KR20140072860A - Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye used in photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell - Google Patents

Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye used in photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell Download PDF

Info

Publication number
KR20140072860A
KR20140072860A KR1020147001213A KR20147001213A KR20140072860A KR 20140072860 A KR20140072860 A KR 20140072860A KR 1020147001213 A KR1020147001213 A KR 1020147001213A KR 20147001213 A KR20147001213 A KR 20147001213A KR 20140072860 A KR20140072860 A KR 20140072860A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
formula
dye
photoelectric conversion
represented
Prior art date
Application number
KR1020147001213A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101670559B1 (en
Inventor
가츠미 고바야시
다츠야 스스키
유키오 다니
Original Assignee
후지필름 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 후지필름 가부시키가이샤 filed Critical 후지필름 가부시키가이샤
Publication of KR20140072860A publication Critical patent/KR20140072860A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101670559B1 publication Critical patent/KR101670559B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B57/00Other synthetic dyes of known constitution
    • C09B57/10Metal complexes of organic compounds not being dyes in uncomplexed form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B23/00Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes
    • C09B23/10The polymethine chain containing an even number of >CH- groups
    • C09B23/105The polymethine chain containing an even number of >CH- groups two >CH- groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B23/00Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes
    • C09B23/14Styryl dyes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2059Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/341Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/344Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising ruthenium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2027Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
    • H01G9/2031Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

도전성 지지체 상에, 색소가 흡착된 반도체 미립자의 층을 갖는 감광체와, 전하 이동체와, 대극을 배치 형성한 적층 구조를 가지는 광전 변환 소자로서, 상기 색소로서 하기 식 (1) 로 나타내는 금속 착물 색소를 사용하는 광전 변환 소자.
ML1L2X (1)
[식 중, M 은 루테늄, 오스뮴, 철, 레늄, 및 테크네튬에서 선택된 천이 금속을 나타낸다. X 는, NCS-, Cl-, Br-, I-, CN-, NCO-, H2O, 또는 NCN2 - 를 나타낸다. L1 은 특정의 3 자리의 배위자를 나타내고, L2 는 특정의 2 자리의 배위자를 나타낸다.]
1. A photoelectric conversion element having a laminate structure in which a counter electrode is disposed on a photosensitive support having a layer of semiconductor fine particles adsorbed thereon, a charge carrier, and a counter electrode arranged on a conductive support, wherein a metal complex dye represented by the following formula (1) A photoelectric conversion element used.
ML 1 L 2 X (1)
Wherein M represents a transition metal selected from ruthenium, osmium, iron, rhenium, and technetium. X is, NCS -, Cl -, Br -, I -, CN -, NCO - represents a -, H 2 O, NCN or 2. L 1 Represents a specific three-digit ligand, and L < 2 > Represents a specific two-digit ligand.]

Description

광전 변환 소자 및 광 전기 화학 전지, 이들에 사용되는 색소{PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT, PHOTOELECTROCHEMICAL CELL, AND DYE USED IN PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND PHOTOELECTROCHEMICAL CELL}PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT, PHOTOELECTROCHEMICAL CELL, AND DYE USED IN PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND PHOTOELECTROCHEMICAL CELL BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric conversion element,

본 발명은, 광전 변환 소자 및 광 전기 화학 전지, 이들에 사용되는 색소에 관한 것이다.The present invention relates to a photoelectric conversion element and a photoelectrochemical cell, and a dye used for the same.

광전 변환 소자는 각종의 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, 무진장의 클린 에너지를 이용하는 것으로서, 그 본격적인 실용화가 많이 기대되고 있다. 이 중에서도, 실리콘계 태양 전지는 오래 전부터 연구 개발이 진행되어 왔다. 각국의 정책적인 배려도 있어 보급이 진행되고 있다. 그러나, 실리콘은 무기 재료로, 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, solar cells using solar energy of non-refractory nature require no fuel and utilize clean energy of no-excitation, and full-scale practical use of solar cells is expected. Among these, silicon-based solar cells have been undergoing research and 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 로잔느 공과 대학의 Graetzel 등의 연구 성과이다. 그들은, 포러스 산화티탄 박막의 표면에 루테늄 착물로 이루어지는 색소를 고정한 구조를 채용하여, 아모르퍼스 실리콘과 같은 변환 효율을 실현했다. 이로써, 색소 증감형 태양 전지가 일약 세계의 연구자로부터 주목을 모으게 되었다.Therefore, the research of the dye-sensitized solar cell is energetically performed. Particularly, it was the research result of Graetzel et al. They adopted a structure in which a dye made of a ruthenium complex is fixed on the surface of a porous titanium oxide thin film to realize a conversion efficiency similar to that of amorphous silicon. 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. 또한, 그 후도 광전 변환 효율의 향상을 향해서, 루테늄 착물계 증감 색소의 개발이 계속되고 있다 (특허문헌 2, 3 참조).Patent Document 1 describes a dye-sensitized photoelectric conversion element using semiconductor fine particles increased or decreased by a ruthenium complex dye by applying this technique. Further, thereafter, development of a ruthenium complex type sensitizing dye has continued to improve photoelectric conversion efficiency (see Patent Documents 2 and 3).

미국 특허 제5463057호 명세서U.S. Patent No. 5463057 미국 특허공개공보 2010/0258175호U.S. Patent Application Publication No. 2010/0258175 국제 특허공개 제98/50393호 팜플렛International Patent Publication No. 98/50393 pamphlet

상기 특허문헌 2, 3 등의 기술에 의해, 높은 광전 변환 효율의 소자가 제공되어 왔다. 그러나, 본 발명자는, 그린 에너지의 본격적인 공급원으로서 그 일익을 담당하는 것을 확인하고, 그 성능에서 충분하다고는 할 수 없어, 내구성의 향상을 포함하는 한층 더 높은 특성을 발휘하는 광전 변환 소자의 개발을 지향했다.According to the techniques described in Patent Documents 2 and 3, devices with high photoelectric conversion efficiency have been provided. However, the inventor of the present invention has confirmed that it plays an important role as a full-scale supply source of green energy, and can not be said to be sufficient in its performance, so that development of a photoelectric conversion element exhibiting even higher characteristics including improvement in durability Oriented.

상기 본 기술 분야의 현상황을 감안하여, 본 발명은, 고광전 변환 효율 등의 높은 성능을 달성하고, 게다가 장파장 영역의 IPCE (Incident Photon to Current Conversion Efficiency) 및 내구성이 우수한 광전 변환 소자, 광 전기 화학 전지, 및 그것들에 사용되는 색소의 제공을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a photovoltaic device which achieves high performance such as high photoelectric conversion efficiency and has a photovoltaic device with excellent IPCE (Incident Photon to Current Conversion Efficiency) Batteries, and pigments used in them.

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

〔1〕도전성 지지체 상에, 색소가 흡착된 반도체 미립자의 층을 갖는 감광체층과, 전하 이동체층과, 대극 (對極) 을 배치 형성한 적층 구조를 가지는 광전 변환 소자로서, 색소로서 하기 식 (1) 로 나타내는 금속 착물 색소를 사용하는 광전 변환 소자.[1] A photoelectric conversion element having a laminate structure in which a counter electrode is disposed on a conductive support, a photosensitive member layer having a layer of semiconductor fine particles adsorbed thereon, a charge carrier layer, and a counter electrode, 1). ≪ / RTI >

ML1L2X (1)ML 1 L 2 X (1)

[식 중, M 은 루테늄, 오스뮴, 철, 레늄, 및 테크네튬에서 선택된 천이 금속을 나타낸다. X 는, NCS-, Cl-, Br-, I-, CN-, NCO-, 또는 H2O 를 나타낸다. L1 은 하기 식 (L1) 로 나타내는 3 자리의 배위자를 나타내고, L2 는 하기 식 (L2-1) ∼ (L2-5) 중 어느 것으로 나타내는 2 자리의 배위자를 나타낸다.]Wherein M represents a transition metal selected from ruthenium, osmium, iron, rhenium, and technetium. X is, NCS -, Cl -, Br -, I -, CN -, NCO - represents the, or H 2 O. L 1 Represents a three-digit ligand represented by the following formula (L1), and L < 2 > Represents a two-digit ligand represented by any of the following formulas (L2-1) to (L2-5).]

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pct00001
Figure pct00001

[식 (L1) 에 있어서, Za, Zb 및 Zc 는 각각 독립적으로, 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 비금속 원자군을 나타낸다. 단, Za, Zb 및 Zc 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.][In the formula (L1), Za, Zb and Zc each independently represent a group of a nonmetal atom capable of forming a 5 or 6-membered ring. Provided that at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc has an acidic group.

[화학식 2](2)

Figure pct00002
Figure pct00002

[식 중, G1 은 하기 식 (G1-1) ∼ (G1-6) 중 어느 것으로 나타내는 구조를 나타내고, G2 는, 하기 식 (G2-1) ∼ (G2-3) 중 어느 것으로 나타내는 구조를 나타낸다. R 은 치환기를 나타낸다. n1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. n2 는 0 ∼ 5 의 정수를 나타낸다.]Wherein G < 1 > Represents a structure shown by any one of formula (G1-1) ~ (G1-6), G 2 Represents a structure represented by any one of the following formulas (G2-1) to (G2-3). R represents a substituent. n1 represents an integer of 0 to 3; and n2 represents an integer of 0 to 5.]

[화학식 3](3)

Figure pct00003
Figure pct00003

[식 중, R1 ∼ R3 은, 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 헤테로아릴기, 아릴기, COOH, PO(OH)2, PO(OR)(OH), 또는 CO(NHOH) 를 나타낸다. R4 는, 수소 원자, 알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다. 여기서 R 은 알킬기, 헤테로아릴기, 또는 아릴기를 나타낸다. * 는 결합손을 나타낸다.]Wherein R 1 to R 3 (OH) 2 , PO (OR) (OH), or CO (NHOH), each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a heteroaryl group, an aryl group, COOH, PO R 4 Represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group. Wherein R represents an alkyl group, a heteroaryl group, or an aryl group. * Indicates a combined hand.]

〔2〕L2 가 식 (L2-1) 또는 (L2-2) 로 나타내지는〔1〕에 기재된 광전 변환 소자.[2] L 2 The photoelectric conversion element according to [1], wherein the formula (L2-1) or (L2-2) is satisfied.

〔3〕G1 이 (G1-1), (G1-2), 또는 (G1-5) 로 나타내지는〔1〕또는〔2〕에 기재된 광전 변환 소자.[3] G 1 The photoelectric conversion element according to (1) or (2), which is represented by (G1-1), (G1-2) or (G1-5).

〔4〕G2 가 (G2-1) 또는 (G2-2) 로 나타내지는〔1〕∼〔3〕중 어느 한 항에 기재된 광전 변환 소자.[4] G 2 Is a photoelectric conversion element according to any one of [1] to [3], which is represented by (G2-1) or (G2-2).

〔5〕R1 이, 전자 흡인성기가 치환된 알킬기인〔1〕∼〔4〕중 어느 한 항에 기재된 광전 변환 소자.[5] R 1 Is an alkyl group substituted with an electron-withdrawing group, and the photoacid generator is an alkyl group substituted with an electron-withdrawing group.

〔6〕Za, Zb, Zc 가, 각각 독립적으로, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 트리아졸 고리, 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피리다진 고리, 또는 피라진 고리에서 선택되는〔1〕∼〔5〕중 어느 한 항에 기재된 광전 변환 소자.[6] The compound according to [1], wherein Za, Zb and Zc are each independently selected from an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a triazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, To [5].

〔7〕감광체층이 하기 식 (2) 로 나타내는 색소를 추가로 함유하는〔1〕∼〔6〕중 어느 한 항에 기재된 광전 변환 소자.[7] The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [6], wherein the photoconductor layer further contains a dye represented by the following formula (2).

MzL3 m3L4 m4YmY·CI (2)MzL 3 m3 L 4 m4 Y mY · CI (2)

[식 (2) 에 있어서, Mz 는 금속 원자를 나타낸다. L3 은 하기 식 (L3) 으로 나타내는 배위자를 나타낸다. L4 는 하기 식 (L4) 로 나타내는 배위자를 나타낸다. Y 는 1 자리 또는 2 자리의 배위자를 나타낸다. m3 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. m4 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. mY 는 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. CI 는 전하를 중화시키는데 카운터 이온이 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.][In the formula (2), Mz represents a metal atom. L 3 Represents a ligand represented by the following formula (L3). L 4 Represents a ligand represented by the following formula (L4). Y represents a 1-position or 2-position ligand. m3 represents an integer of 0 to 3; and m4 represents an integer of 1 to 3. and mY represents an integer of 0 to 2. CI indicates the counter ion when counter ion is required to neutralize charge.]

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pct00004
Figure pct00004

(식 (L3) 에 있어서, Ac 는 산성기를 나타낸다. Ra 는 치환기를 나타낸다. Rb 는 알킬기 또는 방향 고리기를 나타낸다. e1 및 e2 는, 각각 독립적으로, 0 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. Lc 및 Ld 는 공액 사슬을 나타낸다. e3 은 0 또는 1 을 나타낸다. f 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. g 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.)(In the formula (L3), Ac represents an acidic group, R a Represents a substituent. R b represents an alkyl group or an aromatic ring group. e1 and e2 each independently represent an integer of 0 to 5; L c and L d Represents a conjugated chain. e3 represents 0 or 1; f represents an integer of 0 to 3; and g represents an integer of 0 to 3.)

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pct00005
Figure pct00005

(식 (L4) 에 있어서, Zd, Ze 및 Zf 는, 각각 독립적으로, 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 원자군을 나타낸다. h 는 0 또는 1 을 나타낸다. 단, Zd, Ze 및 Zf 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.)Z represents a group of atoms capable of forming a 5 or 6-membered ring, and Z represents 0 or 1. Zd, Ze and Zf each independently represents a group of atoms capable of forming a 5- or 6-membered ring, And at least one of the forming rings has an acidic group.

