 사슬을 나타낸다. a1 및 a2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. d3 은 0 또는 1 을 나타낸다. b1 및 b2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.)(In the formula LL1, R 51 and R 52 each represent an acidic group, R 53 and R 54 each represent a substituent, R 55 and R 56 each represent an alkyl group or an aromatic ring group, and d1 and d2 represent an integer of 0 to 5 . L 1 and L 2 represents a conjugated chain. a1 and a2 represents an integer of 0 to 3. d3 represents 0 or 1. b1 and b2 represents an integer of 0 to 3.)

[화학식 10][Chemical formula 10]

Figure 112014006067222-pct00010
Figure 112014006067222-pct00010

(식 LL2 에 있어서, Za, Zb 및 Zc 는 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 원자군을 나타낸다. c 는 0 또는 1 을 나타낸다. 단, Za, Zb 및 Zc 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.)(In formula (LL2), Za, Zb and Zc represent a group of atoms capable of forming a 5 or 6-membered ring, and c represents 0 or 1. provided that at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc Has an acidic group.)

(12) (1) ∼ (11) 중 어느 1 항에 기재된 광전 변환 소자를 구비하는 광 전기 화학 전지.(12) A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion element according to any one of (1) to (11).

(13) 하기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 색소 화합물.(13) A dye compound having a structure represented by the following formula (1).

[화학식 11](11)

Figure 112014006067222-pct00011
Figure 112014006067222-pct00011

(식 중, Q 는 방향 고리를 나타낸다. X1, X2 는 황 원자, 셀렌 원자, 산소 원자, 또는 CR1R2 를 나타낸다. R1, R2 는 알킬기를 나타낸다. R, R' 는 알킬기 또는 방향족기이다. P1 은 하기 식 P11 또는 하기 식 P12 로 나타내는 원자군을 나타낸다. P2 는 폴리메틴 색소를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다. 단, P1 과 P2 는 상이한 것으로 한다. W1 은 전하를 중화시키는 데에 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.)(In the formula, represents the Q is aromatic ring. X 1, X 2 represents a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2. R 1, R 2 represents an alkyl group. R, R 'is an alkyl group Or an aromatic group, P 1 represents an atomic group represented by the following formula P11 or P 12 , P 2 represents an atomic group necessary for forming a polymethine dye, provided that P 1 and P 2 are different from each other And W 1 represents the counter ion when necessary to neutralize the charge.

[화학식 12][Chemical Formula 12]

Figure 112014006067222-pct00012
Figure 112014006067222-pct00012

(식 중, R5, R6, R10, R11 은 지방족기 또는 방향 고리기를 나타낸다. R7, R12 는 황 원자 또는 하기 식 RA 를 나타낸다. R3, R4, R8 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R9 는 산소 원자 또는 치환기를 나타낸다. n21 은 0 이상의 정수를 나타낸다. n22, n31 은 0 또는 1 을 나타낸다.)(In the formula, R 5, R 6, R 10, R 11 represents an aliphatic group or an aromatic ring. R 7, R 12 denotes a sulfur atom or the formula R A. R 3, R 4 , R 8 is hydrogen N21 represents an integer of 0 or more, and n22 and n31 represent 0 or 1.) In the formula, R < 9 > represents an oxygen atom or a substituent.

[화학식 13][Chemical Formula 13]

Figure 112014006067222-pct00013
Figure 112014006067222-pct00013

(식 RA 에 있어서의 R13, R14 는 시아노기 또는 산성기를 나타낸다.)(R 13 and R 14 in the formula R A represent a cyano group or an acidic group.)

본 명세서에 있어서, 방향 고리란, 방향족 고리 및 복소 고리 (지방족 복소 고리 및 방향족 복소 고리) 를 포함하는 의미로 사용된다. 탄소-탄소 이중 결합은 E 형 또는 Z 형 중 어느 것이어도 된다. 복수의 치환기나 배위자를 동시에 택일적으로 규정할 때에는, 각각의 치환기 내지 배위자는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. 또, 복수의 치환기나 배위자가 근접할 때에는 그것들이 서로 연결되거나 축환되거나 하여 고리를 형성하고 있어도 된다.In the present specification, an aromatic ring is used to mean an aromatic ring and heterocyclic rings (aliphatic heterocyclic rings and aromatic heterocyclic rings). The carbon-carbon double bond may be either E-type or Z-type. When plural substituents or ligands are simultaneously defined at the same time, the respective substituents or ligands may be the same or different. When a plurality of substituents or ligands are adjacent to each other, they may be connected to each other or may be ringed to form a ring.

본 발명의 광전 변환 소자 및 광 전기 화학 전지는, 800 ㎚ 를 초과하는 파장역에 있어서 높은 IPCE 를 발휘하여, 고광전 변환 효율을 달성하고, 또한 내구성이 우수하다. 또, 상기 본 발명의 색소 화합물은 신규한 화합물이고, 상기 고성능을 발휘하는 광전 변환 소자 및 광 전기 화학 전지에 사용되는 증감 색소로서 유용하다.The photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell of the present invention exhibit high IPCE in the wavelength range exceeding 800 nm, achieve high photoelectric conversion efficiency, and are excellent in durability. The dye compound of the present invention is a novel compound and is useful as a sensitizing dye used in the photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell exhibiting high performance.

본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 적절히 첨부한 도면을 참조하여 하기의 기재로부터 보다 분명해질 것이다.These and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description with reference to the accompanying drawings, as appropriate.

도 1 은 본 발명의 광전 변환 소자의 일 실시양태에 대해 모식적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention.

본 발명의 광전 변환 소자는, 특정한 구조를 갖는 증감 색소를 흡착한 반도체 미립자층을 갖는 감광체를 구비한다. 상기 색소 화합물은, 복환 구조의 모핵 (식 (1) 의 P1, P2 사이에 끼워진 고리형 원자군) 의 좌우에 서로 상이한 기능성의 원자군 (P1, P2) 을 갖는다. 이 구조에 의해, 분자 내에서 π 전자가 비국재화 (非局在化) 되면서, 한편으로 HOMO (최고 피점 궤도)/LUMO (최저 공궤도) 의 국재화가 촉진된다. 여기서 중요한 것은, 단순히 비대칭성의 구조로 한 것은 아니고, 중앙의 복환 구조에 특유의 모핵을 채용하고, 또한 편측의 원자군 (P1) 에 전자 흡인성의 로다닌 잔기가 도입되어 있는 것이다. 이로써, 광전 변환 소자에 있어서, 800 ㎚ 초과라는 장파장 영역에서도 높은 IPCE 를 발휘하여, 고광전 변환 효율을 실현하고, 또한 높은 내구성을 달성하였다.The photoelectric conversion element of the present invention comprises a photoconductor having a semiconductor fine particle layer on which a sensitizing dye having a specific structure is adsorbed. The dye compound has functional group (P 1 , P 2 ) having different functionalities on the right and left of the parent of the recurring structure (group of cyclic atoms sandwiched between P 1 and P 2 in the formula (1)). This structure promotes the localization of HOMO (highest point orbital) / LUMO (lowest borehole) on the one hand as π electrons become non-localized in the molecule. What is important here is not merely an asymmetric structure but adopts a nucleus unique to the central ring structure and introduces an electron attractive rhodanine residue to the atom group (P 1 ) on one side. As a result, in the photoelectric conversion element, high IPCE was exhibited even in a long wavelength region exceeding 800 nm, high photoelectric conversion efficiency was realized, and high durability was achieved.

이 이유는 미해명의 점을 포함하지만, 추정을 포함하여 하기와 같이 설명할 수 있다. 요컨대, 티타니아 등의 반도체 미립자에 상기 특정한 색소가 흡착했을 때, 분자 내에서 HOMO 의 국재화된 측이 도너로서 기능하고, 반대로 LUMO 의 국재화된 측이 억셉터로서 기능하는 것이 예상된다. 이로써, 반도체 미립자측에 배치된 LUMO 로부터 효율적으로 반도체 미립자에 전자를 보내고, 반대로 전자의 역이동은 억제하여, 높은 광전 변환 효율이 달성되었다고 생각된다. 초장파장 영역에서의 특성의 양화 및 내구성의 양화에 대해서는, 로다닌 잔기의 높은 전자 흡인성 그리고 복환 구조의 모핵을 함유하는 분자 구조가 기여했다고 추찰된다. 이하에 본 발명에 대해 그 바람직한 실시양태에 기초하여 상세하게 설명한다.This reason includes the point of unexplained explanation, but it can be explained as follows including the estimation. That is, when the specific dye is adsorbed to the semiconductor fine particles such as titania, the localized side of the HOMO functions as a donor in the molecule, and conversely, the localized side of the LUMO functions as an acceptor. Thus, it is considered that electrons are efficiently sent from the LUMO disposed on the semiconductor fine particle side to the semiconductor fine particles, and conversely, reverse movement of electrons is suppressed, thereby achieving high photoelectric conversion efficiency. It is presumed that the high electron withdrawing property of the rhodanine residue and the molecular structure containing the nuclei of the recursive structure contributed to the quantification of properties and the durability in the ultrahigh wavelength region. Hereinafter, the present invention will be described in detail on the basis of preferred embodiments thereof.

[소자의 구조][Device Structure]

본 발명의 광전 변환 소자의 바람직한 실시양태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 광전 변환 소자 (10) 는, 도전성 지지체 (1), 도전성 지지체 (1) 상에 그 순서로 배치된 감광체층 (2), 전하 이동체층 (3), 및 대극 (4) 으로 이루어진다. 상기 도전성 지지체 (1) 와 감광체층 (2) 에 의해 수광 전극 (5) 을 구성하고 있다. 그 감광체층 (2) 은 도전성 미립자 (22) 와 증감 색소 (21) 를 가지고 있고, 색소 (21) 는 그 적어도 일부에 있어서 도전성 미립자 (22) 에 흡착되어 있다 (색소는 흡착 평형 상태로 되어 있으며, 일부 전하 이동체층에 존재하고 있어도 된다.). 감광체층 (2) 이 형성된 도전성 지지체 (1) 는 광전 변환 소자 (10) 에 있어서 작용 전극으로서 기능한다. 이 광전 변환 소자 (10) 를 외부 회로 (6) 에서 일을 시키도록 하여, 광 전기 화학 전지 (100) 로서 작동시킬 수 있다.Preferred embodiments of the photoelectric conversion element of the present invention will be described with reference to the drawings. 1, the photoelectric conversion element 10 includes an electroconductive substrate 1, a photoconductor layer 2, a charge carrier layer 3, and a counter electrode 4 disposed on the electroconductive substrate 1 in this order ). The light receiving electrode 5 is constituted by the conductive support 1 and the photosensitive layer 2. The photoconductor layer 2 has conductive fine particles 22 and a sensitizing dye 21. The dye 21 is adsorbed on the conductive fine particles 22 at least in part thereof (the dye is in an adsorption equilibrium state , Or may be present in some charge transport layer). The electroconductive support 1 on which the photoconductor layer 2 is formed functions as a working electrode in the photoelectric conversion element 10. [ The photoelectric conversion element 10 can be operated as the photoelectrochemical cell 100 by causing the external circuit 6 to work.

수광 전극 (5) 은, 도전성 지지체 (1) 및 도전성 지지체 상에 도포 형성되는 색소 (21) 가 흡착된 반도체 미립자 (22) 를 함유하는 감광체층 (반도체막) (2) 으로 이루어지는 전극이다. 감광체층 (반도체막) (2) 에 입사한 광은 색소를 여기한다. 여기 색소는 에너지가 높은 전자를 가지고 있다. 그래서 이 전자가 색소 (21) 로부터 반도체 미립자 (22) 의 전도대에 전해지고, 또한 확산에 의해 도전성 지지체 (1) 에 도달한다. 이 때 색소 (21) 의 분자는 산화체로 되어 있다. 전극 상의 전자가 외부 회로에서 일을 하면서 여기되어 산화된 색소는 전해질 중의 환원제 (예를 들어, I-) 로부터 전자를 수취하여, 기저 상태의 색소로 되돌아감으로써, 광 전기 화학 전지로서 작용한다. 이 때, 수광 전극 (5) 은 이 전지의 부극 (負極) 으로서 작용한다.The light receiving electrode 5 is an electrode consisting of a conductive support 1 and a photoconductor layer (semiconductor film) 2 containing semiconductor fine particles 22 on which a dye 21 to be coated and formed on the conductive support is adsorbed. Light incident on the photoconductor layer (semiconductor film) 2 excites the dye. Here, the dye has high energy electrons. Thus, the electrons are transmitted from the dye 21 to the conduction band of the semiconductor fine particles 22 and reach the conductive support 1 by diffusion. At this time, the molecules of the dye 21 are oxidized. Electrolytes on the electrode are excited while being excited while working in an external circuit, and the oxidized dye receives electrons from a reducing agent (for example, I < - >) in the electrolyte and returns to the pigment in the ground state, thereby acting as a photoelectrochemical cell. At this time, the light-receiving electrode 5 acts as a negative electrode of the battery.

상기 소자의 작동 원리로부터도 알 수 있는 바와 같이, 일반적으로 증감 색소의 증감역의 장파장화를 실현하기 위해, 색소의 HOMO/LUMO 갭을 작게 하는 것이 바람직하다. 그래서, 색소의 HOMO 의 에너지 준위를 높이고, 필요에 따라 LUMO 를 낮추는 것을 생각할 수 있다. HOMO 의 에너지 준위를 높임으로써, 색소의 HOMO 의 에너지 준위와 전해액 중의 환원제 (예를 들어, I-) 의 에너지 준위의 차가 작아지기 때문에, 환원제에 의한 산화된 색소의 환원 속도가 느려진다. 또, 색소의 LUMO 의 에너지 준위를 낮추면, 반도체 미립자 (예를 들어, 산화티탄) 의 도전대의 에너지 준위와의 차가 작아지기 때문에, 전자 주입 효율이 저하되고, 단락 전류나 필 팩터가 작아져, 광전 변환 효율을 높게 하는 것은 곤란하다.As can be seen from the working principle of the device, it is generally desirable to reduce the HOMO / LUMO gap of the dye in order to achieve a longer wavelength of increase / decrease of the sensitizing dye. Therefore, it is conceivable to increase the energy level of the HOMO of the dye and to lower the LUMO as needed. By raising the energy level of the HOMO, the difference between the energy level of the HOMO of the dye and the energy level of the reducing agent (e.g., I < - >) in the electrolytic solution becomes smaller, so that the reduction rate of the oxidized dye by the reducing agent becomes slower. In addition, when the energy level of the LUMO of the dye is lowered, the difference from the energy level of the conductive band of the semiconductor fine particles (for example, titanium oxide) is reduced. As a result, the electron injection efficiency is lowered and the short circuit current and the fill factor are reduced. It is difficult to increase the conversion efficiency.

한편, 반도체 미립자의 도전대의 에너지 준위를 낮추고 전자 주입 효율을 높이는 것을 생각할 수 있다. 이 방법에서는 단락 전류를 크게 할 수는 있지만, 개방 전압은 작아진다.On the other hand, it can be considered that the energy level of the conductive band of the semiconductor fine particles is lowered and the electron injection efficiency is increased. In this method, although the short-circuit current can be increased, the open-circuit voltage is reduced.

이에 대해, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 밴드 갭의 축소와 함께, 상기 서술한 양 궤도의 국재화를 크게 촉진시켜, 초장파장에서의 광전 변환 효율의 향상이나 내구성의 향상을 더욱 효과적으로 달성하는 분자 설계를 할 수 있어 바람직하다.On the other hand, according to the preferred embodiment of the present invention, along with the reduction of the band gap, the localization of the above-described two orbits is greatly promoted and the improvement of the photoelectric conversion efficiency and the improvement of the durability at the ultra- The molecular design can be performed.

본 실시형태의 광전 변환 소자는, 도전성 지지체 상에 후술하는 색소가 흡착된 다공질 반도체 미립자층을 갖는 감광체를 갖는다. 이 때, 색소에 있어서 일부 전해질 중에 해리된 것 등이 있어도 된다. 감광체는 목적에 따라 설계되며, 단층 구성이어도 되고 다층 구성이어도 된다. 본 실시형태의 광전 변환 소자의 감광체에는, 특정한 증감 색소가 흡착된 반도체 미립자를 함유하여, 감도가 높고, 광 전기 화학 전지로서 사용하는 경우에 높은 변환 효율을 얻을 수 있다. 또한, 광전 변환 소자의 상하는 특별히 정하지 않아도 되지만, 본 명세서에 있어서, 도시한 것에 기초하여 말하면, 수광측이 되는 대극 (4) 측을 상부 (천부 (天部)) 의 방향으로 하고, 지지체 (1) 측을 하부 (저부) 의 방향으로 한다.The photoelectric conversion element of this embodiment has a photoconductor having a porous semiconductor fine particle layer on which a dye described later is adsorbed on a conductive support. At this time, there may be dissociated in some electrolytes in the dye. The photoreceptor is designed according to purposes, and may be a single layer structure or a multilayer structure. The photoreceptor of the photoelectric conversion element of the present embodiment contains semiconductor fine particles adsorbed with specific sensitizing dyes and has high sensitivity and can obtain high conversion efficiency when used as a photoelectrochemical cell. In the present specification, based on what is shown in the present specification, the side of the counter electrode 4, which is the light receiving side, is set to the direction of the upper part (top part) ) Side is set to the lower (bottom) direction.

[색소][Coloring matter]

((1) 의 화합물로 이루어지는 색소)(A coloring matter comprising the compound of (1)

본 발명의 광전 변환 소자에 있어서는, 적어도 하기 (1) 로 나타내는 화합물로 이루어지는 색소가 사용된다. (1) 의 색소는, 그 식과 다른 공명 구조식으로 나타내는 것도 포함된다. 이것은, (1) 에 도입되는 원자군 (P11, P12, Ar1 등) 의 모든 화학식에 대해 동일하며, 분자 전체로서 정합하는 공액 구조로서 해석되는 것이다.In the photoelectric conversion element of the present invention, a dye comprising at least the following compound (1) is used. (1) may also be represented by a resonance structure different from the formula. This is the same and for any group of atoms of formula (P11, P12, Ar 1, and so on) to be introduced to (1), will be interpreted as a conjugated structure of the matching as a whole molecule.

[화학식 14][Chemical Formula 14]

Figure 112014006067222-pct00014
Figure 112014006067222-pct00014

·Q· Q

식 (1) 중, Q 는 방향 고리를 나타낸다. 방향 고리는 상기 서술한 바와 같이 방향족 고리 및 복소 고리를 포함한다. 방향족 고리로는, 벤젠 고리 또는 나프탈렌 고리가 바람직하고, 벤젠 고리가 바람직하다. 복소 고리로는, 후기 (後記) 예시 치환기 HArex 의 고리 구조를 들 수 있다.In the formula (1), Q represents an aromatic ring. The aromatic ring includes an aromatic ring and a heterocyclic ring as described above. As the aromatic ring, a benzene ring or a naphthalene ring is preferable, and a benzene ring is preferable. As the heterocyclic ring, the ring structure of the exemplified substituent HArex of the latter-mentioned example may be mentioned.

·X1, X2 X 1 , X 2

X1, X2 는 황 원자, 셀렌 원자, 산소 원자, 또는 CR1R2 를 나타낸다. 여기서 R1, R2 는 알킬기를 나타낸다. 알킬기로는, 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 알킬기를 들 수 있고, 메틸, 에틸, 이소프로필, t-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 데실, 1-에틸펜틸, 2-에틸헥실, 벤질, 2-에톡시에틸, 1-카르복시메틸 등이 바람직하고, 메틸, 에틸, 이소프로필, 데실, 1-에틸펜틸, 2-에톡시에틸, 벤질이 보다 바람직하며, 메틸, 에틸, 데실, 2-에톡시에틸이 특히 바람직하다. 이하, 이 알킬기의 예시 및 바람직한 것을 알킬기 「Rex」 라고 부른다. X1, X2 는 산소 원자 혹은 CR1R2 가 바람직하고, CR1R2 가 보다 바람직하다. 또한, 일반식 (1) 중, X1, X2 와, N-R, N-R' 의 상하의 관계는 반전된 것이어도 된다 (요컨대, N-R 이 아래, N-R' 가 위라는 관계여도 된다).X 1 and X 2 represent a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2 . Wherein R 1 and R 2 represent an alkyl group. Examples of the alkyl group include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and include methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, decyl, 1- ethylhexyl, Methyl, ethyl, isopropyl, decyl, 1-ethylpentyl, 2-ethoxyethyl and benzyl are more preferable, and methyl, ethyl, decyl, 2-ethoxyethyl Is particularly preferable. Hereinafter, examples and preferred examples of the alkyl group are referred to as an alkyl group " Rex ". X 1 and X 2 are preferably an oxygen atom or CR 1 R 2 , and more preferably CR 1 R 2 . In the general formula (1), the relationship between X 1 and X 2 and the relationship between NR and NR 'may be inverted (in other words, NR may be lower and NR' may be higher).

·R, R'R, R '

R, R' 는 알킬기 또는 방향족기이다. 알킬기로는, 상기 알킬기 Rex 를 들 수 있다. 방향족기로는, 탄소 원자수 6 ∼ 26 의 아릴기를 들 수 있고, 페닐, 1-나프틸, 4-메톡시페닐, 2-클로로페닐, 3-메틸페닐이 바람직하고, 페닐, 4-메톡시페닐, 3-메틸페닐이 보다 바람직하다. 이하, 이 방향족기 (아릴기) 의 예시 및 바람직한 것을 방향족기 「Arex」 라고 부른다.R and R 'are an alkyl group or an aromatic group. As the alkyl group, the alkyl group Rex may be mentioned. Examples of the aromatic group include an aryl group having 6 to 26 carbon atoms and phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl and 3-methylphenyl are preferable, and phenyl, 4-methoxyphenyl, More preferred is 3-methylphenyl. Hereinafter, examples and preferred examples of the aromatic group (aryl group) are referred to as an aromatic group " Arex ".

·P1 · P 1

P1 은 후기 식 P11 또는 식 P12 로 나타내는 원자군을 나타낸다.P 1 represents an atom group represented by the following formula P11 or formula P12.

·P2 · P 2

P2 는 폴리메틴 색소를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다.P 2 represents an atomic group necessary for forming a polymethine dye.

단, P1 과 P2 는 상이한 것으로 한다. 여기서, 양 원자군이 상이하다란, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위에서 상이하면 되고, 그 구체적인 구조는 한정되지 않는다. 전형적으로는, 상기 식 (1) 로 나타내는 색소에 있어서, 상기 P1 이 전자의 억셉터를 이루고, P2 가 도너를 이루며, 그 색소가 도너·억셉터형의 분자를 구성하는 것이 바람직하다. 여기서, 도너·억셉터형의 색소란, 광이 조사되었을 때에 색소 내의 도너 부위가 분자 내의 공액을 통해 억셉터 부위에 전자를 이동시키는 분자 내 광 야기 전자 이동을 일으키는 색소를 말한다.However, P 1 and P 2 are assumed to be different. Here, the two different atom groups are different from each other in the range of exhibiting the effect of the present invention, and the specific structure thereof is not limited. Typically, in the dye represented by the above formula (1), it is preferable that P 1 constitutes an electron acceptor, P 2 constitutes a donor, and the dye constitutes a donor · acceptor type molecule. Here, the donor acceptor type dye refers to a dye that causes a donor moiety in a dye to cause photoluminescent electron transfer in a molecule that transfers electrons to an acceptor moiety through a conjugate in a molecule when light is irradiated.

·W1 · W 1

W1 은 전하를 중화시키는 데에 카운터 이온이 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다. 일반적으로, 색소가 양이온, 음이온이거나, 혹은 정미 (正味) 의 이온 전하를 갖는지 여부는, 색소 중의 조색단 및 치환기에 의존한다. 일반식 (1) 의 구조를 갖는 색소가 해리성의 치환기를 갖는 경우, 해리하여 부전하를 가지고 있어도 된다. 이 경우, 분자 전체의 전하는 W1 에 의해 중화된다.And W 1 represents a counter ion in the case where a counter ion is required to neutralize the charge. In general, whether a dye has a cation, an anion, or a net ionic charge depends on the chromophore and the substituent in the dye. When the dye having the structure of the general formula (1) has a dissociative substituent, it may dissociate and have a negative charge. In this case, the charge of the whole molecule is neutralized by W 1 .

W1 이 양이온인 경우, 예를 들어 프로톤, 무기 혹은 유기의 암모늄 이온 (예를 들어 테트라알킬암모늄 이온, 피리디늄 이온) 또는 알칼리 금속 이온이다. W1 이 음이온인 경우, 무기 음이온 또는 유기 음이온 중 어느 것이어도 된다. 예를 들어 할로겐 음이온, (예를 들어, 불화물 이온, 염화물 이온, 브롬화물 이온, 요오드화물 이온), 치환 아릴술폰산 이온 (예를 들어, p-톨루엔술폰산 이온, p-클로로벤젠술폰산 이온), 아릴디술폰산 이온 (예를 들어, 1,3-벤젠디술폰산 이온, 1,5-나프탈렌디술폰산 이온, 2,6-나프탈렌디술폰산 이온), 알킬황산 이온 (예를 들어, 메틸황산 이온), 황산 이온, 티오시안산 이온, 과염소산 이온, 테트라플루오로붕산 이온, 피크르산 이온, 아세트산 이온, 트리플루오로메탄술폰산 이온 등을 들 수 있다. 또한, 전하 균형 카운터 이온으로서 이온성 폴리머, 혹은 색소와 역전하를 갖는 다른 색소를 사용해도 되고, 금속 착이온 (예를 들어, 비스벤젠-1,2-디티올라토니켈 (Ⅲ)) 이어도 된다.When W 1 is a cation, it is, for example, a proton, an inorganic or organic ammonium ion (for example, a tetraalkylammonium ion, a pyridinium ion) or an alkali metal ion. When W 1 is an anion, either an inorganic anion or an organic anion may be used. (E.g., fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion), substituted arylsulfonate ion (e.g., p-toluenesulfonate ion, p-chlorobenzenesulfonate ion), aryl Naphthalene disulfonic acid ion, 2,6-naphthalene disulfonic acid ion), alkylsulfuric acid ion (for example, methylsulfate ion), sulfuric acid (for example, Ion, thiocyanic acid ion, perchloric acid ion, tetrafluoroboric acid ion, picric acid ion, acetic acid ion, trifluoromethanesulfonic acid ion and the like. As the charge balance counter ion, an ionic polymer or another dye having a reverse charge to the dye may be used, or a metal complex ion (for example, bisbenzene-1,2-dithiolato nickel (III)) may be used .

[화학식 15][Chemical Formula 15]

Figure 112014006067222-pct00015
Figure 112014006067222-pct00015

·R5, R6, R10, R11 R 5 , R 6 , R 10 , R 11

식 중, R5, R6, R10, R11 은, 산성기를 갖는 경우가 있는 지방족기, 또는 산성기를 갖는 경우가 있는 방향 고리기를 나타낸다. 지방족기로는, 상기 알킬기 Rex 외에, 하기의 시클로알킬기 CRex 를 들 수 있다. CRex 로서, 바람직하게는 탄소 원자수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기이고, 보다 바람직하게는 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 4-메틸시클로헥실 등이다. 방향 고리기로는, 상기 방향족기 Arex 외에, 하기의 복소 고리기 HArex 를 들 수 있다. HArex 로는, 바람직하게는 탄소 원자수 2 ∼ 20 의 헤테로 고리기이고, 보다 바람직하게는 2-피리딜, 4-피리딜, 2-이미다졸릴, 2-벤조이미다졸릴, 2-티아졸릴, 2-옥사졸릴 등이다.In the formulas, R 5 , R 6 , R 10 and R 11 represent an aliphatic group which may have an acidic group or a aromatic cyclic group which may have an acidic group. Examples of the aliphatic group include the following cycloalkyl group CRex in addition to the alkyl group Rex. As the CRex, a cycloalkyl group preferably having 3 to 20 carbon atoms is preferable, and cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl and the like are more preferable. As the aromatic ring group, the following heterocyclic group HArex may be mentioned in addition to the aromatic group Arex. HArex is preferably a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-imidazolyl, 2-benzimidazolyl, 2-oxazolyl, and the like.

산성기란, 해리성의 프로톤을 갖는 치환기이고, 예를 들어 카르복실기, 포스포닐기, 포스포릴기, 술포기, 붕산기 등, 혹은 이들 중 어느 것을 갖는 기를 들 수 있고, 바람직하게는 카르복실기 혹은 이것을 갖는 기이다. 또, 산성기는 프로톤을 방출하여 해리된 형태를 채용하고 있어도 되고, 염이어도 된다. 산성기로는, 카르복실기, 술폰산기, 포스포닐기, 혹은 포스포릴기, 또는 이들의 염 중 어느 것인 것이 바람직하다. 산성기란, 연결기를 개재하여 결합된 기여도 되고, 예를 들어 카르복시비닐렌기, 디카르복시비닐렌기, 시아노카르복시비닐렌기, 카르복시페닐기 등을 바람직한 것으로서 들 수 있다. 또한, 여기서 든 산성기 및 그 바람직한 범위를 산성기 Ac 라고 하는 경우가 있다.The acidic group is a substituent having a proton of dissociation, and examples thereof include a carboxyl group, a phosphonyl group, a phosphoryl group, a sulfo group, a boric acid group and the like, or a group having any one of them, preferably a carboxyl group or a group to be. In addition, the acid group may adopt a dissociated form by emitting protons, or may be a salt. The acidic group is preferably a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonyl group, a phosphoryl group, or a salt thereof. The acidic group may be a bond which is bonded through a linking group, and examples thereof include a carboxyvinylene group, a dicarboxyvinylene group, a cyanocarboxyvinylene group, and a carboxyphenyl group. The acid group and the preferred range thereof may be referred to as acid group Ac.

·R7, R12 R 7 , R 12

R7, R12 는 황 원자 또는 하기 식 RA 를 나타낸다.R 7 and R 12 represent a sulfur atom or the following formula: R A.

[화학식 16][Chemical Formula 16]

Figure 112014006067222-pct00016
Figure 112014006067222-pct00016

식 RA 에 있어서의 R13, R14 는 시아노기 또는 산성기를 나타낸다. R13, R14 는 양자가 시아노기 혹은 산성기여도 되지만, 시아노기와 산성기의 조합인 것이 바람직하다. 바람직한 산성기로는, 상기 산성기 Ac 를 들 수 있다.R 13 and R 14 in the formula R A represent a cyano group or an acidic group. R 13 and R 14 may both be a cyano group or an acidic group, but a combination of a cyano group and an acid group is preferable. The preferable acid group is the acid group Ac.

·R3, R4, R8 R 3 , R 4 , R 8

R3, R4, R8 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 치환기로는, 치환기 T 를 들 수 있다. R3, R4, R8 은 알킬기 Rex 또는 수소 원자인 것이 바람직하고, 수소 원자인 것이 보다 바람직하다.R 3 , R 4 and R 8 represent a hydrogen atom or a substituent. As the substituent, a substituent T can be mentioned. R 3 , R 4 and R 8 are preferably an alkyl group Rex or a hydrogen atom, and more preferably a hydrogen atom.

·R9 R 9

R9 는 산소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R9 가 2 가의 치환기일 때, 하기 식 R91 또는 R92 로 나타내는 것이 바람직하다.R 9 represents an oxygen atom or a substituent. When R 9 is a divalent substituent, it is preferably represented by the following formula: R 91 or R 92.

[화학식 17][Chemical Formula 17]

Figure 112014006067222-pct00017
Figure 112014006067222-pct00017

식 R92 중, R15 는 수소 원자 혹은 알킬기를 나타낸다. 알킬기로는, 상기 알킬기 Rex 를 들 수 있다.Wherein R92, R 15 represents a hydrogen atom or an alkyl group; As the alkyl group, the alkyl group Rex may be mentioned.

n21 은 0 이상의 정수를 나타내고, 0 ∼ 3 인 것이 바람직하고, 0 또는 1 인 것이 보다 바람직하다. n22, n31 은 0 또는 1 을 나타내고, 0 인 것이 바람직하다.n21 represents an integer of 0 or more, preferably 0 to 3, more preferably 0 or 1. n22 and n31 represent 0 or 1, and preferably 0.

본 발명에 있어서는 상기 P1 이 하기 식 P11-1 또는 P12-1 인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that P 1 is the following formula P11-1 or P12-1.

[화학식 18][Chemical Formula 18]

Figure 112014006067222-pct00018
Figure 112014006067222-pct00018

식 중, R3, R4, R6, R8, R9, R11, n21 은 식 P11, P12 와 동일한 의미이다.R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 9 , R 11 and n 21 have the same meanings as in formulas P 11 and P 12.

본 발명에 있어서는, 상기 P1 이 하기 식 P11-2 또는 P12-2 로 나타내는 것도 또한 바람직하다.In the present invention, it is also preferable that P 1 is represented by the following formula P 11-2 or P 12-2.

[화학식 19][Chemical Formula 19]

Figure 112014006067222-pct00019
Figure 112014006067222-pct00019

식 중, R3, R4, R5, R8, R9, R10, n21 은 P11, P12 와 동일한 의미이다.R 3 , R 4 , R 5 , R 8 , R 9 , R 10 and n 21 have the same meanings as P 11 and P 12.

본 발명에 있어서는 상기 P2 가 하기 식 P21 또는 P22 인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that P 2 is the following formula P 21 or P 22 .

[화학식 20][Chemical Formula 20]

Figure 112014006067222-pct00020
Figure 112014006067222-pct00020

·R21, R22, R23 R 21 , R 22 , R 23

식 중, R21, R22, R23 은 치환기를 나타낸다. 치환기로는, 후기 치환기 T 를 들 수 있다. R21, R22, R23 은 알킬기 Rex 또는 수소 원자인 것이 바람직하고, 수소 원자인 것이 보다 바람직하다.In the formula, R 21 , R 22 and R 23 represent a substituent. Examples of the substituent include a later substituent T. R 21 , R 22 and R 23 are preferably an alkyl group Rex or a hydrogen atom, and more preferably a hydrogen atom.

·n41· N41

n41 은 0 이상의 정수를 나타내고, 0 ∼ 3 인 것이 바람직하고, 0 ∼ 2 인 것이 보다 바람직하다.n41 represents an integer of 0 or more, preferably 0 to 3, more preferably 0 to 2.

·Ar1 Ar 1

Ar1 은 Hammett 칙 (則) 에 있어서의 σp 치가 0 이하인 치환기를 갖는 방향 고리기 또는 상기 σp 치가 0 이하인 치환기를 갖는 π 과잉계 복소 고리기를 나타낸다. π 과잉계 복소 고리기란, π 과잉계 복소 고리 화합물의 잔기를 의미한다. π 과잉계란, 전형적으로는 질소 원자 등의 론페어를 포함하여 π 전자계의 수가 고리를 구성하는 원자의 수를 상회하는 상태를 의미한다. 자세한 것은, 예를 들어 「신편 헤테로 고리 화합물 기초편」 (코단샤 사이언티픽) p15 등을 참조할 수 있다.Ar 1 represents an aromatic ring group having a substituent having a σp value of 0 or less in Hammett's rule or a π-heterocyclic ring group having a substituent having a σp value of 0 or less. The π excess system heterocyclic ring means a residue of a π-excess system heterocyclic compound. means a state in which the number of pi electron systems exceeds the number of atoms constituting the ring, including a pair of electrons such as a pi-excess egg, typically a nitrogen atom. For details, reference can be made to, for example, " New Heterocyclic Compound Foundation " (Kodansha Scientific) p15.

여기서 Hammett 칙에 있어서의 치환기 정수 (定數) σp 치에 대해 설명한다. Hammett 칙은 벤젠 유도체의 반응 또는 평형에 미치는 치환기의 영향을 정량적으로 논하기 위해 1935년 L. P. 하메트에 의해 제창된 경험칙이지만, 이것은 오늘날 널리 타당성이 인정되고 있다. 하메트칙으로 구해진 치환기 정수에는 σp 치와 σm 치가 있으며, 이들 값은 많은 일반적인 성서 (成書) 로 알아낼 수 있다. 예를 들어, J. A. Dean 편, 「Lange's Handbook of Chemistry」 제 12 판, 1979년 (McGraw-Hill) 이나 「화학의 영역」 증간, 122 호, 96 ∼ 103 페이지, 1979년 (난코도), Chem. Rev., 1991년, 91 권, 165 ∼ 195 페이지 등에 자세하다.Here, the substituent constant p value in the Hammett rule will be described. Hammett's law is an empirical rule proposed by L. P. Hammet in 1935 to quantitatively discuss the effect of substituents on the reaction or equilibrium of benzene derivatives, but this is now widely accepted. Substituent constants obtained by Hammett's rule have σp and σm values, which can be found in many general Bibles. See, for example, J. A. Dean, Lange ' s Handbook of Chemistry, 12th Edition, 1979 (McGraw-Hill) or in Chemistry, 122, 96-103, 1979 (Nankodo), Chem. Rev., 1991, vol. 91, pp. 165-195.

치환기 정수 σp 가 0 이하인 치환기로는, 전자 공여성의 치환기를 들 수 있고, 구체적으로는, 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 알킬아미노기, 아릴아미노기를 들 수 있고, 바람직하게는 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기를 들 수 있다. 알킬기로서 바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 상기 Rex 를 들 수 있다. 알콕시기로는, 바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 알콕시기이고, 보다 바람직하게는 메톡시, 에톡시, 이소프로필옥시, 벤질옥시 등이다. σp 치가 0 이하인 치환기에 있어서, σp 치는 -0.13 이하인 것이 바람직하고, -0.2 이하인 것이 보다 바람직하다. 하한치는 특별히 없지만, -1.2 이상인 것이 실제적이다.Examples of the substituent having a substituent constant σ p of 0 or less include an electron-donating substituent, and specific examples thereof include an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, an alkylamino group and an arylamino group, Include an alkyl group, an alkoxy group, and an alkylamino group. The alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably Rex. The alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy and the like. In a substituent having a? p value of 0 or less, the? p value is preferably -0.13 or less, more preferably -0.2 or less. Although there is no particular lower limit, it is practically at least -1.2.

반대로, 치환기 정수 σp 치가 정 (正) 인 것으로는, 할로겐 원자, 니트로기, 시아노기, 술포기, 카르복실기, 포르밀기, 아실기, 카르바모일기, 술파모일기, 메르캅토기, 알킬 혹은 아릴술포닐기, 알킬 혹은 아릴술피닐기, 알킬옥시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 퍼플루오로알킬기, 헤테로 고리기 (예를 들어, 헤테로 고리가 피리딘 고리, 피리미딘 고리이고, 2-피리미디닐기, 4-피리미디닐기, 5-피리미디닐기, 2-티에닐기, 2-피리딜기, 3-피리디닐기, 4-피리디닐기), 전자 구인성기가 치환된 페닐기 (전자 구인성기로는 상기 치환기 정수 σp 가 정의 기로서 든 기이고, 특히 카르복실기가 바람직하고, 3-카르복시페닐기 또는 4-카르복시페닐기) 등을 들 수 있다. σp 치가 정인 치환기에 있어서, σp 치는 0.01 이상인 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 보다 바람직하다. 상한치는 특별히 없지만, 1.4 이하인 것이 실제적이다.Conversely, examples of the substituent constant p value being positive include a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a sulfo group, a carboxyl group, a formyl group, an acyl group, a carbamoyl group, a sulfamoyl group, An aryloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a perfluoroalkyl group, a heterocyclic group (e.g., a heterocyclic group is a pyridine ring, a pyrimidine ring, a 2-pyrimidinyl group, a 4-pyrimidyl group, 2-thienyl, 2-pyridyl, 3-pyridinyl and 4-pyridinyl), a phenyl group substituted with an electron-withdrawing group (the electron-withdrawing group is defined as the substituent constant σp A carboxyl group is preferable, and a 3-carboxyphenyl group or a 4-carboxyphenyl group). In the substituent in which the [sigma] p value is constant, the [sigma] p value is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more. There is no upper limit, but it is practically 1.4 or less.

Ar1 은 직접 또는 메틴 사슬을 개재하여 연결하면 되고, 직접 연결하는 경우에는 공액 구조가 상기 식과는 상이한 것을 의미한다.Ar 1 may be connected directly or via a methine chain, and when directly connected, the conjugated structure is different from the above formula.

상기 Ar1 은 하기 식 RC1, RC2, RC3, RC4 로 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable that Ar 1 is represented by the following formulas R C1 , R C2 , R C3 , and R C4 .

[화학식 21][Chemical Formula 21]

Figure 112014006067222-pct00021
Figure 112014006067222-pct00021

·Y· Y

식 중, Y 는 S, NR24, 또는 C(R25)2 를 나타낸다. R24 는 알킬기를 나타낸다. 알킬기의 바람직한 것으로는 상기 Rex 를 들 수 있다. R25 는 치환기를 나타낸다. 치환기로는 후기 치환기 T 를 들 수 있다.Wherein Y represents S, NR 24 , or C (R 25 ) 2 . R 24 represents an alkyl group. Preferable examples of the alkyl group include Rex described above. R 25 represents a substituent. As the substituent, a later substituent T can be mentioned.

·AA

A 는 방향 고리를 나타낸다. 방향 고리의 바람직한 것으로는, 상기 방향족기 Arex 및 복소 고리기 HArex 를 들 수 있다.A represents an aromatic ring. Preferable examples of the aromatic ring include the aromatic group Arex and the heterocyclic group HArex.

·R26 ∼ R29 R 26 to R 29

R26 ∼ R29 는 수소 원자 혹은 치환기를 나타낸다. 치환기의 바람직한 것으로는 후기 치환기 T 를 들 수 있다. 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 헤테로 고리기 등이다.R 26 to R 29 represent a hydrogen atom or a substituent. Preferable examples of the substituent include a later substituent T. Preferably an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group and the like.

·E· E

E 는 S, NR29, O 를 나타낸다. R29 는 알킬기를 나타낸다. 알킬기의 바람직한 것으로는 상기 Rex 를 들 수 있다.E represents S, NR < 29 > R 29 represents an alkyl group. Preferable examples of the alkyl group include Rex described above.

·D· D

D 는 Hammett 칙에 있어서의 σp 치가 0 이하인 치환기를 나타낸다. 예를 들어 알콕시기, 아미노기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 이들이 치환된 페닐기를 들 수 있다.D represents a substituent having a? P value of 0 or less in the Hammett rule. For example, an alkoxy group, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group, and a phenyl group substituted thereon.

·B· B

B 는 방향 고리를 나타낸다. 방향 고리의 바람직한 것으로는, 상기 방향족기 Arex 및 복소 고리기 HArex 를 들 수 있다.B represents an aromatic ring. Preferable examples of the aromatic ring include the aromatic group Arex and the heterocyclic group HArex.

·X, Rd, nd· X, R d , and nd

X 는 SRe, ORe, NRe 2 를 나타내고, Re 는 알킬기, 방향족기, 헤테로 고리기를 나타낸다. Rd 는 치환기를 나타낸다. nd 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. Rd 의 치환기의 바람직한 것으로는 후기 치환기 T 를 들 수 있다. 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 헤테로 고리기 등이다.X represents SR e , OR e or NR e 2 , and R e represents an alkyl group, an aromatic group or a heterocyclic group. R d represents a substituent. and nd represents an integer of 0 to 4. The substituent of R d is preferably the latter substituent T. Preferably an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group and the like.

* 는 결합손을 나타내고, 메틴 사슬을 개재하여 연결되어도 된다.* Indicates a binding hand and may be connected via a methine chain.

k 는 정의 정수이다. 1 ∼ 4 가 바람직하고, 1 ∼ 2 가 보다 바람직하다.k is a positive integer. Is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2.

상기 식 P21 또는 P22 가 식 (1) 의 모핵과 함께 이루는 구조는 하기 식 (1-1-1), 식 (1-1-2), 식 (1-2-1), 식 (1-2-2) 로 나타내는 구조인 것이 바람직하다.The structure of the formula P21 or P22 together with the mother nucleus of the formula (1) is represented by the following formulas (1-1-1), (1-1-2), (1-2-1) -2).

[화학식 22][Chemical Formula 22]

Figure 112014006067222-pct00022
Figure 112014006067222-pct00022

식 중, Q, P1, X1, X2, R, R', W1, Ar1, n41 은 상기 식 (1) 또는 P21 과 동일한 의미를 나타낸다. R210, R211, R212, R220, R221 은 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, 바람직한 것은 R21, R22, R23 과 동일하다.In the formula, Q, P 1 , X 1 , X 2 , R, R ', W 1 , Ar 1 and n 41 have the same meanings as in the formula (1) or P 21. R 210 , R 211 , R 212 , R 220 , and R 221 represent a hydrogen atom or a substituent, and preferred examples thereof are the same as those of R 21 , R 22 and R 23 .

또한, 본 명세서에 있어서 「화합물」 이라는 단어를 말미에 붙여 부를 때, 혹은 특정한 명칭 내지 화학식으로 나타낼 때에는, 당해 화합물 그 자체에 더하여, 그 염, 착물, 그 이온을 포함하는 의미로 사용한다. 또, 원하는 효과를 발휘하는 범위에서, 소정의 형태로 수식된 유도체를 포함하는 의미이다. 또, 본 명세서에 있어서 치환기 내지 배위자를 그 명칭으로 부를 때, 혹은 「기」 라는 단어를 말미에 붙여 부를 때에는, 원하는 효과를 발휘하는 범위에서, 그 기에 임의의 치환기를 가지고 있어도 되는 것을 의미한다. 이것은 치환·비치환을 명기하고 있지 않은 화합물에 대해서도 동일한 의미이다. 바람직한 치환기로는, 하기 치환기 T 를 들 수 있다.In the present specification, when the word "compound" is appended to the end or when it is represented by a specific name or chemical formula, the term "compound" is used in addition to the compound itself to mean salts, complexes and ions thereof. It is meant to include a derivative modified in a predetermined form within a range that exhibits a desired effect. In the present specification, when the substituent or ligand is referred to by its name, or when the word " group " is appended to the end thereof, it means that the group may have an arbitrary substituent in the range of exhibiting a desired effect. This also applies to compounds which do not specify substituted or unsubstituted rings. As the preferable substituent, the following substituent T can be mentioned.