〔8〕〔1〕∼〔7〕중 어느 한 항에 기재된 광전 변환 소자를 사용한 광 전기 화학 전지.[8] A photoelectrochemical cell using the photoelectric conversion element according to any one of [1] to [7].

〔9〕하기 일반식 (1) 로 나타내는 색소.[9] A coloring matter represented by the following general formula (1).

ML1L2X (1)ML 1 L 2 X (1)

[식 중, M 은 루테늄, 오스뮴, 철, 레늄, 및 테크네튬에서 선택된 천이 금속을 나타낸다. X 는, NCS-, Cl-, Br-, I-, CN-, NCO-, 또는 H2O 를 나타낸다. L1 은 하기 식 (L1) 로 나타내는 3 자리의 배위자를 나타내고, L2 는 하기 식 (L2-1) ∼ (L2-5) 중 어느 것으로 나타내는 2 자리의 배위자를 나타낸다.Wherein M represents a transition metal selected from ruthenium, osmium, iron, rhenium, and technetium. X is, NCS -, Cl -, Br -, I -, CN -, NCO - represents the, or H 2 O. L 1 Represents a three-digit ligand represented by the following formula (L1), and L < 2 > Represents a two-digit ligand represented by any of the following formulas (L2-1) to (L2-5).

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure pct00006
Figure pct00006

식 (L1) 에 있어서, Za, Zb 및 Zc 는 각각 독립적으로, 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 비금속 원자군을 나타낸다. 단, Za, Zb 및 Zc 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.In the formula (L1), Za, Zb and Zc each independently represent a group of a nonmetal atom capable of forming a 5 or 6-membered ring. Provided that at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc has an acidic group.

[화학식 7](7)

Figure pct00007
Figure pct00007

식 중, G1 은 하기 식 (G1-1) ∼ (G1-6) 중 어느 것으로 나타내는 구조를 나타내고, G2 는, 하기 식 (G2-1) ∼ (G2-3) 중 어느 것으로 나타내는 구조를 나타낸다.In the formula, G 1 Represents a structure shown by any one of formula (G1-1) ~ (G1-6), G 2 Represents a structure represented by any one of the following formulas (G2-1) to (G2-3).

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure pct00008
Figure pct00008

식 중, R1 ∼ R3 은, 수소 원자, 알킬기, 헤테로아릴기, 아릴기, COOH, PO(OH)2, PO(OR)(OH), 또는 CO(NHOH) 를 나타낸다. R4 는, 수소 원자, 알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다. 여기서 R 은 알킬기, 헤테로아릴기, 또는 아릴기를 나타낸다. * 는 결합손을 나타낸다.]In the formulas, R 1 to R 3 Represents a hydrogen atom, an alkyl group, a heteroaryl group, an aryl group, COOH, PO (OH) 2 , PO (OR) (OH), or CO (NHOH). R 4 Represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group. Wherein R represents an alkyl group, a heteroaryl group, or an aryl group. * Indicates a combined hand.]

본 발명의 색소를 사용한 광전 변환 소자 및 광 전기 화학 전지는, 고광전 변환 효율 등의 높은 성능을 발휘하고, 게다가 장파장 영역의 IPCE 가 높고, 내구성이 우수하다.The photoelectric conversion element and the photoelectrochemical cell using the dye of the present invention exhibit high performance such as high photoelectric conversion efficiency and have high IPCE in the long wavelength region and excellent durability.

본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 하기의 기재로부터 보다 분명해질 것이다.These and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description.

도 1 은, 본 발명의 광전 변환 소자의 일 실시양태에 대해 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 는, 실시예 1 에서 제작한 색소 증감형 태양 전지를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3 은, 실시예 2 에서 제작한 색소 증감형 태양 전지를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 4 는, 실시예 3 에서 제조한 색소 증감형 태양 전지에 대해, 도 1 에 나타내는 광전 변환 소자의 변형예를 그 확대 부분 (원) 에 있어서 모식적으로 나타낸 단면도이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a photoelectric conversion element according to the present invention.
Fig. 2 is a cross-sectional view schematically showing the dye-sensitized solar cell produced in Example 1. Fig.
3 is a cross-sectional view schematically showing a dye-sensitized solar cell produced in Example 2. Fig.
Fig. 4 is a cross-sectional view schematically showing a modified example of the photoelectric conversion element shown in Fig. 1 in an enlarged portion (circle) of the dye sensitized solar cell manufactured in Example 3. Fig.

본 발명의 금속 착물 색소는, 중심 금속에 대해 질소를 포함하는 3 자리의 배위자가 배위된 구조를 가지며, 이로써, 광전 변환 소자에 있어서, 800 nm 초과라는 장파장 영역에서도 높은 IPCE 를 발휘하여, 고광전 변환 효율을 실현하고, 또한 높은 내구성을 실현했다.The metal complex coloring matter of the present invention has a structure in which a three-dimensional ligand containing nitrogen is coordinated to the center metal. Thus, in the photoelectric conversion element, a high IPCE is exhibited even in a long wavelength region exceeding 800 nm, Conversion efficiency is realized, and high durability is achieved.

이 이유는 미해명된 점을 포함하지만, 추정을 포함하여 하기와 같이 설명할 수 있다. 요컨대 질소를 포함하는 2 자리의 배위자 상의 치환기의 종류와 치환 위치는, 질소를 포함하는 3 자리의 배위자를 개재하여 반도체 미립자에 흡착된 상태의 색소에 미치는 전자적 효과와 입체적 효과가 각각 상이하지만, 치환 위치가, (1) 전자 주입의 관점과 (2) 반도체 미립자에 주입된 전자의 재결합의 관점, 및 (3) 수분자의 접근에 의한 색소의 해리 억제 (내구성 향상) 의 관점에서, 바람직한 영향을 준 것이라고 생각된다. 그 결과, 고광전 변환 효율과 내구성 향상의 양립을 실현했다고 생각된다. 이하에 본 발명에 대해 그 바람직한 실시양태에 기초하여, 상세하게 설명한다.This reason includes the unresolved points, but it can be explained as follows including the estimation. The types and substitution positions of the substituents on the two-digit ligands including nitrogen are different from each other in the electronic effect and the stereoscopic effect on the dye adsorbed to the semiconductor fine particles via the three-position ligand including nitrogen, The position has a desirable effect in terms of (1) the viewpoint of electron injection, (2) the recombination of electrons injected into the semiconductor fine particles, and (3) the dissociation inhibition . As a result, it is considered that both the high photoelectric conversion efficiency and the improvement in durability are realized. Hereinafter, the present invention will be described in detail on the basis of preferred embodiments thereof.

[소자의 구조][Device Structure]

본 발명의 색소를 사용할 수 있는 광전 변환 소자의 바람직한 일 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 반도체 미립자 (22) 와 색소 (21) 를 가지고 있고, 색소 (21) 는 그 적어도 일부에 있어서 반도체 미립자 (22) 에 흡착되어 있다 (색소는 흡착 평형 상태로 되어 있고, 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 using the dye of the present invention will be described with reference to the drawings. 1, the photoelectric conversion element 10 includes an electrically conductive substrate 1, a photoconductor layer 2, a charge carrier layer 3, and a counter electrode (not shown) arranged in this order on the electrically conductive substrate 1 4). The light receiving electrode 5 is constituted by the conductive support 1 and the photosensitive layer 2. The photoconductor layer 2 includes semiconductor fine particles 22 and a dye 21 and the dye 21 is adsorbed to the semiconductor fine particles 22 at least in part thereof (the dye is in an adsorption equilibrium state, It 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 여기 (勵起) 한다. 여기 색소는 에너지가 높은 전자를 가지고 있다. 그래서 이 전자가 색소 (21) 로부터 반도체 미립자 (22) 의 전도대에 넘겨지고, 또한 확산에 의해 도전성 지지체 (1) 에 도달한다. 이 때 색소 (21) 의 분자는 산화체로 되어 있다. 여기되어 산화된 색소는 전해질 중의 환원제 (예를 들어, I-) 로부터 전자를 받아들여, 기저 상태의 색소로 되돌아감으로써, 광 전기 화학 전지로서 작용한다. 이 때, 수광 전극 (5) 은 이 전지의 부극으로서 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 transferred 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. The oxidized dye absorbs electrons from a reducing agent (for example, I < - >) in the electrolyte and returns to the base dye, thereby acting as a photoelectrochemical cell. At this time, the light-receiving electrode 5 acts as a negative electrode of the battery.

본 실시형태의 광전 변환 소자는, 도전성 지지체 상에 후술하는 색소가 흡착된 반도체 미립자의 층을 갖는 감광체층을 갖는다. 이 때 색소에 있어서 일부 전해질 중에 해리된 것 등이 있어도 된다. 감광체층은 목적에 따라 설계되어, 단층 구성이거나 다층 구성이어도 된다. 본 실시형태의 광전 변환 소자의 감광체층에는, 특정 색소가 흡착된 반도체 미립자를 함유하는 점에서, 감도가 높아, 광 전기 화학 전지로서 사용하는 경우에, 높은 광전 변환 효율을 얻을 수 있다.The photoelectric conversion element of this embodiment has a photoconductor layer having a layer of semiconductor fine particles on which a dye described below is adsorbed on a conductive support. In this case, the dye may be dissociated in some electrolytes. The photoconductor layer is designed according to purposes, and may be a single layer structure or a multilayer structure. The photoconductor layer of the photoelectric conversion element of the present embodiment contains high-sensitivity semiconductors in which specific dye is adsorbed, and thus high photoelectric conversion efficiency can be obtained when the photoconductor layer is used as a photoelectrochemical cell.

또한, 광전 변환 소자의 상하는 특별히 지정하지 않아도 되지만, 본 명세서에 있어서, 도시한 것에 기초하여 말하면, 대극 (4) 의 측을 상부 (천부 (天部)) 의 방향으로 하고, 수광측이 되는 지지체 (1) 의 측을 하부 (저부) 의 방향으로 한다.In this specification, based on what is shown in the specification, the side of the counter electrode 4 is referred to as the top (top) direction, and the side of the counter electrode 4, which is the light receiving side, (1) is set to the lower (bottom) direction.

[식 (1) 로 나타내는 색소][Coloring matter represented by formula (1)] [

본 발명의 색소는 하기 식 (1) 로 나타낸다.The dye of the present invention is represented by the following formula (1).

ML1L2X (1)ML 1 L 2 X (1)

* M* M

식 중, M 은 루테늄, 오스뮴, 철, 레늄, 및 테크네튬에서 선택된 천이 금속을 나타낸다. 그 중에서도, 루테늄이 바람직하다.Wherein M represents a transition metal selected from ruthenium, osmium, iron, rhenium, and technetium. Among them, ruthenium is preferable.

* X* X

X 는, NCS-, Cl-, Br-, I-, CN-, NCO-, 또는 H2O 를 나타낸다.X is, NCS -, Cl -, Br -, I -, CN -, NCO - represents the, or H 2 O.

* L1 * L 1

L1 은 하기 식 (L1) 로 나타낸다.L 1 Is expressed by the following formula (L1).

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure pct00009
Figure pct00009

식 (L1) 에 있어서, Za, Zb 및 Zc 는 각각 독립적으로, 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 비금속 원자군을 나타낸다. 단, Za, Zb 및 Zc 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.In the formula (L1), Za, Zb and Zc each independently represent a group of a nonmetal atom capable of forming a 5 or 6-membered ring. Provided that at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc has an acidic group.

·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 있거나 무치환이어도 되고, 단고리거나 축고리되어 있어도 된다. Za, Zb 및 Zc 는 탄소 원자, 수소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 인 원자 및 할로겐 원자 중 적어도 1 개로 구성되는 것이 바람직하고, 방향족 고리를 형성하는 것이 보다 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, or may be monocyclic or pendant. Za, Zb and Zc are preferably composed of at least one of a carbon atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom and a halogen atom, and more 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.

·산성기· Acidic group

본 발명에 있어서 산성기란, 해리성의 프로톤을 갖는 치환기이며, 예를 들어, 카르복시기, 포스포닐기, 포스포릴기, 술포기, 붕산기 등, 혹은 이들 중 어느 것을 갖는 기를 들 수 있고, 바람직하게는 카르복시기 혹은 이것을 갖는 기이다. 또 산성기는 프로톤을 방출하여 해리된 형태를 취하고 있어도 되고, 염이어도 된다. 염이 될 때 카운터 이온으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 하기 식 (2) 의 카운터 이온 CI 에 있어서의 정 (正) 의 이온의 예를 들 수 있다. 산성기란, 연결기를 개재하여 결합한 기여도 되고, 예를 들어, 카르복시비닐렌기, 디카르복시비닐렌기, 시아노카르복시비닐렌기, 카르복시페닐기 등을 바람직한 것으로서 들 수 있다. 또한, 여기서 예시한 산성기 및 그 바람직한 범위를 산성기 Ac 라고 하는 경우가 있다. 또한, 상기 서술한 바와 같이, 산성기 Ac 는 산성을 나타내는 기를 갖는 기이면 되고, 바꾸어 말하면, 산성을 나타내는 기는 소정의 연결기를 개재하여 도입되어 있어도 된다.In the present invention, the acidic group is a substituent group having a dissociative proton, and examples thereof include a carboxyl group, a phosphonyl group, a phosphoryl group, a sulfo group, a boric acid group, and the like, Carboxy group or a group having the same. The acidic group may be in a form dissociated by releasing a proton, or may be a salt. The counter ion is not particularly limited when it becomes a salt, and examples thereof include a positive ion in the counter ion CI of the following formula (2). The acidic groups may be bonded to each other via a linking group. For example, a carboxyvinylene group, a dicarboxyvinylene group, a cyanocarboxyvinylene group, or a carboxyphenyl group may be preferably used. In addition, the examples of the acid group and the preferred range thereof are sometimes referred to as acid group Ac. Further, as described above, the acid group Ac may be a group having a group showing acidity, in other words, a group showing acidity may be introduced via a predetermined linking group.

Za, Zb 및 Zc 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개가 갖는 산성기로서는, COOH, PO(OH)2, PO(OR)(OH), 또는 CO(NHOH) 가 바람직하고, 더욱 바람직하게는, COOH, PO(OH)2, 또는 PO(OR)(OH) 이며, 특히 바람직하게는, COOH 이다. 여기서 R 은 알킬기, 헤테로아릴기, 또는 아릴기를 나타낸다.The acid group of at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc is preferably COOH, PO (OH) 2 , PO (OR) (OH), or CO (NHOH) PO (OH) 2 , or PO (OR) (OH), particularly preferably COOH. Wherein R represents an alkyl group, a heteroaryl group, or an aryl group.

* L2 * L 2

L2 는, 식 (L2-1), (L2-2), (L2-3), (L2-4), 또는 (L2-5) 로 나타낸다. 식 (L2-1) ∼ (L2-5) 중, 바람직하게는, 식 (L2-1), (L2-2), (L2-4), 또는 (L2-5) 이며, 더욱 바람직하게는, 식 (L2-1), 또는 (L2-2) 이며, 특히 바람직하게는, 식 (L2-1) 이다.L 2 (L2-1), (L2-2), (L2-3), (L2-4), or (L2-5). Among the formulas (L2-1) to (L2-5), preferably, the formula (L2-1), (L2-2), (L2-4), or (L2-5) Is the formula (L2-1) or (L2-2), and particularly preferably the formula (L2-1).

[화학식 10][Chemical formula 10]

Figure pct00010
Figure pct00010

·G1· G1

G1 은 하기 식 (G1-1) ∼ (G1-6) 으로 나타내는 구조를 나타낸다. (G1-1) ∼ (G1-6) 중, 바람직하게는, (G1-1), (G1-2), (G1-3), (G1-5), 또는 (G1-6) 이며, 더욱 바람직하게는, (G1-1), (G1-2), (G1-5), 또는 (G1-6) 이며, 특히 바람직하게는, (G1-1), (G1-2) 또는 (G1-5) 이다.G1 represents a structure represented by the following formulas (G1-1) to (G1-6). (G1-1), (G1-2), (G1-3), (G1-5) or (G1-6) out of the groups (G1-1) to (G1-6) (G1-1), (G1-2), (G1-5) or (G1-6), and particularly preferably, (G1-1) 5).

·G2· G2

G2 는, 하기 식 (G2-1) ∼ (G2-3) 으로 나타내는 구조를 나타낸다. (G2-1) ∼ (G2-3) 중, 바람직하게는, (G2-1) 또는 (G2-2) 이며, 더욱 바람직하게는, (G2-2) 이다.G2 represents a structure represented by the following formulas (G2-1) to (G2-3). Among (G2-1) to (G2-3), preferably (G2-1) or (G2-2), and more preferably (G2-2).

·R, n1, n2R, n1, n2

식 (L2-1) ∼ (L2-5) 에 있어서, R 은 치환기를 나타내고, 그 바람직한 것은 후기 치환기 T 의 예를 들 수 있다. n1 은 0 ∼ 3 의 정수이며, n2 는 0 ∼ 5 의 정수이다.In the formulas (L2-1) to (L2-5), R represents a substituent, and preferred examples thereof include an example of a late substituent T. n1 is an integer of 0 to 3, and n2 is an integer of 0 to 5.

[화학식 11](11)

Figure pct00011
Figure pct00011

·R1 ∼ R3 R 1 to R 3

R1, R2, R3 은, 수소 원자, 알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6), 헤테로아릴기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 6), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12), COOH, PO(OH)2, PO(OR)(OH), 또는 CO(NHOH) 를 나타낸다. 여기서 R 은 알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6), 헤테로아릴기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 6), 또는 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12) 를 나타낸다.R 1 , R 2 , R 3 (Preferably having 1 to 6 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 12 carbon atoms), COOH, PO (OH) 2 , PO (OR) (OH), or CO (NHOH). R represents an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a heteroaryl group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), or an aryl group (preferably having 6 to 12 carbon atoms).

R1 ∼ R3 으로서 바람직하게는, 수소 원자 또는 알킬기이며, 특히 바람직하게는, 전자 흡인성기 (예를 들어 할로겐 원자, 특히 바람직하게는 불소 원자) 가 치환된 알킬기이다.R 1 to R 3 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and particularly preferably an alkyl group substituted with an electron-withdrawing group (for example, a halogen atom, particularly preferably a fluorine atom).

R4 는, 수소 원자, 알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6), 또는 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12) 이다. 바람직하게는, 알킬기 또는 아릴기이며, 특히 바람직하게는, 알킬기이다.R 4 Is preferably a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), or an aryl group (preferably having 6 to 12 carbon atoms). Preferably an alkyl group or an aryl group, and particularly preferably an alkyl group.

식 (1) 로 나타내는 색소는, 에탄올 용액에 있어서의 극대 흡수 파장이, 바람직하게는 500 ∼ 700 nm 의 범위이며, 보다 바람직하게는 550 ∼ 650 nm 의 범위이다.The dye represented by the formula (1) has a maximum absorption wavelength in the ethanol solution, preferably in the range of 500 to 700 nm, more preferably in the range of 550 to 650 nm.

이하에 본 발명의 식 (1) 로 나타내는 색소의 바람직한 구체예를 나타내지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다.Specific preferred examples of the dye represented by formula (1) of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.

[화학식 12][Chemical Formula 12]

Figure pct00012
Figure pct00012

[화학식 13][Chemical Formula 13]

Figure pct00013
Figure pct00013

[화학식 14][Chemical Formula 14]

Figure pct00014
Figure pct00014

(식 (2) 의 화합물로 이루어지는 색소)(A coloring matter comprising the compound of formula (2)

본 발명의 광전 변환 소자 및 광 전기 화학 전지에 있어서는, 또 다른 금속 착물 색소와 병용하는 것이 바람직하다. 다른 금속 착물 색소와 병용함으로써, 서로의 흡착 상태를 제어하여, 각각 보다 높은 변환 효율이나 내구성을 달성할 수 있다. 이 경우 상기 2 종의 증감 색소에 의해 증감된 반도체 미립자를 함유하는 감광체층을, 각각 다른 층으로 할 수도 있다.In the photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell of the present invention, it is preferable to use it in combination with another metal complex coloring matter. By using the dyes in combination with other metal complex dyes, the adsorption states of the dyes can be controlled to achieve higher conversion efficiency and durability. In this case, the photoconductor layer containing semiconductor fine particles sensitized by the two types of sensitizing dyes may be different layers.

다른 금속 착물 색소로서는, 하기 식 (2) 로 나타내는 색소인 것이 바람직하다.The other metal complex coloring matter is preferably a coloring matter represented by the following formula (2).

MzL3 m3L4 m4YmY·CI (2)MzL 3 m3 L 4 m4 Y mY · CI (2)

·금속 원자 MzMetal atom Mz

Mz 는 식 (1) 에 있어서의 M 과 동의이다.Mz agrees with M in equation (1).

* L3 (식 (L3))* L 3 (Formula (L3))

L3 은 하기 식 (L3) 으로 나타내는 2 자리의 배위자를 나타낸다.L 3 Represents a two-digit ligand represented by the following formula (L3).

[화학식 15][Chemical Formula 15]

Figure pct00015
Figure pct00015

·m3· M3

m3 은 0 ∼ 3 의 정수이며, 1 ∼ 3 인 것이 바람직하고, 1 인 것이 보다 바람직하다. m3 이 2 이상 일 때, L3 은 동일하거나 상이해도 된다.m3 is an integer of 0 to 3, preferably 1 to 3, more preferably 1. When m3 is 2 or more, L < 3 > May be the same or different.

·AcAc

Ac 는 각각 독립적으로 산성기를 나타낸다. Ac 의 바람직한 것은 식 (1) 에서 정의한 것과 동의이다. Ac 는 피리딘 고리 상 혹은 그 치환기의 어느 원자로 치환해도 된다.Ac each independently represents an acidic group. Preferred of Ac is the same as defined in formula (1). Ac may be substituted on the pyridine ring or any substituent thereof.

·Ra R a

Ra 는 각각 독립적으로 치환기를 나타내고, 바람직하게는 치환기 T 의 예를 들 수 있다. 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로 고리기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 아실기, 술폰아미드기, 아실옥시기, 카르바모일기, 아실아미노기, 시아노기 또는 할로겐 원자이며, 보다 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 헤테로 고리기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 아실아미노기 또는 할로겐 원자이며, 특히 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기 또는 아실아미노기이다.R a Each independently represents a substituent, and examples of the substituent T are preferably exemplified. 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 amino group, an acyl group, a sulfonamide group, 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.

·Rb R b

Rb 는, 알킬기 또는 방향 고리기를 나타낸다. 방향 고리기로서는, 바람직하게는 탄소 원자수 6 ∼ 30 의 방향 고리기, 예를 들어, 페닐, 치환 페닐, 나프틸, 치환 나프틸 등이다. 복소 고리 (헤테로 고리) 기로서는, 바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 30 의 헤테로 고리기, 예를 들어, 2-티에닐, 2-피롤릴, 2-이미다졸릴, 1-이미다졸릴, 4-피리딜, 3-인돌릴 및 이들을 2 개 이상 조합한 것이다. 바람직하게는 1 ∼ 3 개의 전자 공여기를 갖는 헤테로 고리기이며, 보다 바람직하게는 티에닐 및 티에닐이 2 개 이상 연결된 것을 들 수 있다. 그 전자 공여기는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 아실아미노기 또는 하이드록시기인 것이 바람직하고, 알킬기, 알콕시기, 아미노기 또는 하이드록시기인 것이 보다 바람직하고, 알킬기인 것이 특히 바람직하다.R b Represents an alkyl group or aromatic ring group. The aromatic ring group is preferably an aromatic ring group having 6 to 30 carbon atoms, such as 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, and combinations of two or more thereof. Preferably a heterocyclic group having 1 to 3 electron hole groups, and more preferably two or more thienyl and thienyl groups. 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 or a hydroxy group, more preferably an alkyl group, an alkoxy group, an amino group or a hydroxy group, Is particularly preferable.

·e1, e2· E1, e2

e1, e2 는, 각각 독립적으로 0 ∼ 5 의 정수이지만, 0 ∼ 3 의 정수가 바람직하고, 0 ∼ 2 의 정수가 보다 바람직하다.e1 and e2 each independently represent an integer of 0 to 5, preferably an integer of 0 to 3, and more preferably an integer of 0 to 2.

·Lc 및 Ld · L c and L d

Lc 및 Ld 는 각각 독립적으로 공액 사슬을 나타내고, 예를 들어, 아릴렌기, 헤테로아릴렌기, 에테닐렌기 및 에티닐렌기 중 적어도 1 개로 이루어지는 공액 사슬을 들 수 있다. 에테닐렌기나 에티닐렌기 등은, 무치환이거나 치환되어 있어도 된다. 에테닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 그 치환기는 알킬기인 것이 바람직하고, 메틸인 것이 보다 바람직하다. Lc 및 Ld 는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 2 ∼ 6 개의 공액 사슬인 것이 바람직하고, 티오펜디일, 에테닐렌, 부타디에닐렌, 에티닐렌, 부타디이닐렌, 메틸에테닐렌 또는 디메틸에테닐렌이 보다 바람직하고, 에테닐렌 또는 부타디에닐렌이 특히 바람직하고, 에테닐렌이 가장 바람직하다. Lc 와 Ld 는 동일하거나 상이해도 되지만, 동일한 것이 바람직하다. 또한, 공액 사슬이 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 경우, 각 이중 결합은 E 형이거나 Z 형이어도 되고, 이들의 혼합물이어도 된다.L c and L d Each independently represents a conjugated chain, and includes, for example, a conjugated chain composed of at least one of an arylene group, a heteroarylene group, an ethenylene group and an ethynylene group. The ethenylene group, ethynylene group and the like may be unsubstituted or substituted. When the ethenylene group has a substituent, the substituent is preferably an alkyl group, more preferably methyl. L c and L d Are preferably each independently a conjugated chain having 2 to 6 carbon atoms and more preferably thiophenediyl, ethenylene, butadienylene, ethynylene, butadienylene, methylethenylene or dimethylethenylene, , Ethenylene or butadienylene is particularly preferable, and ethenylene is most preferable. L c And L d May be the same or different, but are preferably the same. When the conjugated chain contains a carbon-carbon double bond, each double bond may be E-type, Z-type, or a mixture thereof.

·e3· E3

e3 은 0 또는 1 이다. 특히, e3 이 0 일 때 식 중 우측의 f 는 1 또는 2 인 것이 바람직하고, e3 이 1 일 때 우측의 f 는 0 또는 1 인 것이 바람직하다. f 의 총합은 0 ∼ 2 의 정수인 것이 바람직하다.e3 is 0 or 1; In particular, when e3 is 0, f on the right side of the formula is preferably 1 or 2, and when e3 is 1, f on the right side is preferably 0 or 1. The sum of f is preferably an integer of 0 to 2.

·g· G

g 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, 0 ∼ 2 의 정수인 것이 바람직하다.g each independently represent an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2.

·f· F

f 는 각각 독립적으로 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. f 의 합이 1 이상이고, 배위자 L3 이 산성기를 적어도 1 개 가질 때는, 식 (2) 중의 m3 은 2 또는 3 인 것이 바람직하고, 2 인 것이 보다 바람직하다. f 가 2 이상일 때 Ac 는 동일하거나 상이해도 된다. 식 중 좌측의 f 는 0 또는 1 인 것이 바람직하고, 우측의 f 는 0 ∼ 2 의 정수인 것이 바람직하다.f each independently represent an integer of 0 to 3; f is at least 1, and the ligand L 3 When at least one of the acid groups is present, m3 in the formula (2) is preferably 2 or 3, more preferably 2. When f is 2 or more, Ac may be the same or different. It is preferable that f on the left side of the equation is 0 or 1, and f on the right side is preferably an integer of 0 to 2.