도입 가능한 바람직한 치환기 (이하, 치환기 T 라고 한다.) 로는,As a preferable substituent which can be introduced (hereinafter referred to as substituent T)

알킬기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 알킬기, 예를 들어 메틸, 에틸, 이소프로필, t-부틸, 펜틸, 헵틸, 1-에틸펜틸, 벤질, 2-에톡시에틸, 1-카르복시메틸 등), 알케닐기 (바람직하게는 탄소 원자수 2 ∼ 20 의 알케닐기, 예를 들어, 비닐, 알릴, 올레일 등), 알키닐기 (바람직하게는 탄소 원자수 2 ∼ 20 의 알키닐기, 예를 들어, 에티닐, 부타디이닐, 페닐에티닐 등), 시클로알킬기 (바람직하게는 탄소 원자수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기, 예를 들어, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 4-메틸시클로헥실 등), 아릴기 (바람직하게는 탄소 원자수 6 ∼ 26 의 아릴기, 예를 들어, 페닐, 1-나프틸, 4-메톡시페닐, 2-클로로페닐, 3-메틸페닐 등), 헤테로 고리기 (바람직하게는 탄소 원자수 2 ∼ 20 의 헤테로 고리기, 예를 들어, 2-피리딜, 4-피리딜, 2-이미다졸릴, 2-벤조이미다졸릴, 2-티아졸릴, 2-옥사졸릴 등), 알콕시기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 이소프로필옥시, 벤질옥시 등), 아릴옥시기 (바람직하게는 탄소 원자수 6 ∼ 26 의 아릴옥시기, 예를 들어, 페녹시, 1-나프틸옥시, 3-메틸페녹시, 4-메톡시페녹시 등), 알콕시카르보닐기 (바람직하게는 탄소 원자수 2 ∼ 20 의 알콕시카르보닐기, 예를 들어, 에톡시카르보닐, 2-에틸헥실옥시카르보닐 등), 아미노기 (바람직하게는 탄소 원자수 0 ∼ 20 의 아미노기, 예를 들어, 아미노, N,N-디메틸아미노, N,N-디에틸아미노, N-에틸아미노, 아닐리노 등), 술폰아미드기 (바람직하게는 탄소 원자수 0 ∼ 20 의 술폰아미드기, 예를 들어, N,N-디메틸술폰아미드, N-페닐술폰아미드 등), 아실옥시기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 아실옥시기, 예를 들어, 아세틸옥시, 벤조일옥시 등), 카르바모일기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 카르바모일기, 예를 들어, N,N-디메틸카르바모일, N-페닐카르바모일 등), 아실아미노기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 아실아미노기, 예를 들어, 아세틸아미노, 벤조일아미노 등), 시아노기, 또는 할로겐 원자 (예를 들어, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등) 이고, 보다 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 헤테로 고리기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 아실아미노기, 시아노기 또는 할로겐 원자이고, 특히 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 헤테로 고리기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 아실아미노기 또는 시아노기를 들 수 있다.(Preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, (Preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms such as vinyl, allyl, oleyl etc.), an alkynyl group (preferably an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, for example, (Preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc.) (Preferably an aryl group having 6 to 26 carbon atoms such as phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl and 3-methylphenyl), a heterocyclic group Is a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, for example, 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-imidazolyl, 2- An alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy, etc.), aryl (Preferably an aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms such as phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy and the like), an alkoxycarbonyl group Is an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as ethoxycarbonyl, 2-ethylhexyloxycarbonyl, etc.), an amino group (preferably an amino group having 0 to 20 carbon atoms, such as amino N, N-diethylamino, N-ethylamino, anilino), a sulfonamide group (preferably a sulfonamide group having 0 to 20 carbon atoms such as N, N-dimethylamino, N-dimethylsulfonamide, N-phenylsulfonamide and the like), an acyloxy group (preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, A carbamoyl group (preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms such as N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.) An acylamino group (preferably an acylamino group having 1 to 20 carbon atoms such as acetylamino or benzoylamino), a cyano group or a halogen atom (e.g., a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, An alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group, a cyano group or a halogen atom, more preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkenyl group, , A heterocyclic group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group or a cyano group.

일반식 (1) 로 나타내는 본 발명의 색소는, 에탄올 용액에 있어서의 극대 흡수 파장이, 바람직하게는 500 ∼ 1300 ㎚ 의 범위이고, 보다 바람직하게는 600 ∼ 1100 ㎚ 의 범위이다. The dye of the present invention represented by the general formula (1) has a maximum absorption wavelength in the ethanol solution, preferably in the range of 500 to 1300 nm, and more preferably in the range of 600 to 1100 nm.

이하에 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 색소의 바람직한 구체예를 나타내지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다. * 는 하기 일반 스킴의 모핵에 결합하는 탄소 원자의 위치를 나타낸다. Bu 는 부틸기를 나타낸다.Specific preferred examples of the dye represented by the general formula (1) of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto. * Represents the position of the carbon atom bonded to the parent of the following general scheme. Bu represents a butyl group.

[화학식 23](23)

Figure 112014006067222-pct00023
Figure 112014006067222-pct00023

[화학식 24]≪ EMI ID =

Figure 112014006067222-pct00024
Figure 112014006067222-pct00024

[화학식 25](25)

Figure 112014006067222-pct00025
Figure 112014006067222-pct00025

[화학식 26](26)

Figure 112014006067222-pct00026
Figure 112014006067222-pct00026

[화학식 27](27)

Figure 112014006067222-pct00027
Figure 112014006067222-pct00027

[화학식 28](28)

Figure 112014006067222-pct00028
Figure 112014006067222-pct00028

[화학식 29][Chemical Formula 29]

Figure 112014006067222-pct00029
Figure 112014006067222-pct00029

[화학식 30](30)

Figure 112014006067222-pct00030
Figure 112014006067222-pct00030

[화학식 31](31)

Figure 112014006067222-pct00031
Figure 112014006067222-pct00031

[화학식 32](32)

Figure 112014006067222-pct00032
Figure 112014006067222-pct00032

[표 A][Table A]

Figure 112014006067222-pct00033
Figure 112014006067222-pct00033

Figure 112014006067222-pct00034
Figure 112014006067222-pct00034

일반식 (1) 로 나타내는 화합물로 이루어지는 색소의 합성은, Ukrainskii Khimicheskii Zhurnal, 제 40 권 (3 호), 253 ∼ 258 페이지, Dyes and Pigments, 제 21 권, 227 ∼ 234 페이지 및 이들 문헌 중에 인용된 문헌의 기재 등을 참고로 하여 실시할 수 있다.The synthesis of a dye comprising a compound represented by the general formula (1) is described in Ukrainskii Khimicheskii Zhurnal, Vol. 40 (3), pp. 253-258, Dyes and Pigments, vol. 21, pp. 227-243, The description of the document, and the like.

예를 들어, 상기 예시 색소 14 는 이하의 스킴에 의해 얻을 수 있다. 다른 색소도 동일한 방법으로 얻을 수 있다.For example, the exemplary dye 14 can be obtained by the following scheme. Other pigments can be obtained in the same way.

[화학식 33](33)

Figure 112014006067222-pct00035
Figure 112014006067222-pct00035

NMP : 1-메틸-2-피롤리돈, Cl-Ph : 클로로벤젠, AcOH : 아세트산, DMF : N,N-디메틸포름아미드, Py : 피리딘, Allyl : 알릴기NMP: 1-methyl-2-pyrrolidone, Cl-Ph: chlorobenzene, AcOH: acetic acid, DMF: N, N-dimethylformamide, Py: pyridine,

(일반식 (I) 의 화합물로 이루어지는 색소)(A coloring matter comprising the compound of formula (I)

본 발명의 광전 변환 소자 및 광 전기 화학 전지에 있어서는, 추가로 금속 착물 색소와 병용하는 것이 바람직하다. 금속 착물 색소와 병용함으로써, 서로의 흡착 상태를 제어하여, 각각보다 높은 효율이나 내구성을 달성할 수 있다.In the photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell of the present invention, it is preferable to use it in combination with the metal complex coloring matter. By using the metal complex dye together with the metal complex dye, it is possible to control the adsorption state of each other to achieve higher efficiency and durability.

금속 착물 색소로는, 하기 일반식 (I) 로 나타내는 화합물로 이루어지는 색소를 함유하는 것이 바람직하다.As the metal complex dye, it is preferable to contain a dye comprising a compound represented by the following general formula (I).

Mz(LL1)m1(LL2)m2(X)m3·CI : 식 (I) Mz (LL 1) m1 (LL 2) m2 (X) m3 · CI: formula (I)

(식 (I) 에 있어서, Mz 는 금속 원자를 나타낸다. LL1 은 하기 식 LL1 로 나타내는 2 좌 (座) 의 배위자를 나타낸다. LL2 는 하기 식 LL2 로 나타내는 2 좌 또는 3 좌의 배위자를 나타낸다. X 는 상기 LL1 및 LL2 이외의 1 좌 또는 2 좌의 배위자를 나타낸다. m1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. m2 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. m3 은 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. CI 는 전하를 중화시키는 데에 카운터 이온이 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.)(In the formula (I), Mz represents a metal atom, LL 1 represents a 2-position ligand represented by the following formula LL1, LL 2 represents a 2-position or 3-position ligand represented by the following formula . X represents a ligand of 1 L or 2 L other than the LL 1 and LL 2. m1 represents an integer of 0 to 3. m2 represents an integer of 1 ~ 3. m3 represents an integer of 0 to 2 CI represents the counter ion when a counter ion is needed to neutralize the charge.)

[화학식 34](34)

Figure 112014006067222-pct00036
Figure 112014006067222-pct00036

(식 LL1 에 있어서, R51 및 R52 는 산성기를 나타낸다. R53 및 R54 는 치환기를 나타낸다. R55 및 R56 은 알킬기 또는 방향기를 나타낸다. d1 및 d2 는 0 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. L1 및 L2 는 공액 사슬을 나타낸다. a1 및 a2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. b1 및 b2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. d3 은 0 또는 1 을 나타낸다.)(Wherein R 51 and R 52 each represent an acidic group, R 53 and R 54 each represent a substituent, R 55 and R 56 each represent an alkyl group or an aromatic group, and d 1 and d 2 represent an integer of 0 to 5. L 1 and L 2 represents a conjugated chain. a1 and a2 represents an integer of 0 ~ 3. b1 and b2 represents an integer of 0 ~ 3. d3 represents 0 or 1.)

[화학식 35](35)

Figure 112014006067222-pct00037
Figure 112014006067222-pct00037

(식 LL2 에 있어서, Za, Zb 및 Zc 는 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 원자군을 나타낸다. c 는 0 또는 1 을 나타낸다. 단, Za, Zb 및 Zc 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.)(In formula (LL2), Za, Zb and Zc represent a group of atoms capable of forming a 5 or 6-membered ring, and c represents 0 or 1. provided that at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc Has an acidic group.)

·금속 원자 MzMetal atom Mz

Mz 는 금속 원자를 나타낸다. Mz 는 바람직하게는 4 배위 또는 6 배위가 가능한 금속이고, 보다 바람직하게는 Ru, Fe, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, Rh, Re, Mn 또는 Zn 이다. 특히 바람직하게는 Ru, Os, Zn 또는 Cu 이고, 가장 바람직하게는 Ru 이다.Mz represents a metal atom. Mz is preferably a metal that is capable of coordinating four or more times in coordination and more preferably Ru, Fe, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, Rh, to be. Particularly preferably Ru, Os, Zn or Cu, and most preferably Ru.

*LL1 (식 LL1)* LL 1 (expression LL1)

·m1· M1

m1 은 0 ∼ 3 의 정수이고, 1 ∼ 3 인 것이 바람직하고, 1 인 것이 보다 바람직하다. m1 이 2 이상일 때, LL1 은 동일해도 되고 상이해도 된다.m1 is an integer of 0 to 3, preferably 1 to 3, more preferably 1. When m1 is 2 or more, and may LL 1 are be the same or different.

·R51 및 R52 R 51 and R 52

R51 및 R52 는 각각 독립적으로 산성기를 나타낸다. 예를 들어 카르복실기, 술폰산기, 하이드록실기, 하이드록삼산기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 하이드록삼산기, 예를 들어 -CONHOH, -CON(CH3)OH 등), 포스포릴기 (예를 들어 -OP(O)(OH)2 등) 및 포스포닐기 (예를 들어 -P(O)(OH)2 등) 그리고 이들의 염을 들 수 있고, 바람직하게는 카르복실기, 포스포닐기 및 이들의 염이고, 보다 바람직하게는 카르복실기 또는 그 염이다. R51 및 R52 는 피리딘 고리 상의 어느 탄소 원자로 치환되어도 된다.R 51 and R 52 each independently represent an acidic group. For example, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxyl group trioxide (preferably a hydroxyl group trioxide carbon atoms of 1 to 20, for example, -CONHOH, -CON (CH 3) OH and the like), phosphonium (For example, -OP (O) (OH) 2, etc.) and a phosphonyl group (for example, -P (O) (OH) 2 and the like) and salts thereof, and preferably a carboxyl group, A sulfonyl group and a sulfonyl group, and more preferably a carboxyl group or a salt thereof. R 51 and R 52 may be substituted with any carbon atom on the pyridine ring.

·R53 및 R54 R 53 and R 54

R53, R54 는 각각 독립적으로 치환기를 나타내고, 바람직하게는 상기 치환기 T 이다.R 53 and R 54 each independently represent a substituent, preferably the above substituent T.

배위자 LL1 이 알킬기, 알케닐기 등을 함유할 때, 이들은 직사슬상이어도 되고 분기상이어도 되며, 치환되어 있어도 되고 비치환이어도 된다. 또, 배위자 LL1 이 아릴기, 헤테로 고리기 등을 함유할 때, 그것들은 단고리여도 되고 축환이어도 되며, 치환되어 있어도 되고 비치환이어도 된다.When the ligand LL 1 contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, they may be linear, branched, substituted or unsubstituted. When the ligand LL 1 contains an aryl group, a heterocyclic group or the like, they may be monocyclic or bicyclic, substituted or unsubstituted.

·R55 및 R56 R 55 and R 56

식 중, R55 및 R56 은 각각 독립적으로 알킬기 또는 방향 고리기를 나타낸다. 방향족기로는, 바람직하게는 탄소 원자수 6 ∼ 30 의 방향족기, 예를 들어 페닐, 치환 페닐, 나프틸, 치환 나프틸 등이다. 복소 고리 (헤테로 고리) 기로는, 바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 30 의 헤테로 고리기, 예를 들어 2-티에닐, 2-피롤릴, 2-이미다졸릴, 1-이미다졸릴, 4-피리딜, 3-인돌릴이다. 바람직하게는 1 ∼ 3 개의 전자 공여기를 갖는 헤테로 고리기이고, 보다 바람직하게는 티에닐을 들 수 있다. 그 전자 공여기는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 아실아미노기 (이상 바람직한 예는 R53 및 R54 의 경우와 동일) 또는 하이드록실기인 것이 바람직하고, 알킬기, 알콕시기, 아미노기 또는 하이드록실기인 것이 보다 바람직하며, 알킬기인 것이 특히 바람직하다. R55 와 R56 은 동일해도 되고 상이해도 되지만, 동일한 것이 바람직하다.In the formulas, R 55 and R 56 each independently represent an alkyl group or an aromatic ring group. The aromatic group is preferably an aromatic group having 6 to 30 carbon atoms, for example, phenyl, substituted phenyl, naphthyl, substituted naphthyl, and the like. The heterocyclic group is preferably a heterocyclic group having 1 to 30 carbon atoms such as 2-thienyl, 2-pyrrolyl, 2-imidazolyl, 1-imidazolyl, 4- Pyridyl, 3-indolyl. Preferably a heterocyclic group having 1 to 3 electron hole groups, more preferably a thienyl group. The electron-donating group is preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, an acylamino group (more preferable examples are the same as R 53 and R 54 ) More preferably an alkyl group, an alkoxy group, an amino group or a hydroxyl group, particularly preferably an alkyl group. R 55 and R 56 may be the same or different and are preferably the same.

R55 와 R56 은 직접 벤젠 고리에 결합되어 있어도 된다. R55 와 R56 은 L1 및/또는 L2 를 개재하여 벤젠 고리에 결합되어 있어도 된다.R 55 and R 56 may be bonded directly to the benzene ring. R 55 and R 56 may be bonded to the benzene ring via L 1 and / or L 2 .

·d1, d2· D1, d2

d1, d2 는 0 ∼ 5 의 정수이지만, 0 ∼ 3 이 바람직하고, 0 ∼ 2 가 보다 바람직하다.d1 and d2 are integers of 0 to 5, preferably 0 to 3, and more preferably 0 to 2.

·L1 및 L2 L 1 and L 2

L1 및 L2 는 각각 독립적으로 공액 사슬을 나타내고, 아릴렌기, 헤테로아릴렌기, 에테닐렌기 및/또는 에티닐렌기로 이루어지는 공액 사슬을 나타낸다. 에테닐렌기나 에티닐렌기 등은 비치환이어도 되고 치환되어 있어도 된다. 에테닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 그 치환기는 알킬기인 것이 바람직하고, 메틸인 것이 보다 바람직하다. L1 및 L2 는 각각 독립적으로 탄소 원자수 2 ∼ 6 개의 공액 사슬인 것이 바람직하고, 티오펜디일, 에테닐렌, 부타디에닐렌, 에티닐렌, 부타디이닐렌, 메틸에테닐렌 또는 디메틸에테닐렌이 보다 바람직하며, 에테닐렌 또는 부타디에닐렌이 특히 바람직하고, 에테닐렌이 가장 바람직하다. L1 과 L2 는 동일해도 되고 상이해도 되지만, 동일한 것이 바람직하다. 또한, 공액 사슬이 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 경우, 각 이중 결합은 E 형이어도 되고 Z 형이어도 되며, 이들의 혼합물이어도 된다.L 1 and L 2 each independently represent a conjugated chain and represents a conjugated chain composed of an arylene group, a heteroarylene group, an ethenylene group and / or an ethynylene group. The ethenylene group, ethynylene group and the like may be unsubstituted or may be substituted. When the ethenylene group has a substituent, the substituent is preferably an alkyl group, more preferably methyl. L 1 and L 2 are each independently preferably a conjugated chain having 2 to 6 carbon atoms, and it is preferable that thiophene, ethylene, butadienylene, ethynylene, butadienylene, methylethenylene or dimethylethenylene More preferred are ethenylene or butadienylene, with ethenylene being most preferred. L 1 and L 2 may be the same or different and are preferably the same. When the conjugated chain contains a carbon-carbon double bond, each double bond may be E type or Z type, or a mixture thereof.

·d3· D3

d3 은 0 또는 1 이다. 특히, d3 이 0 일 때, a2 는 1 또는 2 인 것이 바람직하고, d3 이 1 일 때, a2 는 0 또는 1 인 것이 바람직하다. a1 과 a2 의 합은 0 ∼ 2 의 정수인 것이 바람직하다.d3 is 0 or 1; In particular, when d3 is 0, a2 is preferably 1 or 2, and when d3 is 1, a2 is preferably 0 or 1. The sum of a1 and a2 is preferably an integer of 0 to 2.

·b1 및 b2· B1 and b2

b1 및 b2 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, 0 ∼ 2 의 정수인 것이 바람직하다. b1 이 2 이상일 때, R53 은 동일해도 되고 상이해도 되며, 서로 연결되어 고리를 형성하고 있어도 된다. b2 가 2 이상일 때, R54 는 동일해도 되고 상이해도 되며, 서로 연결되어 고리를 형성하고 있어도 된다. 또, b1 및 b2 가 함께 1 이상일 때, R53 과 R54 가 연결되어 고리를 형성하고 있어도 된다. 형성하는 고리의 바람직한 예로는, 벤젠 고리, 피리딘 고리, 티오펜 고리, 피롤 고리, 시클로헥산 고리, 시클로펜탄 고리 등을 들 수 있다.b1 and b2 each independently represent an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2; When b1 is 2 or more, R 53 may be the same or different and may be connected to each other to form a ring. When b2 is 2 or more, R 54 may be the same or different and may be connected to each other to form a ring. When b1 and b2 are both 1 or more, R 53 and R 54 may be connected to form a ring. Preferable examples of the ring to be formed include a benzene ring, a pyridine ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a cyclohexane ring and a cyclopentane ring.

·a1 및 a2A1 and a2

a1 및 a2 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. a1 과 a2 의 합이 1 이상이고, 배위자 LL1 이 산성기를 적어도 1 개 가질 때에는, 일반식 (I) 중의 m1 은 2 또는 3 인 것이 바람직하고, 2 인 것이 보다 바람직하다. a1 이 2 이상일 때, R51 은 동일해도 되고 상이해도 되며, a2 가 2 이상일 때, R52 는 동일해도 되고 상이해도 된다. a1 은 0 또는 1 인 것이 바람직하고, a2 는 0 ∼ 2 의 정수인 것이 바람직하다.a1 and a2 each independently represent an integer of 0 to 3; It is at least the sum of a1 and a2 1, LL when the ligand is 1 to have at least one acidic group, m1 in the general formula (I) should preferably be 2 or 3, more preferably 2. when a1 is 2 or more, R 51 may be the same or different and are, when a2 is 2 or greater, R 52 is may be the same or different. a1 is preferably 0 or 1, and a2 is preferably an integer of 0 to 2.

*LL2 (식 LL2)* LL 2 (expression LL2)

·m2 · M 2

m2 는 1 ∼ 3 의 정수이고, 1 ∼ 2 인 것이 바람직하다. m2 가 2 일 때, LL2 는 동일해도 되고 상이해도 된다.m 2 is an integer of 1 to 3, preferably 1 to 2. When m 2 is 2, LL 2 may be the same or different.

·Za, Zb, ZcZa, Zb, Zc

Za, Zb 및 Zc 는 각각 독립적으로 5 원자 고리 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 비금속 원자군을 나타낸다. 형성되는 5 원자 고리 또는 6 원자 고리는 치환되어 있어도 되고 비치환이어도 되며, 단고리여도 되고 축환되어 있어도 된다. Za, Zb 및 Zc 는 탄소 원자, 수소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 인 원자 및/또는 할로겐 원자로 구성되는 것이 바람직하고, 방향족 고리를 형성하는 것이 바람직하다. 5 원자 고리의 경우에는 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리 또는 트리아졸 고리를 형성하는 것이 바람직하고, 6 원자 고리의 경우에는 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피리다진 고리 또는 피라진 고리를 형성하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 이미다졸 고리 또는 피리딘 고리가 보다 바람직하다.Za, Zb and Zc each independently represent a group of a nonmetal atom capable of forming a five-membered ring or a six-membered ring. The formed 5-membered ring or 6-membered ring may be substituted or unsubstituted, and may be monocyclic or bicyclic. Za, Zb and Zc are preferably composed of a carbon atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom and / or a halogen atom, and preferably form an aromatic ring. In the case of a 5-membered ring, it is preferable to form an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring or a triazole ring, and in the case of a 6-membered ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring or a pyrazine ring . Among them, an imidazole ring or a pyridine ring is more preferable.

·c· C

c 는 0 또는 1 을 나타낸다. c 는 0 인 것이 바람직하고, LL2 는 2 좌 배위자인 것이 바람직하다.and c represents 0 or 1. c is preferably 0, and LL 2 is preferably a bidentate ligand.

배위자 LL2 는, 하기 일반식 (LL2-1) ∼ (LL2-8) 중 어느 것에 의해 나타내는 것이 바람직하고, 일반식 (LL2-1), (LL2-2), (LL2-4), 또는 (LL2-6) 에 의해 나타내는 것이 보다 바람직하며, 일반식 (LL2-1) 또는 (LL2-2) 에 의해 나타내는 것이 특히 바람직하고, 일반식 (LL2-1) 에 의해 나타내는 것이 특히 바람직하다.The ligand LL 2 is preferably represented by any one of the following general formulas (LL2-1) to (LL2-8), and is preferably represented by any of the general formulas (LL2-1), (LL2-2), (LL2-4) More preferably represented by the formula (LL2-2), particularly preferably by the formula (LL2-1) or (LL2-2), particularly preferably by the formula (LL2-1).

[화학식 36](36)

Figure 112014006067222-pct00038
Figure 112014006067222-pct00038

식 중, R101 ∼ R108 은 각각 독립적으로 산성기 또는 그 염을 나타낸다. R101 ∼ R108 은, 예를 들어 카르복실기, 술폰산기, 하이드록실기, 하이드록삼산기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 하이드록삼산기, 예를 들어 -CONHOH, -CON(CH3)OH 등), 포스포릴기 (예를 들어 -OP(O)(OH)2 등) 혹은 포스포닐기 (예를 들어 -P(O)(OH)2 등) 또는 이들의 염을 나타낸다. R101 ∼ R108 은, 바람직하게는 카르복실기, 포스포릴기 혹은 포스포닐기 또는 이들의 염 등, 더욱 바람직하게는 카르복실기 혹은 포스포닐기 또는 이들의 염이고, 보다 바람직하게는 카르복실기 또는 그 염이다.In the formulas, R 101 to R 108 independently represent an acidic group or a salt thereof. R 101 ~ R 108 are, for example, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a hydroxyl group trioxide (preferably a hydroxyl group trioxide carbon atoms of 1 to 20, for example, -CONHOH, -CON (CH 3 (For example, -OP (O) (OH) 2 ) or a phosphonyl group (for example, -P (O) (OH) 2 or the like) or a salt thereof. R 101 to R 108 are preferably a carboxyl group, a phosphoryl group or a phosphonyl group or a salt thereof, more preferably a carboxyl group or a phosphonyl group or a salt thereof, more preferably a carboxyl group or a salt thereof.

식 중, R109 ∼ R116 은 각각 독립적으로 치환기를 나타내고, 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로 고리기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 아실기, 술폰아미드기, 아실옥시기, 카르바모일기, 아실아미노기, 시아노기 또는 할로겐 원자 (이상 바람직한 예는, 상기 R53 및 R54 의 경우와 동일) 이고, 보다 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 헤테로 고리기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 아실아미노기 또는 할로겐 원자이고, 특히 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기 또는 아실아미노기이다.In the formulas, R 109 to R 116 each independently represents a substituent and is preferably an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, An acyl group, an acyl group, an acyl group, an acyl group, an acyl group, an amide group, an acyloxy group, a carbamoyl group, an acylamino group, a cyano group or a halogen atom (preferable examples are the same as those of R 53 and R 54 ) An alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group or a halogen atom, and particularly preferably an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group or an acylamino group.

식 중, R117 ∼ R121 은 각각 독립적으로 수소 원자, 지방족기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20 의 것), 방향족기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 26 의 것), 탄소 원자로 결합하는 헤테로 고리기 (바람직하게는 5 또는 6 원자 고리) 를 나타내고, 바람직하게는 지방족기, 방향족기이고, 보다 바람직하게는 카르복실기를 갖는 지방족기이다. 배위자 LL2 가 알킬기, 알케닐기 등을 함유할 때, 그것들은 직사슬상이어도 되고 분기상이어도 되며, 치환되어 있어도 되고 비치환이어도 된다. 또, LL2 가 아릴기, 헤테로 고리기 등을 함유할 때, 그것들은 단고리여도 되고 축환이어도 되며, 치환되어 있어도 되고 비치환이어도 된다.In the formula, R 117 to R 121 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), an aromatic group (preferably having 6 to 26 carbon atoms), a heterocyclic group (Preferably a 5 or 6-membered ring), preferably an aliphatic group or an aromatic group, more preferably an aliphatic group having a carboxyl group. When the ligand LL 2 contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, they may be linear, branched, substituted or unsubstituted. When LL 2 contains an aryl group, a heterocyclic group or the like, they may be monocyclic or bicyclic, substituted or unsubstituted.

식 중, R101 ∼ R116 은 고리 상의 어느 위치에 결합되어 있어도 된다. 또, e1 ∼ e6 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 바람직하게는 1 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. e7 및 e8 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 바람직하게는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. e9 ∼ e12 및 e15 는 각각 독립적으로 0 ∼ 6 의 정수를 나타내고, e13, e14 및 e16 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. e9 ∼ e16 은 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수인 것이 바람직하다.In the formula, R 101 to R 116 may be bonded at any positions on the ring. Each of e1 to e6 independently represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 1 to 2. e7 and e8 each independently represent an integer of 0 to 4, preferably an integer of 1 to 3; e9 to e12 and e15 each independently represent an integer of 0 to 6; e13, e14 and e16 each independently represent an integer of 0 to 4; and each of e9 to e16 is independently an integer of 0 to 3.

e1 ∼ e8 이 2 이상일 때, R101 ∼ R108 은 각각 동일해도 되고 상이해도 되며, e9 ∼ e16 이 2 이상일 때, R109 ∼ R116 은 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. R101 ∼ R116 은 서로 연결되거나 혹은 축환되어 고리를 형성하고 있어도 된다.When e1 ~ e8 is 2 or more, R 101 ~ R 108 are may be the same or different, respectively, when e9 ~ e16 is 2 or more, R 109 ~ R 116 are may be the same or different, respectively. R 101 to R 116 may be connected to each other or may be ring-opened to form a ring.

또한, 상기 식 LL2-1 ∼ LL2-8 에서는 치환기 R101 ∼ R116 을 소정의 방향 고리에 결합손을 늘려 나타내고 있지만, 그 방향 고리로 치환된 것에 한정되지 않는다. 요컨대, 예를 들어 식 LL2-1 에서는 좌측의 피리딘 고리에 R101, R109 가 치환된 형태로 되어 있지만, 이들이 우측의 피리딘 고리에 치환된 형태여도 된다.In addition, although the expression LL2-1 LL2-8 the substituent ~ R 101 ~ R 116 represents increasing the bonding hand to a predetermined aromatic ring, but is not limited to those substituted in the aromatic ring. In short, for example, in the formula LL2-1, R 101 and R 109 are substituted in the pyridine ring on the left, but they may be substituted with the pyridine ring on the right.

*배위자 X* Ligand X

식 중, X 는 1 좌 또는 2 좌의 배위자를 나타낸다. 배위자 X 의 수를 나타내는 m3 은 0 ∼ 2 의 정수를 나타내고, m3 은 바람직하게는 1 또는 2 이다. X 가 1 좌 배위자일 때, m3 은 2 인 것이 바람직하고, X 가 2 좌 배위자일 때, m3 은 1 인 것이 바람직하다. m3 이 2 이상일 때, X 는 동일해도 되고 상이해도 되며, X 끼리가 연결되어 있어도 된다.In the formula, X represents a 1-left or 2-position ligand. M3 representing the number of the ligands X represents an integer of 0 to 2, and m3 is preferably 1 or 2. When X is a one-coordinate ligand, m3 is preferably 2, and when X is a two-coordinate ligand, m3 is preferably 1. When m3 is 2 or more, X may be the same or different and X may be connected to each other.

배위자 X 는 LL1 및 LL2 이외의 배위자인 것이 바람직하다. 구체적으로, 아실옥시기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 아실옥시기, 예를 들어, 아세틸옥시, 벤조일옥시, 살리실산, 글리실옥시, N,N-디메틸글리실옥시, 옥사릴렌 (-OC(O)C(O)O-) 등), 아실티오기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 아실티오기, 예를 들어, 아세틸티오, 벤조일티오 등), 티오아실옥시기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 티오아실옥시기, 예를 들어, 티오아세틸옥시기 (CH3C(S)O-) 등)), 티오아실티오기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 티오아실티오기, 예를 들어, 티오아세틸티오 (CH3C(S)S-), 티오벤조일티오 (PhC(S)S-) 등)), 아실아미노옥시기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 아실아미노옥시기, 예를 들어, N-메틸벤조일아미노옥시 (PhC(O)N(CH3)O-), 아세틸아미노옥시 (CH3C(O)NHO-) 등)), 티오카르바메이트기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 티오카르바메이트기, 예를 들어, N,N-디에틸티오카르바메이트 등), 디티오카르바메이트기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 디티오카르바메이트기, 예를 들어, N-페닐디티오카르바메이트, N,N-디메틸디티오카르바메이트, N,N-디에틸디티오카르바메이트, N,N-디벤질디티오카르바메이트 등), 티오카르보네이트기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 티오카르보네이트기, 예를 들어, 에틸티오카르보네이트 등), 디티오카르보네이트 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 디티오카르보네이트, 예를 들어, 에틸디티오카르보네이트 (C2H5OC(S)S-) 등), 트리티오카르보네이트기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 트리티오카르보네이트기, 예를 들어, 에틸트리티오카르보네이트 (C2H5SC(S)S-) 등), 아실기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 아실기, 예를 들어, 아세틸, 벤조일 등), 티오시아네이트기, 이소티오시아네이트기, 시아네이트기, 이소시아네이트기, 시아노기, 알킬티오기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 알킬티오기, 예를 들어 메탄티오, 에틸렌디티오 등), 아릴티오기 (바람직하게는 탄소 원자수 6 ∼ 20 의 아릴티오기, 예를 들어, 벤젠티오, 1,2-페닐렌디티오 등), 알콕시기 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 예를 들어 메톡시 등) 및 아릴옥시기 (바람직하게는 탄소 원자수 6 ∼ 20 의 아릴옥시기, 예를 들어 페녹시, 퀴놀린-8-하이드록시 등) 로 이루어지는 군에서 선택된 기로 배위된 1 좌 또는 2 좌의 배위자, 혹은 할로겐 원자 (바람직하게는 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등), 카르보닐 (…CO), 디알킬케톤 (바람직하게는 탄소 원자수 3 ∼ 20 의 디알킬케톤, 예를 들면 아세톤 ((CH3)2CO…) 등), 1,3-디케톤 (바람직하게는 탄소 원자수 3 ∼ 20 의 1,3-디케톤, 예를 들면, 아세틸아세톤 (CH3C(O…)CH=C(O-)CH3), 트리플루오로아세틸아세톤 (CF3C(O…)CH=C(O-)CH3), 디피발로일메탄 (t-C4H9C(O…)CH=C(O-)t-C4H9), 디벤조일메탄 (PhC(O…)CH=C(O-)Ph), 3-클로로아세틸아세톤 (CH3C(O…)CCl=C(O-)CH3) 등), 카르본아미드 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 카르본아미드, 예를 들면, CH3N=C(CH3)O-, -OC(=NH)-C(=NH)O- 등), 티오카르본아미드 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 티오카르본아미드, 예를 들면, CH3N=C(CH3)S- 등), 또는 티오우레아 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 티오우레아, 예를 들면, NH(…)=C(S-)NH2, CH3N(…)=C(S-)NHCH3, (CH3)2N-C(S…)N(CH3)2 등) 로 이루어지는 배위자를 나타낸다. 또한, 「…」 는 Mz 에 배위하는 배위 결합을 나타낸다.The ligand X is preferably a ligand other than LL 1 and LL 2 . Specifically, an acyloxy group (preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms such as acetyloxy, benzoyloxy, salicylic acid, glycyloxy, N, N-dimethylglycyloxy, oxalylene (- OC (O) C (O) O-), an acylthio group (preferably an acylthio group having 1 to 20 carbon atoms such as acetylthio and benzoylthio), a thioacyloxy group A thioacyloxy group having 1 to 20 carbon atoms such as thioacetyloxy group (CH 3 C (S) O-)), a thioacylthio group (preferably having 1 to 20 carbon atoms For example, thioacetylthio (CH 3 C (S) S-), thiobenzoylthio (PhC (S) S-)), an acylaminooxy group For example, N-methylbenzoylaminooxy (PhC (O) N (CH 3 ) O-), acetylaminooxy (CH 3 C (O) NHO-) Thiocarbamate group (preferably a carbon atom A thiocarbamate group having a number of 1 to 20, for example, N, N-diethylthiocarbamate), a dithiocarbamate group (preferably a dithiocarbamate group having 1 to 20 carbon atoms Group such as N-phenyldithiocarbamate, N, N-dimethyldithiocarbamate, N, N-diethyldithiocarbamate, N, N-dibenzyldithiocarbamate, etc. ), A thiocarbonate group (preferably a thiocarbonate group having 1 to 20 carbon atoms, such as ethyl thiocarbonate), dithiocarbonate (preferably having 1 to 20 carbon atoms (C 2 H 5 OC (S) S-)), a trithiocarbonate group (preferably a trithiocarbocyanine group having 1 to 20 carbon atoms, such as dithiocarbonate, for example, ethyldithiocarbonate (C 2 H 5 SC (S) S-)), an acyl group (preferably an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example, An isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group, an alkylthio group (preferably an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyl or benzoyl), a thiocyanate group, , An arylthio group (preferably an arylthio group having 6 to 20 carbon atoms such as benzenethio, 1,2-phenylene dithio, etc.), an alkoxy group such as a methoxy group, (Preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as methoxy and the like) and an aryloxy group (preferably an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms, such as phenoxy, quinoline-8 (E.g., a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like), a carbonyl group (e.g., a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom) coordinated to a group selected from the group consisting of CO), dialkyl ketones (preferably dialkyl ketones having 3 to 20 carbon atoms such as acetone ((CH 3 ) 2 CO), etc.), 1,3-diketones (preferably, CH 3 C (O) CH 3 ), trifluoroacetylacetone (CF 3 C (O) CH (CH 3 ) = C (O-) CH 3) , one methane Diffie feet (tC 4 H 9 C (O ...) CH = C (O-) tC 4 H 9), dibenzoylmethane (PhC (O ...) CH = C ( O-) Ph), 3-chloroacetylacetone (CH 3 C (O) CCl═C (O-) CH 3 ), and the like), a carboxylic amide (preferably a carboxylic amide having 1 to 20 carbon atoms, For example, CH 3 N═C (CH 3 ) O-, -OC (═NH) -C (═NH) O- and the like), thiocarbamides (preferably thiocarnams having 1 to 20 carbon atoms the amide, for example, CH 3 N = C (CH 3) S-, etc.), or thiourea (preferably such thiourea, for example, carbon atoms, 1 ~ 20, NH (...) = C (S be done by) NH 2, CH 3 N ( ...) = C (S-) NHCH 3, (CH 3) 2 NC (S ...) N (CH 3) 2 , etc.) It represents a ligand. Also, "… Represents a coordination bond to Mz.

배위자 X 는, 바람직하게는 아실옥시기, 티오아실티오기, 아실아미노옥시기, 디티오카르바메이트기, 디티오카르보네이트기, 트리티오카르보네이트기, 티오시아네이트기, 이소티오시아네이트기, 시아네이트기, 이소시아네이트기, 시아노기, 알킬티오기, 아릴티오기, 알콕시기 및 아릴옥시기로 이루어지는 군에서 선택된 기로 배위하는 배위자, 혹은 할로겐 원자, 카르보닐, 1,3-디케톤 또는 티오우레아로 이루어지는 배위자이고, 보다 바람직하게는 아실옥시기, 아실아미노옥시기, 디티오카르바메이트기, 티오시아네이트기, 이소티오시아네이트기, 시아네이트기, 이소시아네이트기, 시아노기 또는 아릴티오기로 이루어지는 군에서 선택된 기로 배위하는 배위자, 혹은 할로겐 원자, 1,3-디케톤 또는 티오우레아로 이루어지는 배위자이고, 특히 바람직하게는 디티오카르바메이트기, 티오시아네이트기, 이소티오시아네이트기, 시아네이트기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군에서 선택된 기로 배위하는 배위자, 혹은 할로겐 원자 또는 1,3-디케톤으로 이루어지는 배위자이고, 가장 바람직하게는 디티오카르바메이트기, 티오시아네이트기 및 이소티오시아네이트기로 이루어지는 군에서 선택된 기로 배위하는 배위자, 혹은 1,3-디케톤으로 이루어지는 배위자이다. 또한, 배위자 X 가 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알킬렌기 등을 함유하는 경우, 그것들은 직사슬상이어도 되고 분기상이어도 되며, 치환되어 있어도 되고 비치환이어도 된다. 또, 아릴기, 헤테로 고리기, 시클로알킬기 등을 함유하는 경우, 그것들은 치환되어 있어도 되고 비치환이어도 되며, 단고리여도 되고 축환되어 있어도 된다.The ligand X is preferably an acyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a dithiocarbamate group, a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, a thiocyanate group, an isothiocyanate A ligand coordinated with a group selected from the group consisting of a halogen atom, a cyano group, an isocyanate group, a cyano group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, Urea and more preferably an acyloxy group, an acylaminooxy group, a dithiocarbamate group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group or an arylthio group Or a ligand composed of a halogen atom, 1,3-diketone or thiourea, particularly preferably a ligand coordinated with a group selected from the group consisting of A ligand coordinated with a group selected from the group consisting of a dithiocarbamate group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group and an isocyanate group, or a ligand composed of a halogen atom or a 1,3-diketone, Is a ligand coordinated with a group selected from the group consisting of a dithiocarbamate group, a thiocyanate group and an isothiocyanate group, or a ligand composed of 1,3-diketone. When the ligand X contains an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylene group or the like, they may be linear, branched, substituted or unsubstituted. When they contain an aryl group, a heterocyclic group, a cycloalkyl group, etc., they may be substituted or unsubstituted, and may be monocyclic or bicyclic.

X 가 2 좌 배위자일 때, X 는 아실옥시기, 아실티오기, 티오아실옥시기, 티오아실티오기, 아실아미노옥시기, 티오카르바메이트기, 디티오카르바메이트기, 티오카르보네이트기, 디티오카르보네이트기, 트리티오카르보네이트기, 아실기, 알킬티오기, 아릴티오기, 알콕시기 및 아릴옥시기로 이루어지는 군에서 선택된 기로 배위하는 배위자, 혹은 1,3-디케톤, 카르본아미드, 티오카르본아미드, 또는 티오우레아로 이루어지는 배위자인 것이 바람직하다. X 가 1 좌 배위자일 때, X 는 티오시아네이트기, 이소티오시아네이트기, 시아네이트기, 이소시아네이트기, 시아노기, 알킬티오기, 아릴티오기로 이루어지는 군에서 선택된 기로 배위하는 배위자, 혹은 할로겐 원자, 카르보닐, 디알킬케톤, 티오우레아로 이루어지는 배위자인 것이 바람직하다.When X is a bidentate ligand, X is an acyloxy group, an acylthio group, a thioacyloxy group, a thioacylthio group, an acylaminooxy group, a thiocarbamate group, a dithiocarbamate group, a thiocarbonate A ligand which is coordinated with a group selected from the group consisting of a dithiocarbonate group, a trithiocarbonate group, an acyl group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkoxy group and an aryloxy group, It is preferably a ligand composed of a main amide, thiocarbamido, or thiourea. When X is a monovalent ligand, X is a ligand coordinated with a group selected from the group consisting of a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group, an isocyanate group, a cyano group, an alkylthio group and an arylthio group, , A carbonyl, a dialkyl ketone, and a thiourea.

*카운터 이온 CI* Counter ion CI

일반식 (I) 중의 CI 는 전하를 중화시키는 데에 카운터 이온이 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다. 일반적으로, 색소가 양이온 또는 음이온이거나, 혹은 정미의 이온 전하를 갖는지 여부는, 색소 중의 금속, 배위자 및 치환기에 의존한다.CI in the general formula (I) represents a counter ion in the case where a counter ion is required for neutralizing the charge. In general, whether a dye is a cation or an anion, or whether it has a net ionic charge depends on the metals, ligands and substituents in the dye.

치환기가 해리성기를 가지는 것 등에 의해, 일반식 (I) 의 색소는 해리되어 부전하를 가져도 된다. 이 경우, 일반식 (I) 의 색소 전체의 전하는 CI 에 의해 전기적으로 중성이 된다.The dye of the general formula (I) may dissociate and have a negative charge due to the fact that the substituent has a dissociable group. In this case, the charge of the whole dye of formula (I) becomes electrically neutral by CI.

카운터 이온 CI 가 정의 카운터 이온인 경우, 예를 들어 카운터 이온 CI 는, 무기 또는 유기의 암모늄 이온 (예를 들어 테트라알킬암모늄 이온, 피리디늄 이온 등), 알칼리 금속 이온 또는 프로톤이다.When the counter ion CI is a positive counter ion, for example, the counter ion CI is an inorganic or organic ammonium ion (for example, a tetraalkylammonium ion, a pyridinium ion, etc.), an alkali metal ion or a proton.

카운터 이온 CI 가 부 (負) 의 카운터 이온인 경우, 예를 들어 카운터 이온 CI 는, 무기 음이온이어도 되고 유기 음이온이어도 된다. 예를 들어, 할로겐 음이온 (예를 들어 불화물 이온, 염화물 이온, 브롬화물 이온, 요오드화물 이온 등), 치환 아릴술폰산 이온 (예를 들어 p-톨루엔술폰산 이온, p-클로로벤젠술폰산 이온 등), 아릴디술폰산 이온 (예를 들어 1,3-벤젠디술폰산 이온, 1,5-나프탈렌디술폰산 이온, 2,6-나프탈렌디술폰산 이온 등), 알킬황산 이온 (예를 들어 메틸황산 이온 등), 황산 이온, 티오시안산 이온, 과염소산 이온, 테트라플루오로붕산 이온, 헥사플루오로포스페이트 이온, 피크르산 이온, 아세트산 이온, 트리플루오로메탄술폰산 이온 등을 들 수 있다. 또한, 전하 균형 카운터 이온으로서, 이온성 폴리머 혹은 색소와 역전하를 갖는 다른 색소를 사용해도 되고, 금속 착이온 (예를 들어 비스벤젠-1,2-디티올라토니켈 (Ⅲ) 등) 도 사용 가능하다.When the counter ion CI is a negative counter ion, for example, the counter ion CI may be an inorganic anion or an organic anion. (For example, fluoride ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, etc.), substituted arylsulfonate ion (e.g., p-toluenesulfonic acid ion, p-chlorobenzenesulfonic acid ion, (E.g., 1,3-benzene disulfonic acid ion, 1,5-naphthalene disulfonic acid ion, 2,6-naphthalene disulfonic acid ion and the like), alkyl sulfate ion (such as methyl sulfate ion) Ion, thiocyanate ion, perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, picric acid ion, acetic acid ion, trifluoromethanesulfonic acid ion and the like. As the charge balance counter ion, an ionic polymer or another dye having an opposite charge to that of the dye may be used, or a metal complex ion (for example, bisbenzene-1,2-dithiolato nickel (III) It is possible.