식 (2) 에 있어서의 배위자 L3 은, 하기 일반식 (L3-1), (L3-2) 또는 (L3-3) 으로 나타내는 것이 바람직하다.The ligand L 3 in the formula (2) Is preferably represented by the following general formula (L3-1), (L3-2) or (L3-3).

[화학식 16][Chemical Formula 16]

Figure pct00016
Figure pct00016

식 중, Ac, Ra, f, g 및 e3 은 일반식 (L3) 에 있어서의 것과 동의이다. 단, N 위치로 치환하는 Ra 는 수소 원자여도 된다. e4 는 0 ∼ 4 의 정수이다.Ac, Ra, f, g and e3 are as defined in formula (L3). However, Ra substituted by the N position may be a hydrogen atom. e4 is an integer of 0 to 4;

* L4 (식 (L4))* L 4 (Formula (L4))

L4 는 하기 식 (L4) 로 나타내는 2 자리 또는 3 자리의 배위자를 나타낸다.L 4 Represents a two-digit or three-digit ligand represented by the following formula (L4).

[화학식 17][Chemical Formula 17]

Figure pct00017
Figure pct00017

식 (L4) 에 있어서, Zd, Ze 및 Zf 는 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 원자군을 나타낸다. h 는 0 또는 1 을 나타낸다. 단, Zd, Ze 및 Zf 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.In the formula (L4), Zd, Ze and Zf represent a group of atoms capable of forming a 5 or 6-membered ring. h represents 0 or 1. Provided that at least one of the rings formed by Zd, Ze and Zf has an acidic group.

·m4· M4

m4 는 1 ∼ 3 의 정수이며, 1 ∼ 2 인 것이 바람직하다. m4 가 2 이상일 때 L4 는 동일하거나 상이해도 된다.m4 is an integer of 1 to 3, preferably 1 to 2. When m4 is 2 or more, L < 4 > may be the same or different.

·Zd, Ze, Zf· Zd, Ze, Zf

Zd, Ze 및 Zf 는 식 (1) 의 Za, Zb, Zc 와 동의이다.Zd, Ze and Zf are synonymous with Za, Zb and Zc in the formula (1).

·h· H

h 는 0 또는 1 을 나타낸다. h 는 0 인 것이 바람직하고, L4 는 2 자리 배위자인 것이 바람직하다.h represents 0 or 1. h is preferably 0, and L < 4 > Is preferably a two-digit ligand.

배위자 L4 는, 하기 식 (L4-1) ∼ (L4-8) 중 어느 것에 의해 나타내는 것이 바람직하고, 식 (L4-1), (L4-2), (L4-4), 또는 (L4-6) 에 의해 나타내는 것이 보다 바람직하고, 식 (L4-1) 또는 (L4-2) 에 의해 나타내는 것이 특히 바람직하고, 식 (L4-1) 에 의해 나타내는 것이 특히 바람직하다.Ligand L 4 Is preferably represented by any one of the following formulas (L4-1) to (L4-8), and is preferably represented by any one of the formulas (L4-1), (L4-2), (L4-4) , More preferably represented by the formula (L4-1) or (L4-2), and particularly preferably represented by the formula (L4-1).

[화학식 18][Chemical Formula 18]

Figure pct00018
Figure pct00018

식 중, Ac 는 각각 독립적으로 산성기 또는 그 염을 나타낸다. Ac 는, 전술한 산성기 Ac 로서 예시한 것이 바람직하다.In the formulas, each Ac independently represents an acidic group or a salt thereof. Ac is preferably exemplified as the above-mentioned acid group Ac.

식 중, Ra 는 식 (1) 에 있어서의 것과 동의이다. 단, N 위치로 치환되는 Ra 는 수소 원자여도 된다.Wherein R < a > is the same as that in the formula (1). However, R < a > substituted at the N position may be a hydrogen atom.

i 는 각각 독립적으로 0 이상 치환 가능한 탄소의 위치의 수 (정수) 를 나타낸다. 또한 치환 가능 수는 식의 번호 옆에 ( ) 로 표시했다. Ra 는 서로 연결되거나, 혹은 축고리되어 고리를 형성하고 있어도 된다.i independently represents the number (integer) of positions of carbon atoms which can be substituted with 0 or more. The number of replaceable units is indicated by () next to the number of the formula. R a May be connected to each other, or they may be axially connected to form a loop.

또한, 상기 식 L4-1 ∼ L4-8 에서는, 치환기 Ra 를 소정의 방향 고리에 결합손을 연장하여 나타내고 있지만, 그 방향 고리에 치환된 것에 한정되지 않는다. 요컨대, 예를 들어, 식 L4-1 에서는, 좌측의 피리딘 고리에 Ac, Ra 가 치환된 형태로 되어 있지만, 이들이 우측의 피리딘 고리에 치환된 형태여도 된다.In the above formulas L4-1 to L4-8, the substituent R < a > is shown extending to the ring in a predetermined direction. However, the ring is not limited to those substituted in the ring. In short, for example, in the formula L4-1, Ac, R a May be replaced with a pyridine ring on the right side.

* 배위자 Y* Ligand Y

식 (2) 중, Y 는 1 자리 또는 2 자리의 배위자를 나타낸다. mY 는 배위자 Y 의 수를 나타낸다. mY 는 0 ∼ 2 의 정수를 나타내고, mY 는 바람직하게는 1 또는 2 이다. Y 가 1 자리 배위자일 때, mY 는 2 인 것이 바람직하고, Y 가 2 자리 배위자일 때, mY 는 1 인 것이 바람직하다. mY 가 2 이상일 때, Y 는 동일하거나 상이해도 되고, Y 끼리가 연결되어 있어도 된다.In the formula (2), Y represents a 1-digit or 2-digit ligand. and m Y represents the number of ligands Y. mY represents an integer of 0 to 2, and mY is preferably 1 or 2. When Y is a 1-position ligand, mY is preferably 2, and when Y is a 2-position ligand, mY is preferably 1. When mY is 2 or more, Ys may be the same or different, and Ys may be connected to each other.

배위자 Y 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 배위자이다. 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 배위자이며, 특히 바람직하게는 디티오카르바메이트기, 티오시아네이트기, 이소티오시아네이트기, 시아네이트기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군에서 선택된 기로 배위하는 배위자, 혹은 할로겐 원자 또는 1,3-디케톤으로 이루어지는 배위자이며, 가장 바람직하게는, 디티오카르바메이트기, 티오시아네이트기 및 이소티오시아네이트기로 이루어지는 군에서 선택된 기로 배위하는 배위자, 혹은 1,3-디케톤으로 이루어지는 배위자이다. 또한 배위자 Y 가 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알킬렌기 등을 포함하는 경우, 그것들은 직사슬형이거나 분기형이어도 되고, 치환되어 있거나 무치환이어도 된다. 또 아릴기, 헤테로 고리기, 시클로알킬기 등을 포함하는 경우, 그것들은 치환되어 있거나 무치환이어도 되고, 단고리거나 축고리되어 있어도 된다.The ligand Y 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, Is a ligand composed of urea. More preferably a group selected from the group consisting of 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, and particularly preferably a ligand composed of a dithiocarbamate group, a thiocyanate group, an isothiocyanate group, a cyanate group and an isocyanate group And a ligand composed of a halogen atom or a 1,3-diketone, and most preferably a group selected from the group consisting of a dithiocarbamate group, a thiocyanate group and an isothiocyanate group A coordinating ligand, or a ligand composed of 1,3-diketones. When the ligand Y includes an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylene group and the like, they may be linear or branched, substituted or unsubstituted. When they include an aryl group, a heterocyclic group, a cycloalkyl group and the like, they may be substituted or unsubstituted, or may be monocyclic or cyclic.

Y 가 2 자리 배위자일 때, Y 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. Y 가 1 자리 배위자일 때, Y 는 티오시아네이트기, 이소티오시아네이트기, 시아네이트기, 이소시아네이트기, 시아노기, 알킬티오기, 아릴티오기로 이루어지는 군에서 선택된 기로 배위하는 배위자, 혹은 할로겐 원자, 카르보닐, 디알킬케톤, 티오우레아로 이루어지는 배위자인 것이 바람직하다.Y is a bidentate ligand, Y is an acyloxy group, acylthio group, thioacyloxy group, thioacylthio group, acylaminooxy group, thiocarbamate group, dithiocarbamate group, 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 Y is a 1-position ligand, Y 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

식 (2) 중의 CI 는 전하를 중화시키는데 카운터 이온이 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다. 일반적으로, 색소가 양이온 또는 음이온이거나, 혹은 정미 (正味) 의 이온 전하를 갖는지의 여부는, 색소 중의 금속, 배위자 및 치환기에 의존한다.CI in the formula (2) represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. In general, whether or not the dye has a positive or negative ion or a net ionic charge depends on the metal, the ligand and the substituent in the dye.

치환기가 해리성기를 갖는 것 등에 의해, 식 (2) 의 색소는 해리되어 부전하를 가져도 된다. 이 경우, 식 (2) 의 색소 전체의 전하는 CI 에 의해 전기적으로 중성이 된다.The dye of formula (2) may dissociate and have a negative charge due to the fact that the substituent has a dissociable group. In this case, the electric charge of the whole dye of the formula (2) becomes electrically neutral by the 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 (e.g., 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 음이온이거나 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-벤젠디술폰산이온, 1,5-나프탈렌디술폰산이온, 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, 금속착 이온 (예를 들어 비스벤젠-1,2-디티오라토니켈 (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. (E.g., a fluoride ion, a chloride ion, a bromide ion, an iodide ion, etc.), a substituted arylsulfonate ion (such as a p-toluenesulfonic acid ion or a p-chlorobenzenesulfonic acid ion) (E.g., 1,3-benzenedisulfonic acid ion, 1,5-naphthalenedisulfonic acid ion, 2,6-naphthalenedisulfonic acid ion and the like), alkylsulfuric acid ion (e.g. methylsulfate ion) Sulfuric acid ion, thiocyanic acid ion, perchloric acid ion, tetrafluoroboric acid 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 a reversed charge to the dye may be used, or a metal complex ion (for example, bisbenzene-1,2-dithiolato nickel (III)) may be used Do.

* 결합기* Coupler

식 (2) 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 바람직하고, 1 ∼ 4 개 갖는 것이 특히 바람직하다. 결합기로서는 이전의 Ac 를 들 수 있다.The dye having the structure represented by the formula (2) 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. As the coupler, the former Ac may be mentioned.

식 (2) 로 나타내는 구조를 갖는 색소의 구체예를 이하에 나타내지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 구체예에 있어서의 색소가 프로톤 해리성기를 갖는 배위자를 포함하는 경우, 그 배위자는 필요에 따라 해리하여 프로톤을 방출해도 된다.Specific examples of the dye having the structure represented by the formula (2) are shown below, but the present invention is not limited thereto. When the dye in the following specific example contains a ligand having a proton-dissociable group, the ligand may dissociate as needed to release the proton.

[화학식 19][Chemical Formula 19]

Figure pct00019
Figure pct00019

[화학식 20][Chemical Formula 20]

Figure pct00020
Figure pct00020

[화학식 21][Chemical Formula 21]

Figure pct00021
Figure pct00021

식 (2) 에 의해 나타내는 색소는, 일본 공개특허공보 2001-291534호나 당해 공보에 인용된 방법을 참고로 하여 합성할 수 있다.The dye represented by formula (2) can be synthesized with reference to Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-291534 or the method cited in the publication.

식 (2) 로 나타내는 색소는, 용액에 있어서의 극대 흡수 파장이, 바람직하게는 300 ∼ 1000 nm 의 범위이며, 보다 바람직하게는 350 ∼ 950 nm 의 범위이며, 특히 바람직하게는 370 ∼ 900 nm 의 범위이다.The coloring matter represented by the formula (2) 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, and particularly preferably in the range of 370 to 900 nm Range.

본 발명의 광전 변환 소자 및 광 전기 화학 전지에 있어서는, 적어도 상기 식 (1) 로 나타내는 색소와, 식 (2) 로 나타내는 색소를 사용하여, 광범위한 파장 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 the dye represented by the formula (1) and the dye represented by the formula (2), a high conversion efficiency can be secured have.

식 (2) 로 나타내는 구조를 갖는 금속 착물 색소와, 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 색소의 바람직한 배합 비율은, 전자를 R, 후자를 S 라고 하면, 몰% 의 비로, R/S = 90/10 ∼ 10/90, 바람직하게는 R/S = 80/20 ∼ 20/80, 더욱 바람직하게는 R/S = 70/30 ∼ 30/70, 보다 한층 바람직하게는 R/S = 60/40 ∼ 40/60, 가장 바람직하게는 R/S = 55/45 ∼ 45/55 이며, 통상적으로는 양자를 등몰 사용한다.The preferable mixing ratio of the metal complex dye having the structure represented by the formula (2) and the dye having the structure represented by the formula (1) is R / S = 90 / 10 to 10/90, preferably R / S = 80/20 to 20/80, more preferably R / S = 70/30 to 30/70, still more preferably R / S = To 40/60, and most preferably R / S = 55/45 to 45/55, and usually both are equally used.