*결합기* Coupler

일반식 (I) 로 나타내는 구조를 갖는 색소는, 반도체 미립자의 표면에 대한 적당한 결합기 (interlocking group) 를 적어도 1 개 이상 갖는 것이 바람직하다. 이 결합기를 색소 중에 1 ∼ 6 개 갖는 것이 보다 바람직하며, 1 ∼ 4 개 갖는 것이 특히 바람직하다. 카르복실기, 술폰산기, 하이드록실기, 하이드록삼산기 (예를 들어 -CONHOH 등), 포스포릴기 (예를 들어 -OP(O)(OH)2 등), 포스포닐기 (예를 들어 -P(O)(OH)2 등) 등의 산성기 (해리성의 프로톤을 갖는 치환기) 를 색소 중에 갖는 것이 바람직하다.The dye having the structure represented by the general formula (I) preferably has at least one suitable interlocking group for the surface of the semiconductor fine particles. More preferably 1 to 6 of these couplers in the dye, and particularly preferably 1 to 4 thereof. (For example, -OP (O) (OH) 2, etc.), a phosphonyl group (for example, -P (O) (OH) 2 or the like) (a substituent having a dissociative proton) in the dye.

일반식 (I) 로 나타내는 구조를 갖는 색소의 구체예를 이하에 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 구체예에 있어서의 색소가 프로톤 해리성기를 갖는 배위자를 포함하는 경우, 그 배위자는 필요에 따라 해리되어 프로톤을 방출해도 된다.Specific examples of the dye having the structure represented by the general formula (I) are shown below, but the present invention is not limited thereto. When the dye in the following specific examples includes a ligand having a proton-dissociable group, the ligand may dissociate as needed to release protons.

[화학식 37](37)

Figure 112014006067222-pct00039
Figure 112014006067222-pct00039

[화학식 38](38)

Figure 112014006067222-pct00040
Figure 112014006067222-pct00040

본 발명의 식 (I) 에 의해 나타내는 색소는, 일본 공개특허공보 2001-291534호나 당해 공보에 인용된 방법을 참고로 하여 합성할 수 있다.The dye represented by formula (I) of the present invention can be synthesized with reference to Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-291534 or the method cited in the publication.

식 (I) 로 나타내는 화합물로 이루어지는 색소는, 용액에 있어서의 극대 흡수 파장이, 바람직하게는 300 ∼ 1000 ㎚ 의 범위이고, 보다 바람직하게는 350 ∼ 950 ㎚ 의 범위이고, 특히 바람직하게는 370 ∼ 900 ㎚ 의 범위이다.The coloring matter composed of the compound represented by the formula (I) has a maximum absorption wavelength in the solution, preferably in the range of 300 to 1000 nm, more preferably in the range of 350 to 950 nm, 900 nm.

본 발명의 광전 변환 소자 및 광 전기 화학 전지에 있어서는, 적어도 상기 식 (1) 로 나타내는 화합물로 이루어지는 색소와, 식 (I) 로 나타내는 화합물로 이루어지는 색소를 사용하고, 광범위한 파장의 광을 이용함으로써, 높은 변환 효율을 확보할 수 있다.In the photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell of the present invention, by using at least a dye comprising a compound represented by the formula (1) and a dye comprising a compound represented by the formula (I) High conversion efficiency can be ensured.

식 (I) 로 나타내는 화합물로 이루어지는 색소와, 식 (1) 로 나타내는 화합물로 이루어지는 색소의 배합 비율은, 전자를 R, 후자를 S 로 하면, 몰% 의 비로, R/S = 95/5 ∼ 10/90, 바람직하게는 R/S = 95/5 ∼ 50/50, 더욱 바람직하게는 R/S = 95/5 ∼ 60/40, 보다 더욱 바람직하게는 R/S = 95/5 ∼ 65/35, 가장 바람직하게는 R/S = 95/5 ∼ 70/30 이다.The blending ratio of the dye comprising the compound represented by the formula (I) and the dye comprising the compound represented by the formula (1) is R / S = 95/5 to 95/5, R / S = 95/5 to 50/50, more preferably R / S = 95/5 to 60/40, even more preferably R / S = 95/5 to 65/50, 35, and most preferably R / S = 95/5 to 70/30.

본 발명의 색소는 하기 일반식 (1)' 로 나타내는 것과 동시에 사용해도 된다.The dye of the present invention may be used at the same time as represented by the following general formula (1) '.

Figure 112014006067222-pct00041
Figure 112014006067222-pct00041

[일반식 (1)' 에 있어서, Q' 는 4 가의 방향족기를 나타내고, X1', X2' 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 CR1R2 를 나타낸다. 여기서 R1, R2 는 각각 독립적으로 수소 원자, 지방족기, 방향족기, 탄소 원자로 결합하는 헤테로 고리기를 나타내고, 이들은 치환되어 있어도 된다. Ra, Ra' 는 각각 독립적으로 지방족기, 방향족기, 탄소 원자로 결합하는 헤테로 고리기를 나타내고, 이들은 치환되어 있어도 된다. P1', P2' 는 각각 독립적으로 색소 잔기를 나타낸다. W1' 는 전하를 중화시키는 데에 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.]In the general formula (1), Q 'represents a tetravalent aromatic group, and X 1' and X 2 ' each independently represent a sulfur atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2 . Here, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group bonded with a carbon atom, and these may be substituted. R a and R a 'each independently represent a heterocyclic group bonded with an aliphatic group, an aromatic group or a carbon atom, and they may be substituted. P 1 ' and P 2' each independently represent a pigment residue. W 1 ' represents a counter ion when it is necessary to neutralize the charge.

일반식 (1)' 의 예로서 하기를 들 수 있다.Examples of the general formula (1) 'include the following.

Figure 112014006067222-pct00042
Figure 112014006067222-pct00042

[광전 변환 소자][Photoelectric conversion element]

(감광체층)(Photoreceptor layer)

광전 변환 소자의 실시양태에 대해서는 도 1 에 기초하여 이미 설명하였다. 본 실시형태에 있어서 감광체층 (2) 은, 후술하는 색소가 흡착된 반도체 미립자 (22) 의 층으로 이루어지는 다공질 반도체층으로 구성되어 있다. 이 색소는 일부 전해질 중에 해리된 것 등이 있어도 된다. 또, 감광체층 (2) 은 목적에 따라 설계되어, 다층 구조로 이루어지는 것이어도 된다.Embodiments of the photoelectric conversion element have already been described with reference to Fig. In the present embodiment, the photoconductor layer 2 is composed of a porous semiconductor layer composed of a layer of the semiconductor fine particles 22 to which a dye described below is adsorbed. This dye may be dissociated in some electrolytes. The photoconductor layer 2 may be designed in accordance with the purpose, and may have a multilayer structure.

상기 서술한 바와 같이 감광체층 (2) 에는, 특정한 색소가 흡착된 반도체 미립자 (22) 를 함유하는 점에서, 수광 감도가 높고, 광 전기 화학 전지 (100) 로서 사용하는 경우, 높은 광전 변환 효율을 얻을 수 있고, 더욱 높은 내구성을 갖는다.As described above, the photoreceptor layer 2 has high light-receiving sensitivity in that it contains the semiconductor fine particles 22 on which specific coloring matters are adsorbed. When the photoreceptor layer 2 is used as a photo-electrochemical cell 100, And has higher durability.

(전하 이동체)(Charge moving body)

본 발명의 광전 변환 소자 (10) 에 사용되는 전해질 조성물에는, 산화 환원쌍으로서, 예를 들어 요오드와 요오드화물 (예를 들어 요오드화리튬, 요오드화테트라부틸암모늄, 요오드화테트라프로필암모늄 등) 의 조합, 알킬비올로겐 (예를 들어 메틸비올로겐클로라이드, 헥실비올로겐브로마이드, 벤질비올로겐테트라플루오로보레이트) 과 그 환원체의 조합, 폴리하이드록시벤젠류 (예를 들어 하이드로퀴논, 나프토하이드로퀴논 등) 와 그 산화체의 조합, 2 가와 3 가의 철 착물 (예를 들어 적혈염과 황혈염) 의 조합 등을 들 수 있다. 이들 중 요오드와 요오드화물의 조합이 바람직하다.The electrolyte composition used in the photoelectric conversion element 10 of the present invention may contain, as the redox pair, for example, a combination of iodine and iodide (for example, lithium iodide, tetrabutylammonium iodide, tetramethylammonium iodide, etc.) A combination of a biologen (for example, methylviologen chloride, hexylbiologen bromide, benzyl birogen tetrafluoroborate) and a reducing body thereof, a combination of polyhydroxybenzenes (for example, hydroquinone, naphtho Hydroquinone, etc.) and its oxidized form, a combination of a divalent and trivalent iron complex (e.g., a red blood salt and a sulfur black salt), and the like. The combination of iodine and iodide in these is preferred.

요오드염의 카티온은 5 원자 고리 또는 6 원자 고리의 함질소 방향족 카티온인 것이 바람직하다. 특히, 일반식 (1) 에 의해 나타내는 화합물이 요오드염이 아닌 경우에는, 재공표 WO95/18456호, 일본 공개특허공보 평8-259543호, 전기 화학, 제 65 권, 11 호, 923 페이지 (1997년) 등에 기재되어 있는 피리디늄염, 이미다졸륨염, 트리아졸륨염 등의 요오드염을 병용하는 것이 바람직하다.The cation of the iodide salt is preferably a nitrogen-containing aromatic cation of a five-membered ring or a six-membered ring. Particularly, when the compound represented by the general formula (1) is not an iodide salt, the compound represented by the general formula (1) Year), iodine salts such as pyridinium salts, imidazolium salts and triazolium salts are preferably used in combination.

본 발명의 광전 변환 소자 (10) 에 사용되는 전해질 조성물 중에는, 헤테로 고리 4 급 염 화합물과 함께 요오드를 함유하는 것이 바람직하다. 요오드의 함유량은 전해질 조성물 전체에 대해 0.1 ∼ 20 질량% 인 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 5 질량% 인 것이 보다 바람직하다.The electrolyte composition used in the photoelectric conversion element 10 of the present invention preferably contains iodine in combination with a heterocyclic quaternary salt compound. The content of iodine is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass, based on the total amount of the electrolyte composition.

본 발명의 광전 변환 소자 (10) 에 사용되는 전해질 조성물은 용매를 함유하고 있어도 된다. 전해질 조성물 중의 용매 함유량은 조성물 전체의 50 질량% 이하인 것이 바람직하고, 30 질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 10 질량% 이하인 것이 특히 바람직하다.The electrolyte composition used in the photoelectric conversion element 10 of the present invention may contain a solvent. The content of the solvent in the electrolyte composition is preferably 50 mass% or less, more preferably 30 mass% or less, and particularly preferably 10 mass% or less.

용매로는 저점도이고 이온 이동도가 높거나, 고유전율이고 유효 캐리어 농도를 높일 수 있거나, 또는 그 양방이기 때문에 우수한 이온 전도성을 발현할 수 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 용매로서 카보네이트 화합물 (에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 등), 복소 고리 화합물 (3-메틸-2-옥사졸리디논 등), 에테르 화합물 (디옥산, 디에틸에테르 등), 사슬형 에테르류 (에틸렌글리콜디알킬에테르, 프로필렌글리콜디알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜디알킬에테르, 폴리프로필렌글리콜디알킬에테르 등), 알코올류 (메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜모노알킬에테르, 프로필렌글리콜모노알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리프로필렌글리콜모노알킬에테르 등), 다가 알코올류 (에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 글리세린 등), 니트릴 화합물 (아세토니트릴, 글루타로디니트릴, 메톡시아세토니트릴, 프로피오니트릴, 벤조니트릴, 비스시아노에틸에테르 등), 에스테르류 (카르복실산에스테르, 인산에스테르, 포스폰산에스테르 등), 비프로톤성 극성 용매 (디메틸술폭사이드 (DMSO), 술포란 등), 물, 일본 공개특허공보 2002-110262 에 기재된 함수 전해액, 일본 공개특허공보 2000-36332호, 일본 공개특허공보 2000-243134호, 및 재공표 WO/00-54361호에 기재된 전해질 용매 등을 들 수 있다. 이들 용매는 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.It is preferable that the solvent is capable of exhibiting excellent ion conductivity because of low viscosity, high ion mobility, high dielectric constant and effective carrier concentration, or both. Such solvents include, but are not limited to, carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, ether compounds such as dioxane and diethyl ether, (Ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, polypropylene glycol dialkyl ether, polypropylene glycol dialkyl ether, etc.) (Ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin and the like), nitrile compounds (acetonitrile, glutaronitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile and the like), polyhydric alcohols Benzonitrile, bis-cyanoethyl ether, etc.), esters (such as carboxylic acid (Dimethylsulfoxide (DMSO), sulfolane, etc.), water, a functional electrolytic solution described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-110262, Japanese Patent Application Laid- 36332, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-243134, and the electrolyte solvent described in the re-publication WO / 00-54361. These solvents may be used in a mixture of two or more kinds.

또, 본 발명의 전해질로는, 정공 도체 물질을 함유하는 전하 수송층을 사용해도 된다. 정공 도체 물질로서 9,9'-스피로비플루오렌 유도체 등을 사용할 수 있다.As the electrolyte of the present invention, a charge transport layer containing a hole conductive material may be used. As the hole conductor material, 9,9'-spirobifluorene derivatives and the like can be used.

또, 전극층, 감광체층 (광전 변환층), 전하 이동체층 (홀 수송층), 전도층, 대극층을 순차적으로 적층할 수 있다. p 형 반도체로서 기능하는 홀 수송 재료를 홀 수송층으로서 사용할 수 있다. 바람직한 홀 수송층으로는, 예를 들어 무기계 또는 유기계의 홀 수송 재료를 사용할 수 있다. 무기계 홀 수송 재료로는, CuI, CuO, NiO 등을 들 수 있다. 또, 유기계 홀 수송 재료로는, 고분자계와 저분자계의 것을 들 수 있고, 고분자계의 것으로는, 예를 들어 폴리비닐카르바졸, 폴리아민, 유기 폴리실란 등을 들 수 있다. 또, 저분자계의 것으로는, 예를 들어 트리페닐아민 유도체, 스틸벤 유도체, 하이드라존 유도체, 페나민 유도체 등을 들 수 있다. 이 중에서도 유기 폴리실란은, 종래의 탄소계 고분자와 달리, 주사슬의 Si 를 따라 비국화된 σ 전자가 광 전도에 기여하고, 높은 홀 이동도를 갖기 때문에 바람직하다 (Phys. Rev. B, 35, 2818 (1987)).In addition, an electrode layer, a photoconductor layer (photoelectric conversion layer), a charge carrier layer (hole transport layer), a conductive layer, and a counter electrode layer can be sequentially laminated. a hole transporting material functioning as a p-type semiconductor can be used as the hole transporting layer. As the preferable hole transporting layer, for example, an inorganic or organic hole transporting material can be used. Examples of the inorganic hole transporting material include CuI, CuO, NiO and the like. Examples of organic-based hole transporting materials include high-molecular-weight and low-molecular-weight materials, and examples of high molecular weight materials include polyvinylcarbazole, polyamine and organic polysilane. Examples of the low molecular system include triphenylamine derivatives, stilbene derivatives, hydrazone derivatives, and phenamine derivatives. Of these, organic polysilanes are preferred because σ electrons, which are unstimulated along Si of the main chain, contribute to light conduction and have a high hole mobility, unlike conventional carbon-based polymers (Phys. Rev. B, 35 , 2818 (1987)).

(도전성 지지체)(Conductive support)

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 광전 변환 소자에는, 도전성 지지체 (1) 상에는 다공질의 반도체 미립자 (22) 에 증감 색소 (21) 가 흡착된 감광체층 (2) 이 형성되어 있다. 후술하는 바와 같이, 예를 들어 반도체 미립자의 분산액을 도전성 지지체에 도포·건조 후, 본 발명의 색소 용액에 침지함으로써, 감광체층 (2) 을 제조할 수 있다.As shown in Fig. 1, in the photoelectric conversion element of the present invention, a photoconductor layer 2 on which a sensitizing dye 21 is adsorbed is formed on a porous semiconductor fine particle 22 on a conductive support 1. As described later, the photoconductor layer 2 can be produced, for example, by applying a dispersion of semiconductor fine particles to an electrically conductive substrate and drying the same, followed by immersion in the dye solution of the present invention.

도전성 지지체 (1) 로는, 금속과 같이 지지체 그 자체에 도전성이 있는 것이거나, 또는 표면에 도전막층을 갖는 유리나 고분자 재료를 사용할 수 있다. 도전성 지지체 (1) 는 실질적으로 투명한 것이 바람직하다. 실질적으로 투명하다는 것은 광의 투과율이 10 % 이상인 것을 의미하고, 50 % 이상인 것이 바람직하고, 80 % 이상이 특히 바람직하다. 도전성 지지체 (1) 로는, 유리나 고분자 재료에 도전성의 금속 산화물을 도포 형성한 것을 사용할 수 있다. 이 때의 도전성의 금속 산화물의 도포량은, 유리나 고분자 재료의 지지체 1 ㎡ 당 0.1 ∼ 100 g 이 바람직하다. 투명 도전성 지지체를 사용하는 경우, 광은 지지체측으로부터 입사시키는 것이 바람직하다. 바람직하게 사용되는 고분자 재료의 일례로서, 테트라아세틸셀룰로오스 (TAC), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 신디오택틱폴리스티렌 (SPS), 폴리페닐렌술파이드 (PPS), 폴리카보네이트 (PC), 폴리알릴레이트 (PAR), 폴리술폰 (PSF), 폴리에스테르술폰 (PES), 폴리에테르이미드 (PEI), 고리형 폴리올레핀, 브롬화페녹시 등을 들 수 있다. 도전성 지지체 (1) 상에는 표면에 광 매니지먼트 기능을 실시해도 되고, 예를 들어 일본 공개특허공보 2003-123859 에 기재된 고굴절막 및 저굴성률의 산화물막을 교대로 적층한 반사 방지막, 일본 공개특허공보 2002-260746 에 기재된 라이트 가이드 기능을 들 수 있다.As the conductive support 1, it is possible to use a conductive material such as a metal itself or a glass or polymer material having a conductive film layer on its surface. The conductive support 1 is preferably substantially transparent. The substantially transparent means that the light transmittance is 10% or more, preferably 50% or more, and particularly preferably 80% or more. As the conductive support 1, glass or a polymer material coated with a conductive metal oxide may be used. The application amount of the conductive metal oxide at this time is preferably 0.1 to 100 g per 1 m 2 of the glass or the support of the polymeric material. When a transparent conductive support is used, it is preferable that light is incident from the support side. As an example of the polymer material to be preferably used, a polymer material such as tetracetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), syndiotactic polystyrene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyarylate (PAR), polysulfone (PSF), polyester sulfone (PES), polyetherimide (PEI), cyclic polyolefin and phenoxy bromide. The surface of the conductive support 1 may be subjected to a light management function. For example, an antireflection film prepared by alternately laminating a high-refraction film and a low-refractive-index oxide film described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-123859, And a light guide function described in Japanese Patent Application Laid-

이 밖에도, 금속 지지체도 바람직하게 사용할 수 있다. 그 일례로는, 티탄, 알루미늄, 구리, 니켈, 철, 스테인리스, 구리를 들 수 있다. 이들 금속은 합금이어도 된다. 더욱 바람직하게는, 티탄, 알루미늄, 구리가 바람직하고, 특히 바람직하게는 티탄이나 알루미늄이다.In addition, a metal support may be preferably used. Examples thereof include titanium, aluminum, copper, nickel, iron, stainless steel, and copper. These metals may be alloys. More preferably, titanium, aluminum and copper are preferable, and titanium and aluminum are particularly preferable.

(반도체 미립자)(Semiconductor fine particles)

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 광전 변환 소자 (10) 에는, 도전성 지지체 (1) 상에는 다공질의 반도체 미립자 (22) 에 증감 색소 (21) 가 흡착된 감광체층 (2) 이 형성되어 있다. 후술하는 바와 같이, 예를 들어 반도체 미립자 (22) 의 분산액을 상기 도전성 지지체 (1) 에 도포·건조 후, 상기 서술한 색소 용액에 침지함으로써, 감광체층 (2) 을 제조할 수 있다. 본 발명에 있어서는 반도체 미립자로서, 상기의 특정한 계면 활성제를 사용하여 조제한 것을 적용한다.As shown in Fig. 1, in the photoelectric conversion element 10 of the present invention, a photoconductor layer 2 on which a sensitizing dye 21 is adsorbed is formed on a porous semiconductor fine particle 22 on a conductive support 1. As described later, the photoconductor layer 2 can be produced, for example, by applying a dispersion liquid of the semiconductor fine particles 22 to the electroconductive substrate 1, drying it, and immersing it in the above-described dye solution. In the present invention, as the semiconductor fine particles, those prepared using the above specific surfactant are applied.

(반도체 미립자 분산액)(Semiconductor fine particle dispersion)

본 발명에 있어서는, 반도체 미립자 이외의 고형분의 함량이 반도체 미립자 분산액 전체의 10 질량% 이하로 이루어지는 반도체 미립자 분산액을 상기 도전성 지지체 (1) 에 도포하고, 적당히 가열함으로써, 다공질 반도체 미립자 도포층을 얻을 수 있다.In the present invention, a semiconductor fine particle dispersion in which the content of solids other than the semiconductor fine particles is 10% by mass or less based on the total amount of the semiconductor fine particle dispersion is applied to the conductive support 1 and is suitably heated to obtain a porous semiconductor fine particle coating layer have.

반도체 미립자 분산액을 제조하는 방법으로는, 졸·겔법 외에, 반도체를 합성할 때에 용매 중에서 미립자로서 석출시켜 그대로 사용하는 방법, 미립자에 초음파 등을 조사하여 초미립자로 분쇄하는 방법, 또는 밀이나 유발 등을 사용하여 기계적으로 분쇄하여 갈아서 으깨는 방법 등을 들 수 있다. 분산 용매로는, 물 및 각종 유기 용매 중 1 개 이상을 사용할 수 있다. 유기 용매로는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 시트로넬롤, 테르피네올 등의 알코올류, 아세톤 등의 케톤류, 아세트산에틸 등의 에스테르류, 디클로로메탄, 아세토니트릴 등을 들 수 있다.As a method for producing the semiconductor fine particle dispersion, there can be used a method in which, in addition to a sol-gel method, a semiconductor is precipitated as fine particles in a solvent to be used as it is in a solvent, a method in which fine particles are irradiated with ultrasonic waves to be pulverized with ultrafine particles, And grinding and grinding by mechanical grinding. As the dispersion solvent, one or more of water and various organic solvents may be used. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, citronellol and terpineol, ketones such as acetone, esters such as ethyl acetate, dichloromethane and acetonitrile.

분산시, 필요에 따라 예를 들어 폴리에틸렌글리콜, 하이드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 폴리머, 계면 활성제, 산, 또는 킬레이트제 등을 분산 보조제로서 소량 사용해도 된다. 그러나, 이들 분산 보조제는, 도전성 지지체 상에 제막 (製膜) 하는 공정 전에 여과법이나 분리막을 사용하는 방법, 혹은 원심 분리법 등에 의해 대부분을 제거해 두는 것이 바람직하다. 반도체 미립자 분산액은, 반도체 미립자 이외의 고형분의 함량을 분산액 전체의 10 질량% 이하로 할 수 있다. 이 농도는 바람직하게는 5 % 이하이고, 더욱 바람직하게는 3 % 이하이고, 특히 바람직하게는 1 % 이하이다. 더욱 바람직하게는 0.5 % 이하이고, 특히 바람직하게는 0.2 % 이다. 즉, 반도체 미립자 분산액 중에 용매와 반도체 미립자 이외의 고형분을 반도체 미분산액 전체의 10 질량% 이하로 할 수 있다. 실질적으로 반도체 미립자와 분산 용매만으로 이루어지는 것이 바람직하다.When dispersed, a small amount of a polymer such as polyethylene glycol, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, a surfactant, an acid, or a chelating agent may be used as a dispersion aid, if necessary. However, it is preferable that most of these dispersion assisting agents are removed by a filtration method, a separation membrane method, or a centrifugal separation method before the step of forming a film on the conductive support. In the semiconductor fine particle dispersion, the solid content other than the semiconductor fine particles may be 10 mass% or less of the total dispersion. This concentration is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, particularly preferably 1% or less. , More preferably 0.5% or less, and particularly preferably 0.2%. That is, the solids other than the solvent and the semiconductor fine particles in the semiconductor fine particle dispersion can be made to be 10 mass% or less of the whole semiconductor micro dispersion. It is preferable that it is composed substantially only of the semiconductor fine particles and the dispersion solvent.

반도체 미립자 분산액의 점도가 지나치게 높으면, 분산액이 응집되어 제막할 수 없고, 반대로 반도체 미립자 분산액의 점도가 지나치게 낮으면, 액이 흐르게 되어 제막할 수 없는 경우가 있다. 따라서 분산액의 점도는 25 ℃ 에서 10 ∼ 300 N·s/㎡ 가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 25 ℃ 에서 50 ∼ 200 N·s/㎡ 이다.If the viscosity of the semiconductor microparticle dispersion is too high, the dispersion may aggregate to form a film. Conversely, if the viscosity of the semiconductor microparticle dispersion is too low, the liquid may flow and the film formation may not be possible. Therefore, the viscosity of the dispersion is preferably 10 to 300 N · s / m 2 at 25 ° C. And more preferably 50 to 200 N · s / m 2 at 25 ° C.

반도체 미립자 분산액의 도포 방법으로는, 어플리케이션계의 방법으로서 롤러법, 딥법 등을 사용할 수 있다. 또, 미터링계의 방법으로서 에어 나이프법, 블레이드법 등을 사용할 수 있다. 또한, 어플리케이션계의 방법과 미터링계의 방법을 동일 부분에 할 수 있는 것으로서, 일본 특허공보 소58-4589호에 개시되어 있는 와이어 바법, 미국 특허 2681294호 명세서 등에 기재된 슬라이드 호퍼법, 익스트루전법, 커튼법 등이 바람직하다. 또한, 범용기를 사용하여 스핀법이나 스프레이법으로 도포하는 것도 바람직하다. 습식 인쇄 방법으로는, 볼록판, 오프셋 및 그라비아의 3 대 인쇄법을 비롯하여 오목판, 고무판, 스크린 인쇄 등이 바람직하다. 이들 중에서, 액 점도나 웨트 두께에 따라 바람직한 제막 방법을 선택한다. 또한, 본 발명의 반도체 미립자 분산액은 점도가 높고, 점조성을 갖기 때문에, 응집력이 강한 경우가 있고, 도포시에 지지체와 잘 융합되지 않는 경우가 있다. 이와 같은 경우에, UV 오존 처리로 표면의 클리닝과 친수화를 실시함으로써, 도포한 반도체 미립자 분산액과 도전성 지지체 (1) 표면의 결착력이 증가하여, 반도체 미립자 분산액의 도포가 실시하기 쉬워진다.As a method of applying the semiconductor fine particle dispersion, a roller method, a dipping method, or the like can be used as an application system method. As the metering method, an air knife method, a blade method, or the like can be used. The wire bar method disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 58-4589, the slide hopper method described in U.S. Patent No. 2681294, etc., the extrusion method, A curtain method and the like are preferable. It is also preferable to use a general-purpose machine for application by a spin method or a spray method. The wet printing method is preferably a concave plate, a rubber plate, a screen printing, or the like, including three printing methods of relief, offset and gravure. Among them, a preferable film-forming method is selected depending on the liquid viscosity and the wet thickness. In addition, since the dispersion of the semiconductor fine particles of the present invention has high viscosity and viscosity, the cohesive force is sometimes high, and sometimes the coating is not well fused with the support at the time of coating. In such a case, the surface is cleaned and hydrophilized by the UV ozone treatment, whereby the bonding force between the applied semiconductor fine particle dispersion and the surface of the conductive support 1 is increased, and the application of the semiconductor fine particle dispersion becomes easy.

반도체 미립자층 전체의 바람직한 두께는 0.1 ㎛ ∼ 100 ㎛ 이다. 반도체 미립자층의 두께는 또한 1 ㎛ ∼ 30 ㎛ 가 바람직하고, 2 ㎛ ∼ 25 ㎛ 가 보다 바람직하다. 반도체 미립자의 지지체 1 ㎡ 당 담지량은 0.5 g ∼ 400 g 이 바람직하고, 5 g ∼ 100 g 이 보다 바람직하다. 또한, 상기 미립자 분산액을 도포하여 제막하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지된 방법을 적절히 적용하면 된다.A preferable thickness of the entire semiconductor fine particle layer is 0.1 mu m to 100 mu m. The thickness of the semiconductor fine particle layer is also preferably 1 mu m to 30 mu m, more preferably 2 mu m to 25 mu m. The supported amount of the semiconductor fine particles per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 g to 400 g, more preferably 5 g to 100 g. The method of applying the fine particle dispersion to form a film is not particularly limited, and a known method may be appropriately applied.

또한, 반도체 미립자 (22) 의 지지체 1 ㎡ 당 도포량은 0.5 g ∼ 500 g, 나아가서는 5 g ∼ 100 g 이 바람직하다.The coating amount of the semiconductor fine particles 22 per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 g to 500 g, more preferably 5 g to 100 g.

반도체 미립자 (22) 에 증감 색소 (21) 를 흡착시키려면, 용액과 본 발명에 관련된 색소로 이루어지는 색소 흡착용 색소 용액 중에 잘 건조시킨 반도체 미립자 (22) 를 장시간 침지하는 것이 바람직하다. 색소 흡착용 색소 용액에 사용되는 용액은, 본 발명에 관련된 증감 색소 (21) 가 용해할 수 있는 용액이면 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 톨루엔, t-부탄올, 아세토니트릴, 아세톤, n-부탄올 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 에탄올, 톨루엔을 바람직하게 사용할 수 있다.In order to adsorb the sensitizing dyes 21 to the semiconductor fine particles 22, it is preferable to immerse the semiconductor fine particles 22 dried for a long time in the dye solution for dye adsorption comprising the solution and the dye related to the present invention. The solution used for the coloring matter adsorbing dye solution can be used without particular limitation as long as it is a solution capable of dissolving the sensitizing dye 21 according to the present invention. For example, ethanol, methanol, isopropanol, toluene, t-butanol, acetonitrile, acetone, n-butanol and the like can be used. Among them, ethanol and toluene can be preferably used.

증감 색소 (21) 의 사용량은, 전체에서 지지체 1 ㎡ 당 0.01 밀리몰 ∼ 100 밀리몰이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 밀리몰 ∼ 50 밀리몰, 특히 바람직하게는 0.1 밀리몰 ∼ 10 밀리몰이다. 이 경우, 본 발명에 관련된 증감 색소 (21) 의 사용량은 5 몰% 이상으로 하는 것이 바람직하다.The amount of the sensitizing dye 21 to be used is preferably 0.01 mmol to 100 mmol, more preferably 0.1 mmol to 50 mmol, and particularly preferably 0.1 mmol to 10 mmol, per 1 m 2 of the support. In this case, the use amount of the sensitizing dye 21 according to the present invention is preferably 5 mol% or more.

또, 증감 색소 (21) 의 반도체 미립자 (22) 에 대한 흡착량은 반도체 미립자 1 g 에 대해 0.001 밀리몰 ∼ 1 밀리몰이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 0.5 밀리몰이다.The adsorption amount of the sensitizing dye 21 to the semiconductor fine particles 22 is preferably 0.001 mmol to 1 mmol, more preferably 0.1 to 0.5 mmol, per 1 g of the semiconductor fine particles.

이와 같은 색소량으로 함으로써, 반도체에 있어서의 증감 효과가 충분히 얻어진다. 이에 반해, 색소량이 적으면 증감 효과가 불충분해지고, 색소량이 지나치게 많으면, 반도체에 부착되어 있지 않은 색소가 부유하여 증감 효과를 저감시키는 원인이 된다.By using such a small amount of color, the effect of increasing or decreasing in the semiconductor can be sufficiently obtained. On the other hand, if the amount of dye is small, the effect of increasing and decreasing becomes insufficient, and if the amount of dye is excessively large, the dye not adhered to the semiconductor floats to cause the decrease and decrease effect.

(대극)(The main pole)

대극 (4) 은, 광 전기 화학 전지의 정극 (正極) 으로서 작용하는 것이다. 대극 (4) 은 통상적으로 전술한 도전성 지지체 (1) 와 동일한 의미이지만, 강도가 충분히 유지되는 구성에서는 대극의 지지체는 반드시 필요한 것은 아니다. 단, 지지체를 갖는 편이 밀폐성의 점에서 유리하다. 대극 (4) 의 재료로는, 백금, 카본, 도전성 폴리머 등을 들 수 있다. 바람직한 예로는, 백금, 카본, 도전성 폴리머를 들 수 있다.The counter electrode 4 serves as a positive electrode of a photoelectrochemical cell. The counter electrode 4 is generally the same as the above-described conductive support 1, but a counter electrode support is not necessarily required in a configuration in which the strength is sufficiently maintained. However, the side having the support is advantageous in terms of hermeticity. Examples of the material of the counter electrode 4 include platinum, carbon, and a conductive polymer. Preferred examples include platinum, carbon, and conductive polymers.

대극 (4) 의 구조로는, 집전 효과가 높은 구조가 바람직하다. 바람직한 예로는, 일본 공개특허공보 평10-505192호 등을 들 수 있다.As the structure of the counter electrode 4, a structure having a high current collecting effect is preferable. A preferable example is JP-A-10-505192 and the like.

(수광 전극)(Light receiving electrode)

수광 전극 (5) 은, 입사광의 이용률을 높이거나 하기 위해서 탠덤형으로 해도 된다. 바람직한 탠덤형의 구성예로는, 일본 공개특허공보 2000-90989, 일본 공개특허공보 2002-90989호 등에 기재된 예를 들 수 있다.The light receiving electrode 5 may be of a tandem type in order to increase the utilization ratio of the incident light. Preferable examples of the configuration of the tandem type include the examples described in JP-A-2000-90989 and JP-A-2002-90989.

수광 전극 (5) 의 층 내부에서 광 산란, 반사를 효율적으로 실시하는 광 매니지먼트 기능을 형성해도 된다. 바람직하게는 일본 공개특허공보 2002-93476호에 기재된 것을 들 수 있다.The light management function for efficiently performing light scattering and reflection within the layer of the light receiving electrode 5 may be formed. Preferably those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-93476.

도전성 지지체 (1) 와 다공질 반도체 미립자층 사이에는, 전해액과 전극이 직접 접촉하는 것에 의한 역전류를 방지하기 위해, 단락 방지층을 형성하는 것이 바람직하다. 바람직한 예로는, 일본 공개특허공보 평06-507999호 등을 들 수 있다.It is preferable to form a short-circuit prevention layer between the conductive support 1 and the porous semiconductor fine particle layer in order to prevent reverse current caused by direct contact between the electrolyte and the electrode. A preferable example is JP-A-06-507999.

수광 전극 (5) 과 대극 (4) 의 접촉을 방지하기 위해, 스페이서나 세퍼레이터를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 예로는, 일본 공개특허공보 2001-283941호를 들 수 있다.In order to prevent contact between the light-receiving electrode 5 and the counter electrode 4, it is preferable to use a spacer or a separator. A preferable example is JP-A-2001-283941.

셀, 모듈의 봉지법으로는, 폴리이소부틸렌계 열 경화 수지, 노볼락 수지, 광 경화성 (메트)아크릴레이트 수지, 에폭시 수지, 아이오노머 수지, 유리 플릿, 알루미나에 알루미늄알콕사이드를 사용하는 방법, 저융점 유리 페이스트를 레이저 용융하는 방법 등이 바람직하다. 유리 플릿을 사용하는 경우, 분말 유리를 바인더가 되는 아크릴 수지에 혼합한 것이어도 된다.Examples of sealing methods for cells and modules include a method of using an aluminum alkoxide in a polyisobutylene thermosetting resin, a novolac resin, a photocurable (meth) acrylate resin, an epoxy resin, an ionomer resin, a glass frit, And a method of laser melting the melting point glass paste. In the case of using glass frit, powder glass may be mixed with an acrylic resin to be a binder.

실시예 1Example 1

1. 색소의 조제1. Preparation of coloring matter

이하에 실시예에 의해 본 발명의 색소의 조제법을 상세하게 설명하지만, 출발 물질, 색소 중간체 및 조제 루트에 대해서는 이에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the method for preparing a coloring matter of the present invention will be described in detail by way of examples, but the starting material, the dye intermediate and the preparation route are not limited thereto.

(1) 조제예 1(1) Preparation Example 1

(예시 화합물 121 의 조제)(Preparation of Exemplified Compound 121)

색소 121 을 하기에 나타내는 스킴에 따라 조제하였다.The dye 121 was prepared according to the scheme shown below.

[화학식 39][Chemical Formula 39]

Figure 112014006067222-pct00043
Figure 112014006067222-pct00043

(1-1) 화합물 1-3 의 합성(1-1) Synthesis of Compound 1-3

0.58 g 의 화합물 1-1 과 0.82 g 의 화합물 1-2 를 1-부탄올 7 mL 와 톨루엔 10 mL 의 혼합 용매 중에서 혼합하고, 90 ℃ 에서 5 시간 가열 교반하였다. 그 후 반응액을 농축하고, 얻어진 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써 0.40 g 의 화합물 1-3 을 얻었다.0.58 g of Compound 1-1 and 0.82 g of Compound 1-2 were mixed in a mixed solvent of 7-mL of 1-butanol and 10 mL of toluene, and the mixture was heated and stirred at 90 DEG C for 5 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the obtained residue was purified by column chromatography to obtain 0.40 g of Compound 1-3.

(1-2) 화합물 1-5 의 합성(1-2) Synthesis of Compound 1-5

0.38 g 의 화합물 1-3 과 0.2 g 의 화합물 1-4 를 1-부탄올 5 mL 와 톨루엔 8 mL 의 혼합 용매 중에서 혼합하고, 트리에틸아민을 ㎖ 첨가하고 90 ℃ 에서 4 시간 가열 교반하였다. 그 후 반응액을 농축하고, 얻어진 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써 0.40 g 의 화합물 1-5 를 얻었다.0.38 g of Compound 1-3 and 0.2 g of Compound 1-4 were mixed in a mixed solvent of 5-mL of 1-butanol and 8 mL of toluene, added with triethylamine, and the mixture was heated and stirred at 90 캜 for 4 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.40 g of Compound 1-5.

(1-3) 화합물 14 의 합성(1-3) Synthesis of Compound 14

0.4 g 의 화합물 1-5 와 0.4 g 의 모르폴린을 아세토니트릴 10 ㎖ 중에서 혼합하고, 빙랭하였다. 거기에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (0) 을 0.04 g 첨가하고, 3 시간 반응을 실시하였다. 그 후 반응액을 농축하고, 얻어진 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써 0.2 g 의 화합물 121 을 얻었다. 동정 (同定) 을 밀리매스에 의해 실시한 결과, 이하와 같은 결과를 얻었다.0.4 g of compound 1-5 and 0.4 g of morpholine were mixed in 10 ml of acetonitrile and ice-cooled. Thereto was added 0.04 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) and the reaction was carried out for 3 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 0.2 g of Compound 121. [ The identification was carried out by Millimass, and the following results were obtained.

Mass 실측치 (m/z) ; (M + H)+ : 1180.7051Mass found (m / z); (M + H) < + & gt ; : 1180.7051

Mass 계산치 (m/z) ; (M + H)+ : 1180.7058 (C71H98N5O8S)Mass calculated (m / z); (M + H) < + & gt ; : 1180.7058 (C 71 H 98 N 5 O 8 S)

(2) 조제예 2(2) Preparation Example 2

(색소 19 의 조제)(Preparation of coloring matter 19)

색소 19 는 하기에 나타내는 스킴에 따라 조제하였다.The dye 19 was prepared according to the scheme shown below.

[화학식 40](40)

Figure 112014006067222-pct00044
Figure 112014006067222-pct00044

(2-1) 화합물 2-2 의 합성(2-1) Synthesis of Compound 2-2

0.41 g 의 화합물 1-3 과 0.25 g 의 화합물 2-1 을 1-부탄올 5 mL 와 톨루엔 8 mL 의 혼합 용매 중에서 혼합하고, 트리에틸아민을 ㎖ 첨가하고 87 ℃ 에서 4 시간 가열 교반하였다. 그 후 반응액을 농축하고, 얻어진 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써 0.48 g 의 화합물 2-2 를 얻었다.0.41 g of Compound 1-3 and 0.25 g of Compound 2-1 were mixed in a mixed solvent of 5-mL of 1-butanol and 8 mL of toluene, added with triethylamine, and the mixture was heated and stirred at 87 占 폚 for 4 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the obtained residue was purified by column chromatography to obtain 0.48 g of Compound 2-2.

(2-2) 화합물 19 의 합성(2-2) Synthesis of Compound 19

0.45 g 의 화합물 2-2 와 0.41 g 의 모르폴린을 아세토니트릴 10 ㎖ 중에서 혼합하고, 빙랭하였다. 거기에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (0) 을 0.06 g 첨가하고, 4 시간 반응을 실시하였다. 그 후 반응액을 농축하고, 얻어진 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써 0.25 g 의 화합물 19 를 얻었다. 동정을 밀리매스에 의해 실시한 결과, 이하와 같은 결과를 얻었다.0.45 g of compound 2-2 and 0.41 g of morpholine were mixed in 10 ml of acetonitrile and ice-cooled. 0.06 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was added thereto, and the reaction was carried out for 4 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the obtained residue was purified by column chromatography to obtain 0.25 g of Compound 19. The identification was carried out by Millimass, and the following results were obtained.

Mass 실측치 (m/z) ; (M + H)+ : 1210.6797Mass found (m / z); (M + H) < + & gt ; : 1210.6797

Mass 계산치 (m/z) ; (M + H)+ : 1210.6800 (C71H96N5O10S)Mass calculated (m / z); (M + H) < + & gt ; : 1210.6800 (C 71 H 96 N 5 O 10 S)

(3) 조제예 3(3) Preparation Example 3

(색소 67 의 조제)(Preparation of Dye 67)

화합물 67 을 하기에 나타내는 스킴에 따라 조제하였다.Compound 67 was prepared according to the scheme shown below.

[화학식 41](41)

Figure 112014006067222-pct00045
Figure 112014006067222-pct00045

(3-1) 화합물 3-3 의 합성(3-1) Synthesis of Compound 3-3

1.08 g 의 화합물 3-1, 1.04 g 의 화합물 3-2, 및 트리에틸아민 1 mL 를 1-부탄올 5 mL 와 톨루엔 15 mL 의 혼합 용매 중에서 혼합하고, 100 ℃ 에서 6 시간 가열 교반하였다. 그 후 반응액을 농축하고, 얻어진 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써 0.32 g 의 화합물 3-3 을 얻었다.1.08 g of the compound 3-1, 1.04 g of the compound 3-2 and 1 mL of triethylamine were mixed in a mixed solvent of 5 mL of 1-butanol and 15 mL of toluene, and the mixture was heated and stirred at 100 DEG C for 6 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated, and the obtained residue was purified by column chromatography to obtain 0.32 g of Compound 3-3.

(3-2) 화합물 67 의 합성(3-2) Synthesis of Compound 67

0.25 g 의 화합물 3-3 과 0.10 g 의 화합물 3-4 를 1-부탄올 5 mL 와 톨루엔 5 mL 의 혼합 용매 중에서 혼합하고, 90 ℃ 에서 3 시간 가열 교반하였다. 그 후, 반응액에 물과 아세트산에틸을 첨가하고 추출·분액을 실시하여, 아세트산에틸층을 농축하였다. 얻어진 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써, 0.13 g 의 67 을 얻었다. 동정은 밀리매스에 의해 실시한 결과, 이하와 같은 결과를 얻었다.0.25 g of the compound 3-3 and 0.10 g of the compound 3-4 were mixed in a mixed solvent of 5-mL of 1-butanol and 5 mL of toluene, and the mixture was heated and stirred at 90 DEG C for 3 hours. Thereafter, water and ethyl acetate were added to the reaction solution, and the mixture was subjected to extraction and separation, and the ethyl acetate layer was concentrated. The residue thus obtained was purified by column chromatography to obtain 0.13 g of 67. The identification was carried out by Millimass, and the following results were obtained.

Mass 실측치 (m/z) ; (M + H)+ : 1773.9112Mass found (m / z); (M + H) < + & gt ; : 1773.9112

Mass 계산치 (m/z) ; (M + H)+ : 1773.9116 (C107H133N6O11S3)Mass calculated (m / z); (M + H) < + & gt ; : 1773.9116 (C 107 H 133 N 6 O 11 S 3 )

동일한 방법에 의해, 실험에 사용한 본 발명의 식 (1) 의 색소를 조제하였다. 또, 본 발명의 식 (I) 로 나타내는 색소는, 일본 특허 제4576494호나 당해 공보에 인용된 방법을 참고로 하여 조제하였다.The dye of formula (1) of the present invention used in the experiment was prepared by the same method. The coloring matter represented by the formula (I) of the present invention was prepared by referring to Japanese Patent No. 4576494 or the method cited in the publication.

(색소의 극대 흡수 파장의 측정)(Measurement of maximum absorption wavelength of dye)

사용한 색소의 극대 흡수 파장을 측정하였다. 그 결과를 표에 나타낸다. 측정은 분광 광도계 (U-4100 (상품명), 히타치 하이테크사 제조) 에 의해 실시하고, 용액은 에탄올을 사용하여, 농도가 2 μM 가 되도록 조정하였다.The maximum absorption wavelength of the pigment used was measured. The results are shown in the table. The measurement was carried out by using a spectrophotometer (U-4100 (trade name), Hitachi High-Tech), and the solution was adjusted to have a concentration of 2 μM using ethanol.