또한, 본 명세서에 있어서 화합물 (착물, 색소를 포함한다) 의 표시에 대해서는, 당해 화합물 그 자체 외에, 그 염, 착물, 그 이온을 포함하는 의미로 사용한다. 또, 원하는 효과를 발휘하는 범위에서, 소정의 형태로 수식된 유도체를 포함하는 의미이다. 또, 본 명세서에 있어서 치환·무치환을 명기하고 있지 않은 치환기 (연결기나 배위자를 포함한다) 에 대해서는, 그 기에 임의의 치환기를 가지고 있어도 되는 의미이다. 이것은 치환·무치환을 명기하고 있지 않은 화합물에 대해서도 동의이다. 바람직한 치환기로서는, 하기 치환기 T 를 들 수 있다.In the present specification, the expression of a compound (including a complex and a coloring matter) is used in the meaning including not only the compound itself but also 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, a substituent (including a connecting group and a ligand) which does not specify substitution or non-substitution may have an arbitrary substituent at that position. This is also true for compounds that do not specify substitution or non-substitution. As the preferable substituent, the following substituent T can be mentioned.

치환기 T 로서는, 하기의 것을 들 수 있다.As the substituent T, the following may be mentioned.

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) 이며, 보다 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 헤테로 고리기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 아실아미노기, 시아노기 또는 할로겐 원자이며, 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, More preferably an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group, a cyano group or a halogen atom, particularly preferably an alkyl group, A heterocyclic group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group or a cyano group.

화합물 내지 치환기 등이 알킬기, 알케닐기 등을 포함할 때, 이들은 직사슬형이거나 분기형이어도 되고, 치환되어 있거나 무치환이어도 된다. 또 아릴기, 헤테로 고리기 등을 포함할 때, 그것들은 단고리거나 축고리여도 되고, 치환되어 있거나 무치환이어도 된다.When the compounds or substituents include an alkyl group, an alkenyl group and the like, they may be linear or branched, substituted or unsubstituted. When they include an aryl group, a heterocyclic group and the like, they may be monocyclic or cyclic, substituted or unsubstituted.

[광전 변환 소자][Photoelectric conversion element]

(감광체층)(Photoreceptor layer)

본 발명의 광전 변환 소자의 바람직한 일 실시양태에 대해서는 도 1 에 기초하여 이미 설명했다. 본 실시형태에 있어서 감광체층 (2) 은, 본 발명의 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.A preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention has already been described with reference to Fig. In the present embodiment, the photoconductor layer 2 is composed of a porous semiconductor layer comprising a layer of the semiconductor fine particles 22 on which the dye of the present invention is adsorbed. This dye may be dissociated in some electrolytes. The photoconductor layer 2 may be designed to have a multi-layer structure according to the purpose.

상기 서술한 바와 같이 감광체층 (2) 에는, 특정 색소가 흡착된 반도체 미립자 (22) 를 함유하는 점에서, 수광 감도가 높아, 광 전기 화학 전지 (100) 로서 사용하는 경우에, 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. Therefore, when the photoreceptor layer 2 is used as a photo-electrochemical cell 100, And has higher durability.

(전하 이동체층)(Charge transport layer)

본 발명의 광전 변환 소자 (10) 에 사용되는 전해질에는, 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, 2 가와 3 가의 코발트 착물의 조합 등을 들 수 있다. 이들 중 요오드와 요오드화물의 조합이 바람직하다.The electrolyte used in the photoelectric conversion element 10 of the present invention includes, for example, a combination of iodine and iodide (for example, lithium iodide, tetrabutylammonium iodide, tetramethylammonium iodide, etc.) (For example, methylviologen chloride, hexylbiologen bromide, benzyl birogen tetrafluoroborate) and a reducing agent thereof, a combination of polyhydroxybenzenes (for example, hydroquinone, naphthohydro Quinone, etc.) and an oxidized form thereof, a combination of a divalent and trivalent iron complex (for example, a red blood salt and a sulfur white salt), a combination of a divalent and trivalent cobalt complex, and the like. The combination of iodine and iodide in these is preferred.

전해질로서, 요오드와 요오드화물의 조합을 사용하는 경우, 5 원자 고리 또는 6 원자 고리의 함질소 방향족 카티온의 요오드염을 추가로 병용하는 것이 바람직하다. 특히, 일반식 (1) 에 의해 나타내는 화합물이 요오드염이 아닌 경우에는, 재공표공보 WO95/18456호, 일본 공개특허공보 평8-259543호, 전기 화학, 제 65 권, 11 호, 923 페이지 (1997 년) 등에 기재되어 있는 피리디늄염, 이미다졸륨염, 트리아졸륨염 등의 요오드염을 병용하는 것이 바람직하다.When a combination of iodine and iodide is used as the electrolyte, it is preferable to additionally use an iodide salt of a nitrogen-containing aromatic cations 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) 1997), and the like are preferably used in combination with iodine salts such as pyridinium salts, imidazolium salts, and triazolium salts.

본 발명의 광전 변환 소자 (10) 에 사용되는 전해질 중의 요오드의 함유량은 전해질 전체에 대해 0.1 ∼ 20 질량% 인 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 5 질량% 인 것이 보다 바람직하다.The content of iodine in the electrolyte used in the photoelectric conversion element 10 of the present invention is preferably 0.1 to 20 mass%, more preferably 0.5 to 5 mass%, with respect to the whole electrolyte.

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

또, 본 발명의 전해질로서는, 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 conductor 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 순차 적층할 수 있다. p 형 반도체로서 기능하는 홀 수송 재료를 홀 수송층으로서 사용할 수 있다. 바람직한 홀 수송층으로서는, 예를 들어 무기계 또는 유기계의 홀 수송 재료를 사용할 수 있다. 무기계 홀 수송 재료로서는, CuI, CuO, NiO 등을 들 수 있다. 또, 유기계 홀 수송 재료로서는, 고분자계와 저분자계의 것을 들 수 있고, 고분자계의 것으로서는, 예를 들어 폴리비닐카르바졸, 폴리아민, 유기 폴리실란 등을 들 수 있다. 또, 저분자계의 것으로서는, 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 비국재화된 σ 전자가 광 전도에 기여하여, 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 the organic-based hole transporting material include high-molecular-weight and low-molecular-weight materials. Examples of the high molecular weight material include polyvinylcarbazole, polyamine and organic polysilane. Examples of low-molecular-weight compounds include triphenylamine derivatives, stilbene derivatives, hydrazone derivatives, and phenamine derivatives. Of these, organic polysilanes are preferred because σ electrons that are not localized along the Si of the main chain contribute to light conduction, 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 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.1, in the photoelectric conversion element of the present invention, a photoconductor layer 2 on which a dye 21 is adsorbed on porous semiconductor fine particles 22 is formed 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) 로서는, 금속과 같이 지지체 그 자체에 도전성이 있는 것이나, 또는 표면에 도전막층을 갖는 유리나 고분자 재료를 사용할 수 있다. 도전성 지지체 (1) 는 실질적으로 투명한 것이 바람직하다. 실질적으로 투명하다란 광의 투과율이 10 % 이상인 것을 의미하고, 50 % 이상인 것이 바람직하고, 80 % 이상이 특히 바람직하다. 도전성 지지체 (1) 로서는, 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, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 신디오택틱폴리스티렌 (SPS), 폴리페닐렌술파이드 (PPS), 폴리카보네이트 (PC), 폴리아릴레이트 (PAR), 폴리술폰 (PSF), 폴리에스테르술폰 (PES), 폴리에테르이미드 (PEI), 고리형 폴리올레핀, 브롬화페녹시 등을 들 수 있다. 도전성 지지체 (1) 상에는, 표면에 광 매니지먼트 기능을 부여해도 되고, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2003-123859 에 기재된 고굴절막 및 저굴성율의 산화물막을 교대로 적층한 반사 방지막, 일본 공개특허공보 2002-260746 에 기재된 라이트 가이드 기능을 들 수 있다.As the conductive support 1, a conductive material such as a metal may be used as the support itself, or a glass or a polymeric material having a conductive film layer on the surface thereof may be used. The conductive support 1 is preferably substantially transparent. Means that the transmittance of light 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 can be used. The amount of the conductive metal oxide to be applied 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. Examples of the polymer material that is preferably used include triacetylcellulose (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. For example, an antireflection film obtained by alternately laminating a high-refraction film and a low-refraction ratio oxide film described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-123859, A light guide function described in JP-A-2002-260746.

이 밖에도, 금속 지지체도 바람직하게 사용할 수 있다. 그 일례로서는, 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 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 특정 계면 활성제를 사용하여 조제한 것을 적용한다.1, the photoelectric conversion element 10 of the present invention is provided with a photoconductor layer 2 on which a dye 21 is adsorbed 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 then immersing the solution 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 heated appropriately to obtain the porous semiconductor fine particle coating layer .

반도체 미립자 분산액을 제작하는 방법으로서는, 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 갈아 으깨는 방법 등을 들 수 있다. 분산 용매로서는, 물 및 각종 유기 용매 중 1 개 이상을 사용할 수 있다. 유기 용매로서는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 시트로넬롤, 테르피네올 등의 알코올류, 아세톤 등의 케톤류, 아세트산에틸 등의 에스테르류, 디클로로메탄, 아세토니트릴 등을 들 수 있다.Examples of the method for producing the semiconductor fine particle dispersion include a method in which a semiconductor is precipitated as fine particles in a solvent for synthesis of semiconductors as they are, a method in which fine particles are irradiated with ultrasonic waves to be pulverized with ultrafine particles, And mechanically grinding and 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 제막하는 공정 전에, 여과법이나 분리막을 사용하는 방법, 혹은 원심 분리법 등에 의해 대부분을 제거해 두는 것이 바람직하다. 반도체 미립자 분산액은, 반도체 미립자 이외의 고형분의 함량이 분산액 전체의 10 질량% 이하로 할 수 있다. 이 농도는 바람직하게는 5 질량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 3 질량% 이하이며, 특히 바람직하게는 1 질량% 이하이다. 더욱 바람직하게는 0.5 질량% 이하이며, 특히 바람직하게는 0.2 질량% 이하이다. 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 auxiliary 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 content of solid matter other than the semiconductor fine particles may be 10 mass% or less of the total dispersion. This concentration is preferably 5 mass% or less, more preferably 3 mass% or less, and particularly preferably 1 mass% or less. More preferably 0.5% by mass or less, and particularly preferably 0.2% by mass or less. That is, the solids other than the solvent and the semiconductor fine particles in the semiconductor fine particle dispersion can be made up to 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 너무 높으면 분산액이 응집되어 버려 제막할 수 없고, 반대로 반도체 미립자 분산액의 점도가 너무 낮으면 액이 흘러 버려 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 and the film can not be formed. Conversely, if the viscosity of the semiconductor microparticle dispersion is too low, the solution may flow and the film can not be formed. Therefore, the viscosity of the dispersion is preferably 10 to 300 N · s / m 2 at 25 ° C. More preferably, it is 50 to 200 N · s / m 2 at 25 ° C.

반도체 미립자 분산액의 도포 방법으로서는, 어플리케이션계의 방법으로서 롤러법, 딥법 등의 통상적인 도포를 사용할 수 있다. 또 미터링계의 방법으로서 에어 나이프법, 블레이드법 등을 사용할 수 있다.As a coating method of the semiconductor fine particle dispersion, a usual application such as a roller method and a dipping method can be used as an application system method. As a metering method, an air knife method, a blade method, or the like can be used.

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.

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 색소 (21) 의 사용량은 5 몰% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 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. 이와 같은 색소량으로 함으로써, 반도체에 있어서의 증감 효과가 충분히 얻어진다. 이에 대해, 색소량이 적으면 증감 효과가 불충분해지고, 색소량이 너무 많으면, 반도체에 부착되어 있지 않은 색소가 부유 (浮遊) 하여 증감 효과를 저감시키는 원인이 된다.The amount of the dye 21 to be used is preferably 0.01 mmol to 100 mmol, more preferably 0.1 mmol to 50 mmol, particularly preferably 0.1 mmol to 10 mmol, per 1 m 2 of the support. In this case, the amount of the dye 21 to be used in the present invention is preferably 5 mol% or more. The adsorption amount of the 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. 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 too large, a dye not attached to the semiconductor floats to cause a decrease / decrease effect.

(대극)(The main pole)

대극 (4) 은, 광 전기 화학 전지의 정극으로서 작용하는 것이다. 대극 (4) 은, 통상적으로 전술한 도전성 지지체 (1) 와 동의이지만, 강도가 충분히 유지되는 구성에서는 대극의 지지체는 반드시 필요한 것은 아니다. 단, 지지체를 갖는 편이 밀폐성의 점에서 유리하다. 대극 (4) 의 재료로서는, 백금, 카본, 도전성 폴리머 등을 들 수 있다. 바람직한 예로서는, 백금, 카본, 도전성 폴리머를 들 수 있다. 대극 (4) 의 구조로서는, 집전 효과가 높은 구조가 바람직하다. 바람직한 예로서는, 일본 공개특허공보 평10-505192호 등을 들 수 있다.The counter electrode (4) acts as a positive electrode of a photoelectrochemical cell. The counter electrode 4 is usually in agreement with the above-described conductive support 1, but in the configuration in which the strength is sufficiently maintained, the counter electrode support is not necessarily required. 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. Preferable examples thereof include platinum, carbon, and conductive polymers. As the structure of the counter electrode 4, a structure having a high current collecting effect is preferable. As a preferable example, JP-A-10-505192 and the like can be mentioned.

(수광 전극)(Light receiving electrode)

수광 전극 (5) 은, 입사광의 이용율을 높이거나 하기 위해서 텐덤형으로 해도 된다. 바람직한 텐덤형의 구성예로서는, 일본 공개특허공보 2000-90989, 일본 공개특허공보 2002-90989호 등에 기재된 예를 들 수 있다. 수광 전극 (5) 의 층 내부에서 광 산란, 반사를 효율적으로 실시하는 광 매니지먼트 기능을 설정해도 된다. 바람직하게는, 일본 공개특허공보 2002-93476호에 기재된 것을 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. Examples of preferable configurations of the tandem type include those described in JP-A-2000-90989 and JP-A-2002-90989. An optical management function for efficiently performing light scattering and reflection within the layer of the light receiving electrode 5 may be set. Preferably, those described in JP-A-2002-93476 can be mentioned.