Figure 112014006067222-pct00046
Figure 112014006067222-pct00046

실시예 2Example 2

1. 이산화티탄 분산액의 조제1. Preparation of titanium dioxide dispersion

내측을 불소 수지 코팅한 내용적 200 ㎖ 의 스테인리스제 용기에 이산화티탄 미립자 (닛폰 아에로질 (주) 제조, Degussa P-25) 15 g, 물 45 g, 분산제 (알도 리치사 제조, Triron X-100) 1 g, 직경 0.5 ㎜ 의 지르코니아 비즈 (닛카토사 제조) 30 g 을 넣고, 샌드 그라인더밀 (아이멕스사 제조) 을 사용하여 1500 rpm 으로 2 시간 분산 처리하였다. 얻어진 분산액으로부터 지르코니아 비즈를 여과 분리하였다. 얻어진 분산액 중의 이산화티탄 미립자의 평균 입경은 2.5 ㎛ 였다. 또한, 입경은 MALVERN 사 제조의 마스터사이저에 의해 측정하였다.15 g of titanium dioxide fine particles (Degussa P-25, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 45 g of water and a dispersing agent (Triron X (trade name), manufactured by Aldrich Chemical Co., Ltd.) were placed in a 200 ml stainless- -100) and 30 g of zirconia beads having a diameter of 0.5 mm (manufactured by NIKKATO CO., LTD.) Were put and dispersed for 2 hours at 1500 rpm using a sand grinder mill (manufactured by Imax). The zirconia beads were separated by filtration from the obtained dispersion. The average particle diameter of the titanium dioxide fine particles in the obtained dispersion was 2.5 占 퐉. The particle diameter was measured by a masterizer manufactured by MALVERN.

2. 전극 1A 의 제조2. Manufacture of electrode 1A

불소를 도프한 산화주석을 피복한 20 ㎜ × 20 ㎜ 의 도전성 유리판 (아사히 글라스 (주) 제조, 상품명 : TCO 유리-U, 표면 저항 : 약 30 Ω/㎡) 을 준비하고, 그 도전층측의 양단 (단으로부터 3 ㎜ 폭의 부분) 에 스페이서용 점착 테이프를 붙인 후에, 도전층 상에 유리봉을 사용하여 상기 분산액을 도포하였다. 분산액의 도포 후, 점착 테이프를 박리하고, 실온에서 1 일간 바람 건조시켰다. 다음으로 이 반도체 도포 유리판을 전기로 (야마토 과학 (주) 제조 머플로 FP-32 형) 에 넣고, 450 ℃ 에서 30 분간 소성하였다. 반도체 도포 유리판을 취출하여 냉각시킨 후, 표에 나타내는 색소의 에탄올 용액 (농도 : 2 × 10-4 ㏖/ℓ) 에 1 시간 침지하였다. 색소가 흡착된 반도체 도포 유리판을 4-tert-부틸피리딘에 15 분간 침지한 후, 에탄올로 세정하고, 자연 건조시켜, 색소를 흡착시킨 산화티탄 미립자층 (전극 A) 을 얻었다. 전극 A 의 색소 증감 산화티탄 미립자층의 두께는 10 ㎛ 이고, 산화티탄 미립자의 도포량은 20 g/㎡ 였다. 또, 색소의 흡착량은 그 종류에 따라 0.1 ∼ 10 m㏖/㎡ 의 범위 내였다.A conductive glass plate (trade name: TCO Glass-U, product of Asahi Glass Co., Ltd., surface resistance: about 30 Ω / m 2) of 20 mm × 20 mm coated with tin oxide doped with fluorine was prepared, (A portion having a width of 3 mm from the end), and then the above dispersion was applied using a glass rod on the conductive layer. After the application of the dispersion liquid, the adhesive tape was peeled off and air-dried at room temperature for 1 day. Next, this semiconductor-coated glass plate was placed in an electric furnace (Muffel FP-32 type manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and fired at 450 캜 for 30 minutes. The semiconductor coated glass plate was taken out and cooled, and then immersed in an ethanol solution (concentration: 2 x 10 -4 mol / l) of the dye shown in the table for 1 hour. The semiconductor-coated glass plate on which the dye was adsorbed was immersed in 4-tert-butylpyridine for 15 minutes, washed with ethanol, and naturally dried to obtain a titanium oxide fine particle layer (electrode A) adsorbing dye. The thickness of the dye-sensitized titanium oxide fine particle layer of the electrode A was 10 占 퐉, and the coating amount of the titanium oxide fine particles was 20 g / m2. The adsorption amount of the dye was in the range of 0.1 to 10 mmol / m 2 depending on the kind thereof.

3. 광 전기 화학 전지의 제조3. Manufacture of photoelectrochemical cell

아세토니트릴을 용매로서, 0.5 ㏖/ℓ 의 1-메틸-3-헥실이미다졸륨의 요오드염 전해질 및 0.05 ㏖/ℓ 의 요오드를 함유한 용액을 조제하였다. 이 용액에, 용매 + 질소 함유 고분자 화합물 + 염을 100 wt% 로 했을 경우의 중량 조성비로서 10 wt% 가 되도록 질소 함유 고분자 화합물 (1-1) 을 첨가하고, 또한 이 질소 함유 고분자 화합물의 반응성 질소 원자에 대한 구전자 부위의 몰비가 0.5 가 되는 양의 구전자제 (1-2) 를 혼합하여, 균일한 반응 용액으로 하였다.A solution containing 0.5 mol / l of iodine salt electrolyte of 1-methyl-3-hexylimidazolium and 0.05 mol / l of iodine was prepared using acetonitrile as a solvent. To this solution, a nitrogen-containing polymer compound (1-1) was added so as to have a weight composition ratio of 10 wt% when the solvent + nitrogen-containing polymer compound + salt was changed to 100 wt%, and the reactive nitrogen (1-2) in an amount such that the molar ratio of the former electron moiety to the atom was 0.5 were mixed to obtain a homogeneous reaction solution.

[화학식 42](42)

Figure 112014006067222-pct00047
Figure 112014006067222-pct00047

[화학식 43](43)

Figure 112014006067222-pct00048
Figure 112014006067222-pct00048

한편, 도전성 유리판 상에 형성된 색소 증감 TiO2 미립자층 상에 스페이서를 개재하여 백금을 증착한 유리판으로 이루어지는 대극의 백금 박막측을 재치 (載置) 하고, 도전성 유리판과 백금 증착 유리판을 고정시켰다. 얻어진 조립체의 개방단을 상기 전해질 용액에 침지하고, 모세관 현상에 의해 색소 증감 TiO2 미립자층 중에 반응 용액을 침투시켰다. 이어서 80 ℃ 에서 30 분간 가열하여, 가교 반응을 실시하였다.On the other hand, the platinum thin film side of the counter electrode made of a glass plate on which platinum was vapor-deposited via a spacer was formed on the dye-sensitized TiO 2 fine particle layer formed on the conductive glass plate, and the conductive glass plate and the platinum-deposited glass plate were fixed. The open end of the obtained assembly was immersed in the electrolyte solution, and the reaction solution was infiltrated into the dye-sensitized TiO 2 fine particle layer by capillary phenomenon. Subsequently, the mixture was heated at 80 占 폚 for 30 minutes to effect crosslinking reaction.

이로써, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 도전성 유리로 이루어지는 도전성 지지체 (1) (유리의 투명 기판 상에 도전층이 설층 (設層) 된 것), 감광체층 (2), 전하 이동체층 (3), 백금으로 이루어지는 대극 (4) 및 유리의 투명 기판 (도시 생략) 이 순서대로 적층된 본 발명의 광 전기 화학 전지를 얻었다.Thus, as shown in Fig. 1, the conductive support 1 (having a conductive layer formed on a glass transparent substrate), the photoconductor layer 2, the charge carrier layer 3, A photoelectrochemical cell of the present invention in which a counter electrode 4 made of platinum and a glass transparent substrate (not shown) were stacked in this order was obtained.

3-1. IPCE (양자 수율) 의 측정3-1. Measurement of IPCE (quantum yield)

제조한 광 전기 화학 전지의 400 ∼ 900 ㎚ 에 있어서의 IPCE 를 펙셀사 제조의 IPCE 측정 장치로 측정하였다. 각 광 전기 화학 전지의 850 ㎚ 에 있어서의 IPCE 를 하기의 표에 나타낸다.The IPCE at 400 to 900 nm of the produced photoelectrochemical cell was measured by an IPCE measuring apparatus manufactured by PECEL. The IPCE at 850 nm of each photoelectrochemical cell is shown in the following table.

3-2. 광전 변환 효율의 측정3-2. Measurement of photoelectric conversion efficiency

500 W 의 크세논 램프 (우시오 전기 (주) 제조) 의 광을 AM 1.5 필터 (Oriel 사 제조) 및 샤프컷 필터 (KenkoL-37, 상품명) 를 통과시킴으로써, 자외선을 포함하지 않는 모의 태양광을 발생시켰다. 이 광의 강도는 70 mW/㎠ 였다. 이 모의 태양광을 50 ℃ 에서 상기와 같이 하여 제조한 광 전기 화학 전지에 조사하고, 발생한 전기를 전류 전압 측정 장치 (키슬리 SMU238 형) 로 측정하였다. 이 초기의 전지 성능 결과는, 변환 효율 (3.5 % 이상 : AA, 2.5 % 이상 3.5 % 미만 : A, 2.0 % 이상 2.5 % 미만 : B, 2.0 % 미만 : C 로 평가), 개방 전압 및 필 팩터 (개방 전압 (V), 필 팩터에 대해서는 0.6 이상 : AA, 0.45 이상 0.6 미만 : A, 0.3 이상 0.45 미만 : B, 0.3 미만 : C 로 평가) 의 값을 나타냈다.Light of 500 W xenon lamp (manufactured by Ushio Inc.) was passed through an AM 1.5 filter (manufactured by Oriel) and a sharp-cut filter (KenkoL-37, trade name) to generate simulated sunlight not containing ultraviolet rays . The intensity of this light was 70 mW / cm 2. The simulated sunlight was irradiated to the photoelectrochemical cell manufactured as described above at 50 DEG C, and the generated electricity was measured with a current voltage measuring apparatus (type of Keithley SMU238). The initial cell performance results were: conversion efficiency (3.5% or more: AA, 2.5% to less than 3.5%: A, 2.0% to less than 2.5%: B, less than 2.0%: C) Opening voltage (V), 0.6 or more for fill factor: AA, 0.45 or more and less than 0.6: A, 0.3 or more and less than 0.45: B or less than 0.3: C).

또, 85 ℃ 에서 1000 시간 암소 (暗所) 보존 후의 변환 효율의 저하율 및 500 시간 연속 광 조사 후의 변환 효율의 감소율도 측정하였다. 이 내구성 시험의 결과는, 시험 후의 감소율이 10 % 미만인 경우에 AA, 10 이상 25 % 미만인 경우에 A, 25 % 이상 40 % 미만인 경우에 B, 40 % 이상의 저하인 경우에 C 로 평가하였다. 이들 결과를 하기 표에 나타낸다.In addition, the rate of decrease in conversion efficiency after 1000 hours of dark storage at 85 ° C and the rate of decrease in conversion efficiency after 500 hours of continuous light irradiation were also measured. The results of this durability test were evaluated as AA when the reduction rate after the test was less than 10%, A when the ratio was less than 10% and less than 25%, B when the difference was less than 40% and less than 40% These results are shown in the following table.

또한, 시료 번호 c11, c12, c13 에서는 각각 S-1, S-2, S-3 을 색소로서 사용하였다. S-2 는 일본 공개특허공보 2009-242379호에서 개시된 색소에 상당하고, S-1, S-3 은 일본 공개특허공보 2000-195570호에서 개시된 색소 S-14, S-18 이다.S-1, S-2 and S-3 were used as coloring matters in the sample numbers c11, c12 and c13, respectively. S-2 corresponds to the dye disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-242379, and S-1 and S-3 correspond to the coloring matters S-14 and S-18 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-195570.

[화학식 44](44)

Figure 112014006067222-pct00049
Figure 112014006067222-pct00049

Figure 112014006067222-pct00050
Figure 112014006067222-pct00050

상기 표로부터 본 발명의 색소를 사용한 시료는 모두 변환 효율이 우수하고, 또한 암소 보관 후의 변환 효율의 저하율, 연속 광 조사 후의 변환 효율의 저하율이 모두 낮은 것을 알 수 있다.From the above table, it can be seen that all of the samples using the dye of the present invention are excellent in conversion efficiency, and the rate of decrease in conversion efficiency after cow storage and the rate of decrease in conversion efficiency after irradiation with continuous light are all low.

실시예 3Example 3

용매로서 아세토니트릴을 사용하여, 요오드화리튬 0.1 ㏖/ℓ, 요오드 0.05 ㏖/ℓ, 요오드화디메틸프로필이미다졸륨 0.62 ㏖/ℓ 를 용해한 전해질 용액을 조제하였다. 여기에 하기에 나타내는 No.1 ∼ No.8 의 벤즈이미다졸계 화합물을 각각 농도 0.5 ㏖/ℓ 가 되도록 따로따로 첨가하고, 용해하였다.An electrolytic solution was prepared by dissolving 0.1 mol / l lithium iodide, 0.05 mol / l iodine and 0.62 mol / l dimethylpropyl imidazolium iodide using acetonitrile as a solvent. Hereinbelow, the benzimidazole-based compounds No. 1 to No. 8 shown below were separately added and dissolved to give a concentration of 0.5 mol / l, respectively.

[화학식 45][Chemical Formula 45]

Figure 112014006067222-pct00051
Figure 112014006067222-pct00051

유리 기판 상에 투명 도전막으로서 불소를 도프한 산화주석을 스퍼터링에 의해 도전막을 형성하였다. 이 도전막 상에 아나타제형 산화티탄 입자를 함유하는 분산액 (물과 아세토니트릴의 용량비 4 : 1 로 이루어지는 혼합 용매 100 ㎖ 에 아나타제형 산화티탄 (닛폰 아에로질사 제조의 P-25 (상품명)) 을 32 g 배합하고, 자전/공전 병용식 믹싱 컨디셔너를 사용하여 균일하게 분산, 혼합하여 얻은 반도체 미립자 분산액) 을 도포하고, 그 후 500 ℃ 에서 소결하여 두께 15 ㎛ 의 감광층을 형성하였다. 이 감광층에 상기 No.1 ∼ No.8 의 벤즈이미다졸계 화합물 전해액을 적하하였다.A conductive film was formed by sputtering tin oxide doped with fluorine as a transparent conductive film on a glass substrate. An aqueous solution of anatase-type titanium oxide (P-25 (trade name) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was added to a dispersion containing anatase type titanium oxide particles (100 ml of a mixed solvent of water and acetonitrile in a volume ratio of 4: 32 g) were mixed and dispersed and mixed uniformly using a mixing / conditioner type mixing conditioner. The resultant was then sintered at 500 캜 to form a photosensitive layer having a thickness of 15 탆. The benzimidazole compound electrolytes of the above No. 1 to No. 8 were dropped into the photosensitive layer.

여기에 폴리에틸렌 필름제의 프레임형 스페이서 (두께 25 ㎛) 를 올리고, 백금 카운터 전극으로 이것을 덮어 광전 변환 소자를 제조하였다.A frame-shaped spacer (thickness: 25 mu m) made of a polyethylene film was placed thereon and covered with a platinum counter electrode to prepare a photoelectric conversion element.

얻어진 광전 변환 소자에 Xe 램프를 광원으로서 강도 100 mW/㎠ 의 광을 조사하였다. 표에 얻어진 개방 전압과 광전 변환 효율을 나타냈다. 개방 전압은, 6.3 V 이상인 것을 AA, 6.0 V 이상 6.3 V 미만인 것을 A, 5.7 V 이상 6.0 V 미만인 것을 B, 5.7 V 미만인 것을 C 로서 표시하였다. 변환 효율은, 3.5 % 이상인 것을 AA, 2.5 % 이상 3.5 % 미만인 것을 A, 2.0 % 이상 2.5 % 미만인 것을 B, 2.0 % 미만인 것을 C 로서 표시하였다.The obtained photoelectric conversion element was irradiated with light having an intensity of 100 mW / cm < 2 > using a Xe lamp as a light source. The obtained open-circuit voltage and photoelectric conversion efficiency are shown in the table. An open-circuit voltage of 6.3 V or more was indicated as AA, a voltage of 6.0 V or more and less than 6.3 V as A, a voltage of 5.7 V or more and less than 6.0 V as B, and a voltage of less than 5.7 V as C. The conversion efficiency was AA, A having less than 2.5% and less than 3.5%, B having less than 2.0% and less than 2.5%, and C having less than 2.0%.

Figure 112014006067222-pct00052
Figure 112014006067222-pct00052

상기 표의 결과로부터, 본 발명의 색소는 모두 변환 효율이 높은 것을 알 수 있다.From the results of the above table, it can be seen that the conversion efficiency of the dye of the present invention is high.

실시예 4Example 4

(1) 제 1 광전 변환층의 형성(1) Formation of first photoelectric conversion layer

시판되는 산화티탄 입자 (테이카 주식회사 제조, 평균 입경 30 ㎚) 4.0 g 과 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 20 ㎖ 를 경질 유리 비즈를 사용하여 페인트 쉐이커에 의해 6 시간 분산시켜 산화티탄 현탁액을 제조하였다. 이어서, 이 산화티탄 현탁액을 독터 블레이드를 사용하여, 미리 산화주석 도전층이 부착된 유리판에 도포하고, 100 ℃ 에서 30 분 예비 건조시킨 후, 전기로로 500 ℃ 에서 40 분간 소성하여 산화티탄막을 얻었다.4.0 g of commercially available titanium oxide particles (manufactured by Teika, average particle diameter 30 nm) and 20 ml of diethylene glycol monomethyl ether were dispersed for 6 hours by means of a paint shaker using hard glass beads to prepare a titanium oxide suspension. Next, this titanium oxide suspension was applied to a glass plate previously provided with a tin oxide conductive layer by using a doctor blade, preliminarily dried at 100 ° C for 30 minutes, and then baked in an electric furnace at 500 ° C for 40 minutes to obtain a titanium oxide film.

이것과는 별도로 Ru-1 을 에탄올에 용해하였다.Separately, Ru-1 was dissolved in ethanol.

[화학식 46](46)

Figure 112014006067222-pct00053
Figure 112014006067222-pct00053

이 색소의 농도는 3 × 10-4 몰이었다. 다음으로, 이 용액 중에 막상의 산화티탄을 형성한 상기의 유리판을 넣고, 60 ℃ 에서 720 분간 색소 흡착을 실시하고 나서 건조시켜, 본 발명의 제 1 광전 변환층 (시료 A) 을 얻었다.The concentration of this dye was 3 × 10 -4 mol. Next, the above-mentioned glass plate on which titanium oxide film was formed was placed in this solution, dye adsorption was carried out at 60 DEG C for 720 minutes, and the resultant was dried to obtain the first photoelectric conversion layer (sample A) of the present invention.

(2) 제 2 광전 변환층의 형성(2) Formation of second photoelectric conversion layer

시판되는 산화니켈 입자 (키시다 화학, 평균 입경 100 ㎚) 4.0 g 과 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 20 ㎖ 를 유리 비즈를 사용하여 페인트 쉐이커로 8 시간 분산시켜 산화니켈 현탁액으로 하였다. 이어서, 이 산화티탄 현탁액을 독터 블레이드를 사용하여 산화주석 도전층이 부착된 유리판에 도포하고, 100 ℃ 에서 30 분 예비 건조시킨 후, 300 ℃ 에서 30 분간 소성하여 산화니켈막을 얻었다.4.0 g of commercially available nickel oxide particles (Kishida Chemical Co., average particle diameter 100 nm) and 20 ml of diethylene glycol monomethyl ether were dispersed for 8 hours in a paint shaker using glass beads to obtain a nickel oxide suspension. Then, the titanium oxide suspension was coated on a glass plate with a tin oxide conductive layer using a doctor blade, preliminarily dried at 100 占 폚 for 30 minutes, and then baked at 300 占 폚 for 30 minutes to obtain a nickel oxide film.

이것과는 별도로 본 발명의 색소 및 비교 색소 S-1 을 디메틸술폭사이드에 각각 용해하였다.Separately, the dye and comparative dye S-1 of the present invention were respectively dissolved in dimethylsulfoxide.

이 색소의 농도는 0.5 × 10-4 몰이었다. 다음으로, 이 용액 중에 막상의 산화티탄을 형성한 상기의 유리판을 넣고, 40 ℃ 에서 70 분간 색소 흡착을 실시하고 나서 건조시켜, 본 발명의 제 2 광전 변환층 (시료 B) 을 얻었다.The concentration of this dye was 0.5 × 10 -4 mol. Next, the glass plate on which the titanium oxide film was formed was placed in this solution, dye adsorption was carried out at 40 占 폚 for 70 minutes, and the resultant was dried to obtain the second photoelectric conversion layer (sample B) of the present invention.

(3) 상기의 시료 A 상에 시료 B 를 위치시킨다. 이들 2 개의 전극 사이에 액체 전해질을 넣고, 이 측면을 수지로 봉지한 후, 리드선을 장착하여, 본 발명의 광전 변환 소자 (소자 구성 C) 를 제조하였다. 또한, 액체 전해질은, 아세토니트릴/탄산에틸렌의 혼합 용매 (체적비가 1 : 4) 에 테트라프로필암모늄아이오다이드와 요오드를 각각의 농도가 0.46 몰/ℓ, 0.06 몰/ℓ 가 되도록 용해한 것을 사용하였다.(3) Place the sample B on the sample A described above. A liquid electrolyte was sandwiched between these two electrodes, the side surface was sealed with a resin, and a lead wire was attached to the substrate to manufacture a photoelectric conversion element (element structure C) of the present invention. The liquid electrolyte was prepared by dissolving tetrapropylammonium iodide and iodine in a mixed solvent of acetonitrile / ethylene carbonate (volume ratio = 1: 4) such that each concentration was 0.46 mol / L and 0.06 mol / L, respectively .

또, 상기의 시료 A 를 일방의 전극으로서 구비하고, 카운터 전극으로서 백금을 담지한 투명 도전성 유리판을 사용하였다. 2 개의 전극 사이에 액체 전해질을 넣고, 이 측면을 수지로 봉지한 후, 리드선을 장착하여, 본 발명의 광전 변환 소자 (소자 구성 D) 를 제조하였다.In addition, a transparent conductive glass plate having platinum as a counter electrode and having the sample A as one electrode was used. A liquid electrolyte was sandwiched between the two electrodes, the side surface was sealed with a resin, and a lead wire was attached thereto to manufacture a photoelectric conversion element (element structure D) of the present invention.