도전성 지지체 (1) 와 다공질 반도체 미립자층의 사이에는, 전해질과 전극이 직접 접촉하는 것에 의한 역전류를 방지하기 위해, 단락 방지층을 형성하는 것이 바람직하다. 바람직한 예로서는, 일본 공개특허공보 평06-507999호 등을 들 수 있다. 수광 전극 (5) 과 대극 (4) 의 접촉을 방지하기 위해, 스페이서나 세퍼레이터를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 예로서는, 일본 공개특허공보 2001-283941호를 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 a reverse current due to the direct contact between the electrolyte and the electrode. A preferable example is JP-A-06-507999. 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 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-283941.

셀, 모듈의 봉지법으로서는, 폴리이소부틸렌계 열 경화 수지, 노볼락 수지, 광 경화성 (메트) 아크릴레이트 수지, 에폭시 수지, 아이오노머 수지, 유리 플릿, 알루미나에 알루미늄알콕시드를 사용하는 방법, 저융점 유리 페이스트를 레이저 용융하는 방법 등이 바람직하다. 유리 플릿을 사용하는 경우, 분말 유리를 바인더가 되는 아크릴 수지에 혼합한 것이어도 된다.As the sealing method of cells and modules, there are a method of using a polyisobutylene thermosetting resin, a novolac resin, a photocurable (meth) acrylate resin, an epoxy resin, an ionomer resin, a glass frit, an aluminum alkoxide in alumina, 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.

실시예Example

이하에 실시예에 기초하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이것에 한정하여 해석되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not construed as being limited thereto.

<색소의 합성예>≪ Synthesis Example of Pigments >

스킴 1 에서 나타낸 루트로 중간체 D4-5 를 합성했다.Intermediate D4-5 was synthesized from the route shown in Scheme 1.

[화학식 22][Chemical Formula 22]

Figure pct00022
Figure pct00022

중간체 D4-5 를 사용하여, 문헌 Chem. Commun., 2009, 5844. 와 동일하게, Dye 4 를 합성했다.Using Intermediate D4-5, the literature Chem. Commun., 2009, 5844. Dye 4 was synthesized.

동일하게, Dye 1 ∼ Dye 3, 및 Dye 5 ∼ Dye 11 을 합성했다.Similarly, Dye 1 to Dye 3 and Dye 5 to Dye 11 were synthesized.

(실시예 1)(Example 1)

광 전극을 구성하는 반도체 전극의 반도체층 또는 광 산란층 형성하기 위한 여러 가지의 페이스트를 조제하고, 이 페이스트를 사용하여, 색소 증감 태양 전지를 제작했다.A semiconductor layer of a semiconductor electrode constituting a photoelectrode or various pastes for forming a light scattering layer were prepared, and a dye-sensitized solar cell was produced using this paste.

[페이스트의 조제][Preparation of paste]

먼저, 광 전극을 구성하는 반도체 전극의 반도체층 또는 광 산란층 형성하기 위한 페이스트를 이하의 표 A 의 조성으로 조제했다. 또한 이하의 조제에서는 TiO2 를 매체에 넣어 교반함으로써 슬러리를 조제하고, 거기에 증점제를 첨가하여 혼련함으로써 페이스트를 얻었다.First, a semiconductor layer or a paste for forming a light scattering layer of a semiconductor electrode constituting a photoelectrode was prepared in the composition shown in Table A below. Further, in the following formulation, TiO 2 was added to a medium and stirred to prepare a slurry, and a thickener was added thereto, followed by kneading to obtain a paste.

[표 A][Table A]

Figure pct00023
Figure pct00023

TiO2 입자 1 : 아나타제, 평균 입경 ; 25 nmTiO 2 Particle 1: Anatase, average particle diameter: 25 nm

TiO2 입자 2 : 아나타제, 평균 입경 ; 200 nmTiO 2 Particle 2: Anatase, average particle diameter: 200 nm

봉상 TiO2 입자 S1 : 아나타제, 직경 ; 100 nm, 어스펙트비 ; 5 Rod-shaped TiO 2 particle S1: anatase, diameter: 100 nm, aspect ratio: 5

봉상 TiO2 입자 S2 : 아나타제, 직경 ; 30 nm, 어스펙트비 ; 6.3 Rod-shaped TiO 2 particle S2: anatase, diameter: 30 nm, aspect ratio: 6.3

봉상 TiO2 입자 S3 : 아나타제, 직경 ; 50 nm, 어스펙트비 ; 6.1 Rod-shaped TiO 2 particle S3: anatase, diameter: 50 nm, aspect ratio: 6.1

봉상 TiO2 입자 S4 : 아나타제, 직경 ; 75 nm, 어스펙트비 ; 5.8 Rod-shaped TiO 2 particles S4: anatase, diameter: 75 nm, aspect ratio: 5.8

봉상 TiO2 입자 S5 : 아나타제, 직경 ; 130 nm, 어스펙트비 ; 5.2 Rod-shaped TiO 2 particles S5: anatase, diameter: 130 nm, aspect ratio: 5.2

봉상 TiO2 입자 S6 : 아나타제, 직경 ; 180 nm, 어스펙트비 ; 5 Rod-shaped TiO 2 particle S6: anatase, diameter: 180 nm, aspect ratio: 5

봉상 TiO2 입자 S7 : 아나타제, 직경 ; 240 nm, 어스펙트비 ; 5 Rod-shaped TiO 2 particles S7: anatase, diameter: 240 nm, aspect ratio: 5

봉상 TiO2 입자 S8 : 아나타제, 직경 ; 110 nm, 어스펙트비 ; 4.1 Rod-shaped TiO 2 particle S8: anatase, diameter: 110 nm, aspect ratio: 4.1

봉상 TiO2 입자 S9 : 아나타제, 직경 ; 105 nm, 어스펙트비 ; 3.4Rod-shaped TiO 2 particle S9: anatase, diameter: 105 nm, aspect ratio: 3.4

판상 마이카 입자 P1 : 직경 ; 100 nm, 어스펙트비 ; 6 Plate-like mica particles P1: Diameter: 100 nm, aspect ratio: 6

CB : 셀룰로오스계 바인더CB: Cellulosic binder

이하에 나타내는 순서에 의해, 일본 공개특허공보 2002-289274호에 기재된 도 5 에 나타낸 광 전극 (12) 과 동일한 구성을 갖는 광 전극을 제작하고, 또한, 광 전극을 사용하여, 동 공보 도 3 의 광 전극 이외는 색소 증감형 태양 전지 (20) 와 동일한 구성을 갖는 10 mm × 10 mm 의 스케일의 색소 증감형 태양 전지 (1) 를 제작했다. 구체적인 구성은 첨부된 도 2 에 나타냈다. 41 이 투명 전극, 42 가 반도체 전극, 43 이 투명 도전막, 44 가 기판, 45 가 반도체층, 46 이 광 산란층, 40 이 광 전극, 20 이 색소 증감형 태양 전지, CE 가 대극, E 가 전해질, S 가 스페이서이다.A photoelectrode having the same structure as that of the photoelectrode 12 shown in Fig. 5 described in JP-A-2002-289274 was fabricated by the following procedure, and using photoelectrodes, Sensitized solar cell 1 having a scale of 10 mm x 10 mm having the same structure as that of the dye-sensitized solar cell 20 except for the photo-electrode was prepared. The specific structure is shown in Fig. 2 attached hereto. 41 is a transparent electrode, 42 is a semiconductor electrode, 43 is a transparent conductive film, 44 is a substrate, 45 is a semiconductor layer, 46 is a light scattering layer, 40 is a photoelectrode, 20 is a dye sensitized solar cell, The electrolyte, S, is a spacer.

유리 기판 상에 불소 도프된 SnO2 도전막 (막두께 ; 500 nm) 을 형성한 투명 전극을 준비했다. 그리고, 이 SnO2 도전막 상에, 상기 서술한 페이스트 (2) 를 스크린 인쇄하고, 이어서 건조시켰다. 그 후, 공기 중, 450 ℃ 의 조건하에서 소성했다. 또한, 페이스트 (4) 를 사용하여 이 스크린 인쇄와 소성을 반복함으로써, SnO2 도전막 상에 도 2 에 나타내는 반도체 전극 (42) 과 동일한 구성의 반도체 전극 (수광면의 면적 ; 10 mm × 10 mm, 층두께 ; 10 ㎛, 반도체층의 층두께 ; 6 ㎛, 광 산란층의 층두께 ; 4 ㎛, 광 산란층에 함유되는 봉상 TiO2 입자 1 의 함유율 ; 30 질량%) 을 형성하고, 색소를 함유하지 않은 광 전극을 제작했다.A transparent electrode having a fluorine-doped SnO 2 conductive film (film thickness: 500 nm) formed on a glass substrate was prepared. Then, the above-mentioned paste 2 was screen-printed on the SnO 2 conductive film, and then dried. Thereafter, it was fired in air at 450 캜. Further, by using a silver paste (4) repeating the screen printing and firing, SnO 2 conductive film image on the semiconductor electrode of the same construction as the semiconductor electrode 42 shown in Fig. 2 (the area of the light-receiving surface; 10 mm × 10 mm , The thickness of the semiconductor layer, the thickness of the light scattering layer, the thickness of the light scattering layer, and the content of the rod-shaped TiO 2 particles 1 contained in the light scattering layer: 30% by mass) Was prepared.

다음으로, 반도체 전극에 색소를 이하와 같이 하여 흡착시켰다. 먼저, 마그네슘에톡시드로 탈수한 무수 에탄올을 용매로 하고, 이것에 하기 표 1 에 기재된 색소를, 그 농도가 3 × 10-4 mol/ℓ 가 되도록 용해하여, 색소 용액을 조제했다. 다음으로, 이 용액에 반도체 전극을 침지하고, 이로써, 반도체 전극에 색소가 약 1.5 × 10-7 mol/㎠ 흡착되어, 광 전극 (40) 을 완성시켰다.Next, the dye was adsorbed onto the semiconductor electrode as follows. First, a dye solution described below in Table 1 was dissolved in anhydrous ethanol dehydrated with magnesium ethoxide to have a concentration of 3 × 10 -4 mol / l. Next, the semiconductor electrode was immersed in this solution, whereby the dye was adsorbed to the semiconductor electrode at about 1.5 × 10 -7 mol / cm 2 to complete the photo-electrode 40.

다음으로, 대극으로서 상기의 광 전극과 동일한 형상과 크기를 갖는 백금 전극 (Pt 박막의 두께 ; 100 nm), 전해질 E 로서, 요오드 및 요오드화리튬을 함유하는 요오드계 레독스 용액을 조제했다. 또한, 반도체 전극의 크기에 맞춘 형상을 갖는 듀퐁사 제조의 스페이서 S (상품명 : 「서린」) 를 준비하고, 일본 공개특허공보 2002-289274호에 기재된 도 3 에 나타내는 바와 같이, 광 전극 (40) 과 대극 CE 와 스페이서 S 를 개재하여 대향시키고, 내부에 상기의 전해질을 충전하여 색소 증감형 태양 전지를 완성시켰다.Next, an iodide redox solution containing iodine and lithium iodide as the electrolyte E was prepared as a platinum electrode (Pt thin film thickness: 100 nm) having the same shape and size as the above-mentioned counter electrode as the counter electrode. In addition, a spacer S (trade name: "Surlyn") manufactured by Du Pont Co., Ltd., having a shape corresponding to the size of the semiconductor electrode, was prepared and as shown in FIG. 3 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-289274, And the counter electrode CE and the spacer S were disposed to face each other, and the above electrolyte was filled in the inside, thereby completing a dye-sensitized solar cell.

(시험 방법)(Test Methods)

전지 특성 시험을 실시하고, 색소 증감 태양 전지에 대해, 변환 효율 η 를 측정했다. 전지 특성 시험은, 솔러 시뮬레이터 (WACOM 제조, WXS-85H) 를 사용하여, AM 1.5 필터를 통과한 크세논 램프로부터 1000 W/㎡ 의 의사 태양광을 조사함으로써 실시했다. I-V 테스터를 사용하여 전류-전압 특성을 측정하고, 변환 효율 (η/%) 등을 구했다.The cell characteristics test was conducted, and the conversion efficiency? Was measured for the dye-sensitized solar cell. The battery characteristics test was carried out by irradiating with a solar light of 1000 W / m 2 from a xenon lamp passed through an AM 1.5 filter using a solar simulator (WACS-85H manufactured by WACOM). The current-voltage characteristic was measured using an I-V tester, and conversion efficiency (? /%) And the like were obtained.

또, 400 ∼ 900 nm 에 있어서의 IPCE (양자 수율) 를 펙셀사 제조의 IPCE 측정 장치로 측정했다. (850 nm 에 있어서의 IPCE 를 하기의 표 1 에 나타낸다.)Further, the IPCE (quantum yield) at 400 to 900 nm was measured by an IPCE measuring apparatus manufactured by PECEL. (IPCE at 850 nm is shown in Table 1 below).

하기의 각 항목에 대해 평가·판정을 실시했다. 전부에 있어서 A 이상이면 시장에 있어서 높은 평가를 얻을 수 있다.Evaluation and judgment were carried out for each of the following items. A rating of A or higher for all can give a high evaluation in the market.