얻어진 광전 변환 소자 (소자 구성 C 및 D) 에 솔라 시뮬레이터로 1000 W/㎡ 강도의 광을 조사하였다. 변환 효율은, 6.5 % 이상인 것을 AA, 6.0 % 이상 6.5 % 미만인 것을 A, 5.0 % 이상 6.0 % 미만인 것을 B, 5.0 % 미만인 것을 C 로 하여 하기 표에 나타냈다.The obtained photoelectric conversion elements (element configurations C and D) were irradiated with light of 1000 W / m < 2 > intensity with a solar simulator. The conversion efficiencies are shown in the following table, with A having 6.5% or more, AA having 6.0% or more and less than 6.5%, B having 5.0% or more and less than 6.0%, and C having less than 5.0%.

Figure 112014006067222-pct00054
Figure 112014006067222-pct00054

상기 표로부터, 본 발명의 색소는 모두 광전 변환 효율이 우수하고, 이 계에서도 유효하다는 것을 알 수 있다.From the above table, it can be seen that the dye of the present invention has excellent photoelectric conversion efficiency and is effective also in this system.

실시예 5Example 5

(광전 변환 소자의 제조)(Fabrication of photoelectric conversion element)

도 1 에 나타내는 광전 변환 소자를 이하와 같이 하여 제조하였다.The photoelectric conversion element shown in Fig. 1 was manufactured as follows.

유리 기판 상에 투명 도전막으로서 불소를 도프한 산화주석을 스퍼터링에 의해 형성하고, 이것을 레이저로 스크라이브하여 투명 도전막을 2 개의 부분으로 분할하였다.Tin oxide doped with fluorine was formed as a transparent conductive film on a glass substrate by sputtering, and this was scribed with a laser to divide the transparent conductive film into two portions.

다음으로, 물과 아세토니트릴의 용량비 4 : 1 로 이루어지는 혼합 용매 100 ㎖ 에 아나타제형 산화티탄 (닛폰 아에로질사 제조의 P-25 (상품명)) 을 32 g 배합하고, 자전/공전 병용식 믹싱 컨디셔너를 사용하여 균일하게 분산, 혼합하여, 반도체 미립자 분산액을 얻었다. 이 분산액을 투명 도전막에 도포하고, 500 ℃ 에서 가열하여 수광 전극을 제조하였다.Subsequently, 32 g of anatase-type titanium oxide (P-25 (trade name), manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was mixed with 100 ml of a mixed solvent of water and acetonitrile in a volume ratio of 4: 1, Using a conditioner, they were uniformly dispersed and mixed to obtain a dispersion of semiconductor fine particles. This dispersion was applied to a transparent conductive film and heated at 500 캜 to prepare a light receiving electrode.

그 후, 동일하게 실리카 입자와 루틸형 산화티탄을 40 : 60 (질량비) 으로 함유하는 분산액을 제조하고, 이 분산액을 상기의 수광 전극에 도포하고, 500 ℃ 에서 가열하여 절연성 다공체를 형성하였다. 이어서 대극으로서 탄소 전극을 형성하였다.Thereafter, a dispersion liquid containing silica particles and rutile titanium oxide in a ratio of 40: 60 (by mass) was similarly prepared. The dispersion liquid was applied to the light receiving electrode and heated at 500 DEG C to form an insulating porous body. Subsequently, a carbon electrode was formed as a counter electrode.

다음으로, 하기 표에 기재된 증감 색소 (복수 혼합 또는 단독) 의 에탄올 용액에 상기의 절연성 다공체가 형성된 유리 기판을 1 시간 침지하였다. 증감 색소가 염착된 유리를 4-tert-부틸피리딘의 10 % 에탄올 용액에 30 분간 침지한 후, 에탄올로 세정하여 자연 건조시켰다. 이와 같이 하여 얻어지는 감광층의 두께는 10 ㎛ 이고, 반도체 미립자의 도포량은 20 g/㎡ 였다. 전해액은 요오드화디메틸프로필이미다졸륨 (0.5 몰/ℓ), 요오드 (0.1 몰/ℓ) 의 메톡시프로피오니트릴 용액을 사용하였다.Next, the glass substrate on which the above-described insulating porous body was formed was immersed in an ethanol solution of a sensitizing dye (multiple or mixed) described in the following table for 1 hour. The glass in which the sensitizing dye was dissolved was immersed in a 10% ethanol solution of 4-tert-butylpyridine for 30 minutes, washed with ethanol and air-dried. The thickness of the photosensitive layer thus obtained was 10 占 퐉, and the application amount of the semiconductor fine particles was 20 g / m2. As the electrolytic solution, a methoxypropionitrile solution of dimethylpropylimidazolium iodide (0.5 mol / L) and iodine (0.1 mol / L) was used.

(광전 변환 효율의 측정)(Measurement of Photoelectric Conversion Efficiency)

500 W 의 크세논 램프 (우시오 제조) 의 광을 AM 1.5 G 필터 (Oriel 사 제조) 및 샤프컷 필터 (KenkoL-42, 상품명) 를 통과시킴으로써 자외선을 포함하지 않는 모의 태양광을 발생시켰다. 이 광의 강도는 89 mW/㎠ 였다. 제조한 광전 변환 소자에 이 광을 조사하고, 발생한 전기를 전류 전압 측정 장치 (키슬리 238 형, 상품명) 로 측정하였다. 이로써 구해진 광 전기 화학 전지의 변환 효율을 측정한 결과를 하기 표에 나타냈다. 결과는, 변환 효율이 7.5 % 이상인 것을 AA, 7.2 % 이상 7.5 % 미만인 것을 A, 6.9 % 이상 7.2 % 미만인 것을 B, 6.9 % 미만인 것을 C 로 하여 평가하였다.Light of 500 W xenon lamp (manufactured by Ushio) was passed through an AM 1.5 G filter (manufactured by Oriel) and a sharp-cut filter (Kenko L-42, trade name) to generate simulated sunlight not containing ultraviolet rays. The intensity of this light was 89 mW / cm 2. The produced photoelectric conversion element was irradiated with this light, and the generated electricity was measured by a current voltage measurement device (Kisley 238 type, trade name). The results of measuring the conversion efficiency of the photoelectrochemical cell thus obtained are shown in the following table. The results were rated as AA when the conversion efficiency was 7.5% or more, A with 7.2% or more and less than 7.5%, B with 6.9% or more and less than 7.2%, and C with less than 6.9%.

Figure 112014006067222-pct00055
Figure 112014006067222-pct00055

흡착 용액 농도 색소 1 : 1 × 10-4 ㏖/ℓAbsorption solution concentration Color 1: 1 × 10 -4 ㏖ / ℓ

색소 2 : 0.2 × 10-4 ㏖/ℓColoring matter 2: 0.2x10 < -4 > mol / l

상기 표 5 로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 색소를 사용하여 제조된 시료 (전기 화학 전지) 는, 모두 변환 효율이 7.5 % 이상으로 높은 값을 나타냈다. 이에 반해, 비교예의 시료는 모두 변환 효율이 7.2 % 미만으로 불충분하였다.As is apparent from Table 5, the conversion efficiency of samples (electrochemical cells) produced using the dye of the present invention was as high as 7.5% or more. On the other hand, all of the samples of Comparative Examples were insufficient in conversion efficiency of less than 7.2%.

본 발명을 그 실시양태와 함께 설명했지만, 우리는 특별히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하고자 하는 것은 아니며, 첨부된 청구항의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않고 폭넓게 해석되어야 한다고 생각한다.While the invention has been described in conjunction with the embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited by any of the details of the description, unless specifically stated otherwise, and that the invention is broadly construed I think it should be interpreted.

본원은 2011년 6월 22일에 일본에서 특허출원된 일본 특허출원 2011-138967 및 2011년 7월 27일에 일본에서 특허출원된 일본 특허출원 2011-164425 에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로, 이들은 모두 여기에 참조하여 그 내용을 본 명세서의 기재의 일부로서 받아들인다.The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2011-138967 filed in Japan on June 22, 2011 and Japanese Patent Application No. 2011-164425 filed in Japan on Jul. 27, 2011, all of which are incorporated herein by reference in their entirety Incorporated herein by reference in its entirety.

1 도전성 지지체
2 감광체층
21 색소
22 반도체 미립자
3 전하 이동체층
4 대극
5 수광 전극
6 회로
10 광전 변환 소자
100 광 전기 화학 전지
1 conductive support
2 photoconductor layer
21 colors
22 semiconductor particulate
3 charge carrier layer
Four major poles
5 light receiving electrode
6 circuits
10 Photoelectric converter
100 photochemical cell

Claims (14)

도전성 지지체 상에, 색소가 흡착된 반도체 미립자층을 갖는 감광체와, 전하 이동체와, 대극을 포함하는 적층 구조로 이루어지는 광전 변환 소자로서,
상기 색소의 적어도 1 종이 하기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는, 광전 변환 소자.
[화학식 1]
Figure 112014006067222-pct00056

(식 중, Q 는 방향 고리를 나타낸다. X1, X2 는 황 원자, 셀렌 원자, 산소 원자, 또는 CR1R2 를 나타낸다. R1, R2 는 알킬기를 나타낸다. R, R' 는 알킬기 또는 방향족기이다. P1 은 하기 식 P11 또는 하기 식 P12 로 나타내는 원자군을 나타낸다. P2 는 폴리메틴 색소를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다. 단, P1 과 P2 는 상이한 것으로 한다. W1 은 전하를 중화시키는 데에 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.)
[화학식 2]
Figure 112014006067222-pct00057

(식 중, R5, R6, R10, R11 은 산성기를 갖는 경우가 있는 지방족기, 또는 산성기를 갖는 경우가 있는 방향 고리기를 나타낸다. R7, R12 는 황 원자 또는 하기 식 RA 를 나타낸다. R3, R4, R8 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R9 는 산소 원자 또는 치환기를 나타낸다. n21 은 0 이상의 정수를 나타낸다. n22, n31 은 0 또는 1 을 나타낸다.)
[화학식 3]
Figure 112014006067222-pct00058

(식 RA 에 있어서의 R13, R14 는 시아노기 또는 산성기를 나타낸다.)
1. A photoelectric conversion element comprising a laminate structure including a photoconductor having a semiconductor fine particle layer on which a dye is adsorbed, a charge carrier, and a counter electrode on a conductive support,
Wherein at least one species of the dye has a structure represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure 112014006067222-pct00056

(In the formula, represents the Q is aromatic ring. X 1, X 2 represents a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2. R 1, R 2 represents an alkyl group. R, R 'is an alkyl group Or an aromatic group, P 1 represents an atomic group represented by the following formula P11 or P 12 , P 2 represents an atomic group necessary for forming a polymethine dye, provided that P 1 and P 2 are different from each other And W 1 represents the counter ion when necessary to neutralize the charge.
(2)
Figure 112014006067222-pct00057

(In the formula, R 5, R 6, R 10, R 11 is a case of having an acidic group represents an a aromatic ring which if having an aliphatic group, or an acid with a. R 7, R 12 is a sulfur atom or the formula R A represents a. R 3, R 4, R 8 represents a hydrogen atom or a substituent. R 9 is an oxygen atom or a substituent. n21 represents an integer of 0 or more. n22, n31 represents 0 or 1.)
(3)
Figure 112014006067222-pct00058

(R 13 and R 14 in the formula R A represent a cyano group or an acidic group.)
제 1 항에 있어서,
상기 P1 이 하기 식 P11-1 또는 P12-1 인, 광전 변환 소자.
[화학식 4]
Figure 112014006067222-pct00059

(식 중, R3, R4, R6, R8, R9, R11, n21 은 식 P11, P12 와 동일한 의미이다.)
The method according to claim 1,
Wherein P 1 is the following formula P11-1 or P12-1.
[Chemical Formula 4]
Figure 112014006067222-pct00059

(Wherein R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 9 , R 11 and n 21 have the same meanings as in formulas P 11 and P 12)
제 1 항에 있어서,
상기 n22, n31 이 0 인, 광전 변환 소자.
The method according to claim 1,
And n22 and n31 are zero.
제 1 항에 있어서,
상기 P1 이 하기 식 P11-2 또는 P12-2 로 나타내는, 광전 변환 소자.
[화학식 5]
Figure 112014007015136-pct00060

(식 중, R3, R4, R5, R8, R9, R10, n21 은 P11, P12 와 동일한 의미이다.)
The method according to claim 1,
Wherein P 1 is represented by the following formula (P11-2) or (P12-2).
[Chemical Formula 5]
Figure 112014007015136-pct00060

(Wherein R 3 , R 4 , R 5 , R 8 , R 9 , R 10 and n 21 have the same meanings as P 11 and P 12)
제 1 항에 있어서,
상기 n21 이 0 또는 1 인, 광전 변환 소자.
The method according to claim 1,
And n21 is 0 or 1. 2. The photoelectric conversion element according to claim 1,
제 1 항에 있어서,
상기 R9 가 하기 식 R91 또는 R92 로 나타내는, 광전 변환 소자.
[화학식 6]
Figure 112014007015136-pct00061

(식 R92 중, R15 는 수소 원자 혹은 알킬기를 나타낸다.)
The method according to claim 1,
And R 9 is represented by the following formula: R 91 or R 92.
[Chemical Formula 6]
Figure 112014007015136-pct00061

(Wherein R92, R 15 represents a hydrogen atom or an alkyl group.)
제 1 항에 있어서,
상기 R9 가 산소 원자인, 광전 변환 소자.
The method according to claim 1,
And R < 9 > is an oxygen atom.
제 1 항에 있어서,
상기 P2 를 형성하는 원자군이 하기 식 P21 또는 하기 식 P22 로 나타내는, 광전 변환 소자.
[화학식 7]
Figure 112014055391552-pct00062

(식 중, R21, R22, R23 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. Ar1 은 Hammett 칙 (則)에 있어서의 σp 값이 0 이하인 치환기를 갖는 방향 고리기 또는 상기 σp 값이 0 이하인 치환기를 갖는 π 과잉계 복소 고리기를 나타낸다. Ar1 은 직접 또는 메틴 사슬을 개재하여 연결한다. n41 은 0 이상의 정수를 나타낸다.)
The method according to claim 1,
Wherein the group of atoms forming P < 2 > is represented by the following formula (P21) or (P22).
(7)
Figure 112014055391552-pct00062

(Wherein, R 21, R 22, R 23 represents a hydrogen atom or a substituent. Ar 1 is a σp value is aromatic ring group or the σp value having a substituent not more than 0 in the Hammett Chick (則) substituent or less 0 And n41 represents an integer of 0 or more.) In the formula, R < 1 >
제 8 항에 있어서,
상기 Ar1 이 하기 식 RC1, RC2, RC3, 또는 RC4 로 나타내는, 광전 변환 소자.
[화학식 8]
Figure 112014007015136-pct00063

(식 RC1 ∼ RC4 중, Y 는 S, NR24, 또는 C(R25)2 를 나타낸다. R24 는 알킬기를 나타낸다. R25 는 치환기를 나타낸다. A 는 방향 고리를 나타낸다. R26 ∼ R29 는 수소 원자 혹은 치환기를 나타낸다. E 는 S, NR30, O 를 나타낸다. R30 은 알킬기를 나타낸다. D 는 Hammett 칙에 있어서의 σp 치가 0 이하인 치환기를 나타낸다. B 는 방향 고리를 나타낸다. X 는 SRe, ORe, NRe 2 를 나타내고, Re 는 알킬기, 방향족기, 헤테로 고리기를 나타낸다. Rd 는 치환기를 나타낸다. nd 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. * 는 결합손을 나타내고, 식 P21 및 식 P22 에서 봐서, 메틴 사슬을 개재하여 연결해도 되고, 이중 결합이 되어 직접 연결되어도 된다. k 는 정 (正) 의 정수이다.)
9. The method of claim 8,
And Ar 1 is represented by the following formula: R C1 , R C2 , R C3 , or R C4 .
[Chemical Formula 8]
Figure 112014007015136-pct00063

(Wherein R C1 ~ R C4, Y represents a S, NR 24, or C (R 25) 2. R 24 represents an alkyl group. R 25 represents a substituent. A represents an aromatic ring. R 26 ~ R 29 represents a hydrogen atom or a substituent. E represents an S, NR 30, O. R 30 represents an alkyl group. D represents the σp value of the substituent less than or equal to zero in the Hammett law. B represents an aromatic ring. X represents SR e , OR e or NR e 2 , R e represents an alkyl group, an aromatic group or a heterocyclic group, R d represents a substituent, nd represents an integer of 0 to 4, , In the formulas P21 and P22, they may be connected to each other via a methine chain, or they may be double bonds to be directly connected, where k is a positive integer.
제 1 항에 있어서,
상기 식 (1) 로 나타내는 색소에 있어서, 상기 P1 이 전자의 억셉터를 이루고, P2 가 도너를 이루며, 그 색소가 도너·억셉터형의 분자를 구성하고 있는, 광전 변환 소자.
The method according to claim 1,
In the dye represented by the formula (1), P 1 is an electron acceptor, P 2 is a donor, and the dye is a donor / acceptor molecule.
제 1 항에 있어서,
상기 감광체가 하기 식 (I) 로 나타내는 색소를 추가로 갖는, 광전 변환 소자.
Mz(LL1)m1(LL2)m2(X)m3·CI : 식 (I)
[식 (I) 에 있어서, Mz 는 금속 원자를 나타낸다. LL1 은 하기 식 LL1 로 나타내는 2 좌 (座) 의 배위자를 나타낸다. LL2 는 하기 식 LL2 로 나타내는 2 좌 또는 3 좌의 배위자를 나타낸다. X 는 1 좌 또는 2 좌의 배위자를 나타낸다. m1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. m2 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. m3 은 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. CI 는 전하를 중화시키는 데에 카운터 이온이 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.]
[화학식 9]
Figure 112014007015136-pct00064

(식 LL1 에 있어서, R51 및 R52 는 산성기를 나타낸다. R53 및 R54 는 치환기를 나타낸다. R55 및 R56 은 알킬기 또는 방향 고리기를 나타낸다. d1 및 d2 는 0 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. L1 및 L2 는 공액 사슬을 나타낸다. a1 및 a2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. d3 은 0 또는 1 을 나타낸다. b1 및 b2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.)
[화학식 10]
Figure 112014007015136-pct00065

(식 LL2 에 있어서, Za, Zb 및 Zc 는 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 원자군을 나타낸다. c 는 0 또는 1 을 나타낸다. 단, Za, Zb 및 Zc 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.)
The method according to claim 1,
Wherein the photoconductor further has a dye represented by the following formula (I).
Mz (LL 1) m1 (LL 2) m2 (X) m3 · CI: formula (I)
[In the formula (I), Mz represents a metal atom. LL 1 represents a 2-position ligand represented by the following formula LL 1 . LL 2 represents a 2-left or 3-position ligand represented by the following formula LL2. X represents a 1-left or 2-position ligand. m1 represents an integer of 0 to 3; m2 represents an integer of 1 to 3; and m3 represents an integer of 0 to 2. CI represents the counter ion when counter ions are required to neutralize charge.]
[Chemical Formula 9]
Figure 112014007015136-pct00064

(In the formula LL1, R 51 and R 52 each represent an acidic group, R 53 and R 54 each represent a substituent, R 55 and R 56 each represent an alkyl group or an aromatic ring group, and d1 and d2 represent an integer of 0 to 5 . L 1 and L 2 represents a conjugated chain. a1 and a2 represents an integer of 0 to 3. d3 represents 0 or 1. b1 and b2 represents an integer of 0 to 3.)
[Chemical formula 10]
Figure 112014007015136-pct00065

(In formula (LL2), Za, Zb and Zc represent a group of atoms capable of forming a 5 or 6-membered ring, and c represents 0 or 1. provided that at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc Has an acidic group.)
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 광전 변환 소자를 구비하는, 광 전기 화학 전지.A photoelectrochemical cell comprising the photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 11. 하기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는, 색소 화합물.
[화학식 11]
Figure 112014006067222-pct00066

(식 중, Q 는 방향 고리를 나타낸다. X1, X2 는 황 원자, 셀렌 원자, 산소 원자, 또는 CR1R2 를 나타낸다. R1, R2 는 알킬기를 나타낸다. R, R' 는 알킬기 또는 방향족기이다. P1 은 하기 식 P11 또는 하기 식 P12 로 나타내는 원자군을 나타낸다. P2 는 폴리메틴 색소를 형성하는 데에 필요한 원자군을 나타낸다. 단, P1 과 P2 는 상이한 것으로 한다. W1 은 전하를 중화시키는 데에 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.)
[화학식 12]
Figure 112014006067222-pct00067

(식 중, R5, R6, R10, R11 은 지방족기 또는 방향 고리기를 나타낸다. R7, R12 는 황 원자 또는 하기 식 RA 를 나타낸다. R3, R4, R8 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R9 는 산소 원자 또는 치환기를 나타낸다. n21 은 0 이상의 정수를 나타낸다. n22, n31 은 0 또는 1 을 나타낸다.)
[화학식 13]
Figure 112014006067222-pct00068

(식 RA 에 있어서의 R13, R14 는 시아노기 또는 산성기를 나타낸다.)
A dye compound having a structure represented by the following formula (1).
(11)
Figure 112014006067222-pct00066

(In the formula, represents the Q is aromatic ring. X 1, X 2 represents a sulfur atom, a selenium atom, an oxygen atom, or CR 1 R 2. R 1, R 2 represents an alkyl group. R, R 'is an alkyl group Or an aromatic group, P 1 represents an atomic group represented by the following formula P11 or P 12 , P 2 represents an atomic group necessary for forming a polymethine dye, provided that P 1 and P 2 are different from each other And W 1 represents the counter ion when necessary to neutralize the charge.
[Chemical Formula 12]
Figure 112014006067222-pct00067

(In the formula, R 5, R 6, R 10, R 11 represents an aliphatic group or an aromatic ring. R 7, R 12 denotes a sulfur atom or the formula R A. R 3, R 4 , R 8 is hydrogen N21 represents an integer of 0 or more, and n22 and n31 represent 0 or 1.) In the formula, R < 9 > represents an oxygen atom or a substituent.
[Chemical Formula 13]
Figure 112014006067222-pct00068

(R 13 and R 14 in the formula R A represent a cyano group or an acidic group.)
제 8 항에 있어서,
상기 식 P21 또는 P22 가 식 (1)의 모핵과 함께 이루는 구조가 하기 식 (1-1-1), 식 (1-1-2), 식 (1-2-1), 또는 식 (1-2-2) 로 나타내는 구조인, 광전 변환 소자.
Figure 112014055391552-pct00071

(식 중, Q, P1, X1, X2, R, R', W1, Ar1, n41은 상기 식 (1) 또는 P21 과 동일한 의미를 나타낸다. R210, R211, R212, R220, R221 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.)
9. The method of claim 8,
The structure formed by the formula P21 or P22 together with the mother nucleus of the formula (1) is represented by the following formula (1-1-1), formula (1-1-2), formula (1-2-1) 2-2). ≪ / RTI >
Figure 112014055391552-pct00071

(Wherein, Q, P 1, X 1 , X 2, R, R ', W 1, Ar 1, n41 represents the above formula (1) and P21 with the same meaning. R 210, R 211, R 212, R 220 and R 221 represent a hydrogen atom or a substituent.
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