(초기의 변환 효율)(Initial conversion efficiency)

AA : 7.5 % 이상인 것 AA: More than 7.5%

A : 7.0 % 이상 7.5 % 미만인 것 A: 7.0% or more and less than 7.5%

B : 5.0 % 이상 7.0 % 미만인 것 B: More than 5.0% and less than 7.0%

C : 5.0 % 미만인 것C: Less than 5.0%

(850 nm 의 IPCE)(850 nm IPCE)

AA : 10 % 이상인 것 AA: More than 10%

A : 8 % 이상 10 % 미만인 것 A: 8% to less than 10%

B : 6 % 이상 8 % 미만인 것 B: More than 6% and less than 8%

C : 6 % 미만인 것C: Less than 6%

(암소 (暗所) 보존 후의 변환 효율의 강하율 [γd])(Reduction rate [γd] of conversion efficiency after storage in a dark place)

80 ℃, 300 시간 암소 시간 경과 후의 광전 변환 효율 (ηf) 을 측정했다. 이 ηf 의 초기의 변환 효율 (ηi) 에 대한 강하율 (γd : 하기 식) 을 구하여 평가를 실시했다.And the photoelectric conversion efficiency (eta f ) after 80 hours of curing for 300 hours was measured. The durability factor (? D: the following formula) with respect to the initial conversion efficiency (? I ) of this? F was determined and evaluated.

식 : 강하율 (γd) = (ηi - ηf)/(ηi) Expression: Dropout rate (? D) = (? I -? F ) / (? I )

AA : γd 가 5 % 미만인 것 AA: γd is less than 5%

A : γd 가 5 % 이상 10 % 미만인 것 A: The value of? D is 5% or more and less than 10%

B : γd 가 10 % 이상 20 % 미만인 것 B:? D is 10% or more but less than 20%

C : γd 가 20 % 이상인 것C: γd is 20% or more

(조사 후의 변환 효율의 강하율 [γL])(The reduction rate [γL] of conversion efficiency after irradiation)

500 시간 연속 광 조사 후의 광전 변환 효율 (ηg) 을 측정했다. 이 ηg 의 초기의 변환 효율 (ηi) 에 대한 강하율 (γL : 하기 식) 을 구하여 평가를 실시했다.The photoelectric conversion efficiency (? G ) after 500 hours of continuous light irradiation was measured. The reduction rate (? L: the following formula) with respect to the initial conversion efficiency (? I ) of this? G was determined and evaluated.

식 : 강하율 (γL) = (ηig)/(ηi) Formula: rate of descent (γL) = (η i -η g) / (η i)

AA : γL 이 5 % 미만인 것 AA: γL less than 5%

A : γL 이 5 % 이상 10 % 미만인 것 A: γL of 5% or more and less than 10%

B : γL 이 10 % 이상 15 % 미만인 것 B:? L of 10% or more and less than 15%

C : γL 이 15 % 이상인 것C: γL of 15% or more

결과를 아래 표 1 에 나타낸다.The results are shown in Table 1 below.

Figure pct00024
Figure pct00024

비교 색소Comparison dye

[화학식 23](23)

Figure pct00025
Figure pct00025

비교용 색소 A 는 국제 특허공개 98/50393호 팜플렛에 기재된 루테늄 착물 색소이다.The comparative pigment A is a ruthenium complex pigment described in International Patent Publication No. 98/50393 pamphlet.

상기의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 색소에 의하면, 장파장 영역에 있어서의 IPCE 및 변환 효율, 그 밖의 전류·전압 특성, 나아가서는 내구성에 대해 종래의 색소를 능가하는 우수한 결과를 나타내는 것을 알 수 있다. 그 중에서도, 복고리 리간드 (식 L2) 의 피리딘 고리에 있어서의, 4 위치에 특정 치환기를 갖는 것 (시험 Dye 1, 4) 이, 현저한 효과를 발휘하고 있었다.As can be seen from the above results, the coloring matter of the present invention exhibits excellent results over IPCE and conversion efficiency in the long wavelength region, other current / voltage characteristics, and durability over conventional pigments Able to know. Among them, those having a specific substituent at the 4-position (Tests Dye 1 and 4) in the pyridine ring of the bicyclic ligand (Formula L2) exhibited remarkable effects.

또, 병용 색소 (2) 와의 조합 효과에 대해서도, 종래의 색소 A, B 에서는 오히려 악화되는 결과로 되어 있었지만 (초기의 변환 효율, 내구성도 판정의 서열에서는 동위이지만, 악화되는 경향이 보였다), 본 발명의 색소에 대해서는 양호한 조합 효과가 확인되었다 (시험 201-203 참조).The combination effect with the combined dye (2) was also deteriorated in the conventional pigments A and B (initial conversion efficiency and durability tended to be the same but deteriorated in the determination sequence) A good combination effect was confirmed for the dyes of the invention (see tests 201-203).

또한, 상기 페이스트 2 이외의 페이스트 1 ∼ 14 에 대해서도 동일하게 시험을 실시하고, 본 발명의 색소에 의하면 양호한 성능이 얻어지는 것을 확인했다. 특히, 페이스트 10, 13 이 광전 변환 효율 및 내구성에 있어서 높은 성능을 나타냈다.Tests were similarly conducted on Paste 1 to Paste 14 other than Paste 2, and it was confirmed that good performance was obtained by the coloring matter of the present invention. In particular, Paste 10 and Paste 13 exhibited high performance in photoelectric conversion efficiency and durability.

(실시예 2)(Example 2)

이하에 나타내는 순서에 의해, 일본 공개특허공보 2010-218770 에 기재된 도 1 에 나타낸 것과 동일한 구성을 갖는 색소 증감 태양 전지를 제조했다. 구체적인 구성은 첨부된 도 3 에 나타냈다. 51 이 투명 기판, 52 가 투명 도전막, 53 이 배리어층, 54 가 n 형 반도체 전극, 55 가 p 형 반도체층, 56 이 p 형 반도체막, 57 이 대극 (57a 가 대극의 돌기부) 이다.A dye-sensitized solar cell having the same structure as that shown in Fig. 1 described in JP-A-2010-218770 was produced by the following procedure. The specific structure is shown in FIG. 3 attached hereto. 51 is a transparent substrate, 52 is a transparent conductive film, 53 is a barrier layer, 54 is an n-type semiconductor electrode, 55 is a p-type semiconductor layer, 56 is a p-type semiconductor film, 57 is a counter electrode (57a is a projection of a counter electrode).

20 mm × 20 mm × 1 mm 의 투명 기판 (51) 으로서의 투명 유리판에, 투명 도전막 (52) 으로서의 SnO2 : F (불소 도프 산화주석) 를 CVD 에 의해 형성한 투명 도전 (Transparent Conductive Oxide : TCO) 유리 기판을 준비했다.(Transparent Conductive Oxide: TCO) formed by CVD of SnO 2 : F (fluorine-doped tin oxide) as the transparent conductive film 52 on a transparent glass plate as a transparent substrate 51 of 20 mm x 20 mm x 1 mm ) Glass substrate was prepared.

다음으로, Ti(OCH(CH3)2)4 와 물을 용적비 4 : 1 로 혼합한 용액 5 ㎖ 를, 염산염으로 pH 1 로 조정된 에틸알코올 용액 40 ㎖ 와 혼합하여, TiO2 전구체의 용액을 조제했다. 그리고, 이 용액을, TCO 유리 기판 상에 1000 rpm 으로 스핀 코트하고, 졸-겔 합성을 실시한 후, 진공하에서 78 ℃, 45 분간 가열하고, 450 ℃, 30 분간의 어닐링을 실시하여, 산화티탄 박막으로 이루어지는 배리어층 (53) 을 형성했다.Next, 5 ml of a solution prepared by mixing Ti (OCH (CH 3 ) 2 ) 4 and water in a volume ratio of 4: 1 was mixed with 40 ml of an ethyl alcohol solution adjusted to pH 1 with hydrochloric acid salt to prepare a solution of TiO 2 precursor It was prepared. This solution was spin-coated on a TCO glass substrate at 1000 rpm and subjected to sol-gel synthesis, then heated at 78 캜 for 45 minutes under vacuum, and annealed at 450 캜 for 30 minutes to obtain a titanium oxide thin film The barrier layer 53 was formed.

한편, 평균 입자경 18 nm (입자경 : 10 nm ∼ 30 nm) 의 아나타제형의 산화티탄 입자를, 에탄올 및 메탄올의 혼합 용매 (에탄올 : 메탄올 = 10 : 1 (체적비)) 에 균일하게 분산시켜 산화티탄의 슬러리를 조제했다. 이 때, 산화티탄 입자는, 혼합 용매 100 질량% 에 대해, 10 질량% 의 비율로 호모게나이저를 사용하여 균질하게 분산시켰다.On the other hand, anatase type titanium oxide particles having an average particle diameter of 18 nm (particle diameter: 10 nm to 30 nm) were uniformly dispersed in a mixed solvent of ethanol and methanol (ethanol: methanol = 10: 1 (volume ratio) To prepare a slurry. At this time, the titanium oxide particles were homogeneously dispersed at a ratio of 10 mass% with respect to 100 mass% of the mixed solvent using a homogenizer.

다음으로, 에탄올에, 점도 조정제로서의 에틸셀룰로오스를 농도가 10 질량% 가 되도록 용해시킨 용액과, 알코올계 유기 용매 (테르피네올) 를 상기에서 조제한 산화티탄의 슬러리에 첨가하고, 재차 호모게나이저로 균질하게 분산시켰다. 이 후, 테르피네올 이외의 알코올을 이배퍼레이터로 제거하고, 믹서로 혼합하여, 페이스트상의 산화티탄 입자 함유 조성물을 조제했다. 또한, 조제한 산화티탄 입자 함유 조성물의 조성은, 산화티탄 입자 함유 조성물을 100 질량% 로 하여, 산화티탄 입자가 20 질량%, 점도 조정제가 5 질량% 였다.Next, a solution obtained by dissolving ethyl cellulose as a viscosity adjusting agent in ethanol at a concentration of 10% by mass and an alcohol-based organic solvent (terpineol) were added to the slurry of the titanium oxide prepared above, and the mixture was again homogenized And homogeneously dispersed. Thereafter, alcohols other than terpineol were removed by a twin-blender and mixed with a mixer to prepare a paste-containing titanium oxide particle-containing composition. The composition of the titanium oxide particle-containing composition thus prepared was 100% by mass of the titanium oxide particle-containing composition, 20% by mass of the titanium oxide particles, and 5% by mass of the viscosity adjusting agent.

이와 같이 하여 조제한 산화티탄 입자 함유 조성물을, 상기에서 형성한 배리어층 (53) 상에, 스크린 인쇄로 소정의 패턴을 형성하도록 도포하고, 150 ℃ 에서 건조시킨 후, 전기로 내에서 450 ℃ 로 가열하여, TCO 유리 기판 상에 n 형 반도체 전극 (54) 이 적층된 적층체를 얻었다. 이어서, 이 적층체를 질산아연 (ZnNO3) 의 용액에 하룻밤 침지한 후, 450 ℃, 45 분간 가열하여 표면 처리를 실시했다. 이 후, 표 1 에 나타내는 각종 색소를 사용하여, 그 에탄올 용액 (증감 색소의 농도 : 3 × 10-4 mol/ℓ) 에, 표면 처리한 적층체를 침지하고, 25 ℃ 에서 40 시간 방치하여, n 형 반도체 전극 (54) 의 내부에 색소를 흡착시켰다.The titanium oxide particle-containing composition thus prepared was applied on the barrier layer 53 formed as described above so as to form a predetermined pattern by screen printing, dried at 150 占 폚 and then heated to 450 占 폚 in an electric furnace Thus, a laminate in which the n-type semiconductor electrode 54 was laminated on the TCO glass substrate was obtained. Subsequently, this laminate was immersed in a solution of zinc nitrate (ZnNO 3 ) overnight, and then subjected to surface treatment by heating at 450 ° C for 45 minutes. Thereafter, the surface-treated laminate was immersed in the ethanol solution (concentration of the sensitizing dye: 3 x 10 -4 mol / l) using the various dyes shown in Table 1, left at 25 ° C for 40 hours, the dye was adsorbed to the interior of the n-type semiconductor electrode 54.

계속해서, 아세토니트릴에 CuI 를 첨가하여 포화 용액을 제작하고, 그 상청액을 6 ㎖ 꺼낸 것에, 15 mg 의 1-메틸-3-에틸이미다졸륨티오시아네이트를 첨가하여 p 형 반도체의 용액을 조정했다. 그리고, 80 ℃ 로 가열한 핫 플레이트 상에, 상기의 n 형 반도체 전극 (54) 에 색소를 함유시킨 후의 적층체를 배치하고, n 형 반도체 전극 (54) 에 p 형 반도체의 용액을 피펫으로 적하 도포하여 침투시키고, 그대로 1 분간 방치하여 건조시켜, p 형 반도체층 (55) 을 제작했다.Subsequently, CuI was added to acetonitrile to prepare a saturated solution. 6 ml of the supernatant was taken out, and 15 mg of 1-methyl-3-ethylimidazolium thiocyanate was added to adjust the solution of the p-type semiconductor did. Then, a laminate after containing the dye in the above-mentioned n-type semiconductor electrode 54 is placed on a hot plate heated to 80 DEG C and the solution of the p-type semiconductor is dripped into the n-type semiconductor electrode 54 with a pipette The resultant was allowed to stand for one minute and dried to produce a p-type semiconductor layer 55.

다음으로, 두께 1 mm 의 구리판을 1 M 농도의 염산으로 세정하고, 다시 무수 에탄올로 세정한 후, 대기 중에서 500 ℃, 4 시간 가열하여, 최대 직경 100 nm 로 높이 10 ㎛ 의 CuO 나노 와이어 (돌기부 (57a)) 가 성장한 구리판을 제작했다. 이 구리판을 밀폐 용기 내에 요오드 결정과 봉입하고, 60 ℃ 의 항온조에서 1 시간 가열하여, 표면에 얇은 CuI 층 (p 형 반도체막 (56)) 을 코팅한 대극 (57) 을 제작했다. 그리고, 이 대극 (57) 을, 상기에서 제작한 적층체에, p 형 반도체층 (55) 의 측에서 가압하여 적층했다.Next, a copper plate having a thickness of 1 mm was washed with hydrochloric acid having a concentration of 1 M, washed with anhydrous ethanol, and then heated at 500 캜 for 4 hours in the air to obtain a CuO nanowire having a maximum diameter of 100 nm and a height of 10 탆 (57a)) was grown. This copper plate was sealed in a sealed container with iodine crystals and heated in a thermostatic chamber at 60 DEG C for 1 hour to prepare a counter electrode 57 having a thin CuI layer (p-type semiconductor film 56) coated on its surface. Then, the counter electrode 57 was laminated on the laminate manufactured as described above by pressing it on the p-type semiconductor layer 55 side.

이와 같이 제작한 색소 증감형 태양 전지에 대해 실시예 1 과 마찬가지로 하여 초기의 변환 효율을 시험했다. 그 결과, 본 발명의 색소에 의하면, 모두 양호한 성능, 개량 효과가 얻어지는 것을 확인했다.The conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell fabricated as described above was tested in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that all of the dyes of the present invention had good performance and improvement effects.

(실시예 3)(Example 3)

이하의 방법으로, 광 전극에 CdSe 양자 도트화 처리를 실시하고, 코발트 착물을 사용한 전해질을 사용하여, 도 4 에 나타내는 색소 증감 태양 전지를 제조했다.The dye-sensitized photovoltaic cell shown in Fig. 4 was produced by using CdSe quantum dot processing on the photoelectrode and an electrolyte using a cobalt complex in the following manner.

FTO 유리 (1), 닛폰 판글라스 (주) 사 제조 표면 저항 : 8 Ωsq-1) 표면에 티탄 (IV) 비스(아세틸아세토네이트)디이소프로폭사이드의 에탄올 용액을 16 회 분무하고, 450 ℃ 에서 30 분간 이상 소성했다. 이 기판에 20 nm - TiO2 로 약 2.1 ㎛ 의 투명층과 60 nm - TiO2 (쇼와 타이타늄 (주) 사 제조) 로 약 6.2 ㎛ 의 광 산란층을 스크린 인쇄로 적층하고, TiCl4 수용액으로 후 처리를 실시하여, FTO/TiO2 필름을 제조했다.An ethanol solution of titanium (IV) bis (acetylacetonate) diisopropoxide was sprayed 16 times onto the surface of an FTO glass (1), a surface resistance of 8 Ωsq -1 manufactured by Nippon Pan Glass Co., For 30 minutes or more. On this substrate, a transparent layer of about 2.1 탆 with 20 nm - TiO 2 and a transparent layer of 60 nm - TiO 2 (Manufactured by SHOWA TITANIUM CO., LTD.) Was layered by screen printing and post-treated with an aqueous TiCl 4 solution to prepare an FTO / TiO 2 film.

이 FTO/TiO2 필름을 불활성 가스 분위기하의 글로브백 내에서 0.03 M 의 Cd(NO3)2 에탄올 용액에 30 초간 담근 후, 연속해서 0.03 M 의 셀레나이드 에탄올 용액에 30 초간 담갔다. 그 후, 에탄올 중에서 1 분 이상 세정하여, 과잉의 프리커서를 제거하여 건조시켰다. 이 침지 → 세정 → 건조 과정을 5 회 반복하여 산화티탄층 (22) 에 CdSe 양자 도트 (23) 를 성장시키고, CdTe 로 표면 안정화 처리를 실시함으로써, CdSe 처리한 광 전극을 제조했다.The FTO / TiO 2 film was immersed in a 0.03 M Cd (NO 3 ) 2 ethanol solution in a glove bag under an inert gas atmosphere for 30 seconds and then immersed in a 0.03 M selenide ethanol solution for 30 seconds successively. Thereafter, it was rinsed in ethanol for one minute or more, and excess precursor was removed and dried. This immersion → cleaning → drying process was repeated five times to grow CdSe quantum dots 23 in the titanium oxide layer 22 and surface stabilization treatment with CdTe to produce a CdSe-treated optical electrode.

셀레나이드 (Se2 -) 는 Ar 이나 N2 분위기하, 0.068 g 의 NaBH4 (0.060 M 의 농도가 되도록) 를 0.030 M 의 SeO2 에탄올 용액에 첨가함으로써 계 내에서 조정했다.Selenide (Se 2 - ) can be either Ar or N 2 Atmosphere, of 0.068 g NaBH 4 (So as to have a concentration of 0.060 M) was added to a 0.030 M solution of SeO 2 in ethanol.

CdSe 처리한 광 전극을 색소 용액에 4 시간 침지하여 광 전극에 색소 (21) 를 흡착 후, 이 광 전극과 대극 (4, FTO 유리 상에 헥사클로로백금산 2-프로판올 용액 (0.05 M) 을 400 ℃ 에서 20 분 Pt 를 화학 석출한 것) 을, 25 ㎛ 의 두께의 서린 (듀퐁 (주) 사 제조) 링을 사이에 끼워 조립하고, 열 용해에 의해 시일을 했다. 코발트 착물을 사용한 전해질 (0.75 M Co(o-phen)3 2+, 0.075 M Co(o-phen)3 3+, 0.20 M LiClO4 의 아세토니트릴/에틸렌카보네이트 (4 : 6/v : v) 용액) 을 대극 측면에 미리 뚫은 구멍으로부터 전극간의 간극 (3) 에 주입하고, 그 후 그 구멍을 바이넬 (듀퐁 (주) 사 제조) 시트와 얇은 유리의 슬라이드로 열에 의해 닫아, 색소 증감 태양 전지 셀 (10) 을 제조했다.After the CdSe-treated photo-electrode was immersed in the dye solution for 4 hours to adsorb the dye 21 to the photoelectrode, the photoelectrode and the counter electrode (4, a solution of hexachloroplatinic acid 2-propanol (0.05 M) (Manufactured by DuPont Co., Ltd.) having a thickness of 25 탆 was sandwiched therebetween and sealed by thermal dissolution. (0.75 M Co (o-phen) 3 2+ , 0.075 M Co (o-phen) 3 3+ and 0.20 M LiClO 4 in acetonitrile / ethylene carbonate (4: 6 / v: v) solution) The pores of the dye-sensitized solar cell 10 (10) are injected into the gap 3 between the electrodes from holes previously formed in the side surfaces of the counter electrode, and then the holes are closed by heat with a sheet of Binnell ).

전해질에 첨가한 코발트 착물은 Chemical Communications, 46 권, 8788 페이지-8790 페이지 (2010 년) 에 기재된 방법으로 조정했다.The cobalt complex added to the electrolyte was adjusted by the method described in Chemical Communications, Vol. 46, pp. 8788-8790 (2010).

이와 같이 제작한 색소 증감형 태양 전지에 대해 실시예 1 과 마찬가지로 하여 초기의 변환 효율을 시험했다. 그 결과, 본 발명의 색소에 의하면, 모두 양호한 성능, 개량 효과가 얻어지는 것을 확인했다.The conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell fabricated as described above was tested in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that all of the dyes of the present invention had good performance and improvement effects.

본 발명을 그 실시양태와 함께 설명했지만, 우리는 특별히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하고자 하는 것이 아니고, 첨부된 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 위반되지 않고 폭넓게 해석되어야 한다고 생각한다.While the present invention has been described in conjunction with the embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to any details of the description thereof except as otherwise specified, and that the invention is not limited to the details and spirit of the invention as set forth in the appended claims. I think it should be interpreted.

본원은, 2011 년 9 월 29 일에 일본에서 특허 출원된 특허출원 2011-214663에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 이들은 여기에 참조하여 그 내용을 본 명세서의 기재의 일부로서 받아들인다.The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2011-214663, filed on September 29, 2011, which is incorporated herein by reference and its contents as part of the description of this specification.

1 : 도전성 지지체
2 : 감광체층
21 : 색소
22 : 반도체 미립자
23 : CdSe 양자 도트
3 : 전하 이동체층
4 : 대극
5 : 수광 전극
6 : 회로
10 : 광전 변환 소자
100 : 광 전기 화학 전지
M : 전동 모터 (선풍기)
41 : 투명 전극
42 : 반도체 전극
43 : 투명 도전막
44 : 기판
45 : 반도체층
46 : 광 산란층
40 : 광 전극
20 : 색소 증감형 태양 전지
CE : 대극
E : 전해질
S : 스페이서
51 : 투명 기판
52 : 투명 도전막
53 : 배리어층
54 : n 형 반도체 전극
55 : p 형 반도체층
56 : p 형 반도체막
57 : 대극
57a : 돌기부
1: conductive support
2: Photoconductor layer
21: Pigment
22: Semiconductor fine particles
23: CdSe quantum dot
3: charge carrier layer
4: antipode
5: Light receiving electrode
6: Circuit
10: Photoelectric conversion element
100: Photoelectrochemical cell
M: Electric motor (electric fan)
41: transparent electrode
42: Semiconductor electrode
43: transparent conductive film
44: substrate
45: Semiconductor layer
46: light scattering layer
40: photoelectrode
20: dye-sensitized solar cell
CE: The great pole
E: electrolyte
S: Spacer
51: transparent substrate
52: transparent conductive film
53: barrier layer
54: n-type semiconductor electrode
55: p-type semiconductor layer
56: p-type semiconductor film
57: The great pole
57a: protrusion

Claims (9)

도전성 지지체 상에, 색소가 흡착된 반도체 미립자의 층을 갖는 감광체층과, 전하 이동체층과, 대극을 배치 형성한 적층 구조를 가지는 광전 변환 소자로서, 상기 색소로서 하기 식 (1) 로 나타내는 금속 착물 색소를 사용하는, 광전 변환 소자.
ML1L2X (1)
[식 중, M 은 루테늄, 오스뮴, 철, 레늄, 및 테크네튬에서 선택된 천이 금속을 나타낸다. X 는, NCS-, Cl-, Br-, I-, CN-, NCO-, 또는 H2O 를 나타낸다. L1 은 하기 식 (L1) 로 나타내는 3 자리의 배위자를 나타내고, L2 는 하기 식 (L2-1) ∼ (L2-5) 중 어느 것으로 나타내는 2 자리의 배위자를 나타낸다.]
[화학식 1]
Figure pct00026

[식 (L1) 에 있어서, Za, Zb 및 Zc 는 각각 독립적으로, 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 비금속 원자군을 나타낸다. 단, Za, Zb 및 Zc 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.]
[화학식 2]
Figure pct00027

[식 중, G1 은 하기 식 (G1-1) ∼ (G1-6) 중 어느 것으로 나타내는 구조를 나타내고, G2 는, 하기 식 (G2-1) ∼ (G2-3) 중 어느 것으로 나타내는 구조를 나타낸다. R 은 치환기를 나타낸다. n1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. n2 는 0 ∼ 5 의 정수를 나타낸다.]
[화학식 3]
Figure pct00028

[식 중, R1 ∼ R3 은, 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 헤테로아릴기, 아릴기, COOH, PO(OH)2, PO(OR)(OH), 또는 CO(NHOH) 를 나타낸다. R4 는, 수소 원자, 알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다. 여기서 R 은 알킬기, 헤테로아릴기, 또는 아릴기를 나타낸다. * 는 결합손을 나타낸다.]
1. A photoelectric conversion element having a laminate structure in which a counter electrode is disposed by arranging a photoconductor layer having a layer of semiconductor fine particles on which a dye is adsorbed, a charge carrier layer and a counter electrode on a conductive support, wherein the metal complex represented by the following formula (1) A photoelectric conversion element using a dye.
ML 1 L 2 X (1)
Wherein M represents a transition metal selected from ruthenium, osmium, iron, rhenium, and technetium. X is, NCS -, Cl -, Br -, I -, CN -, NCO - represents the, or H 2 O. L 1 Represents a three-digit ligand represented by the following formula (L1), and L < 2 > Represents a two-digit ligand represented by any of the following formulas (L2-1) to (L2-5).]
[Chemical Formula 1]
Figure pct00026

[In the formula (L1), Za, Zb and Zc each independently represent a group of a nonmetal atom capable of forming a 5 or 6-membered ring. Provided that at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc has an acidic group.
(2)
Figure pct00027

Wherein G < 1 > Represents a structure shown by any one of formula (G1-1) ~ (G1-6), G 2 Represents a structure represented by any one of the following formulas (G2-1) to (G2-3). R represents a substituent. n1 represents an integer of 0 to 3; and n2 represents an integer of 0 to 5.]
(3)
Figure pct00028

Wherein R 1 to R 3 (OH) 2 , PO (OR) (OH), or CO (NHOH), each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a heteroaryl group, an aryl group, COOH, PO R 4 Represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group. Wherein R represents an alkyl group, a heteroaryl group, or an aryl group. * Indicates a combined hand.]
제 1 항에 있어서,
상기 L2 가 식 (L2-1) 또는 (L2-2) 로 나타내지는, 광전 변환 소자.
The method according to claim 1,
The L 2 Is expressed by the formula (L2-1) or (L2-2).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 G1 이 (G1-1), (G1-2), 또는 (G1-5) 로 나타내지는, 광전 변환 소자.
3. The method according to claim 1 or 2,
The G 1 The photoelectric conversion element represented by (G1-1), (G1-2), or (G1-5).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 G2 가 (G2-1) 또는 (G2-2) 로 나타내지는, 광전 변환 소자.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The G 2 Is represented by (G2-1) or (G2-2).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 R1 이, 전자 흡인성기가 치환된 알킬기인, 광전 변환 소자.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The R 1 Is an alkyl group substituted with an electron-withdrawing group.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Za, Zb, Zc 가, 각각 독립적으로, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 트리아졸 고리, 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피리다진 고리, 또는 피라진 고리에서 선택되는, 광전 변환 소자.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein Za, Zb and Zc are each independently selected from an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a triazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring or a pyrazine ring.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감광체층이 하기 식 (2) 로 나타내는 색소를 추가로 함유하는, 광전 변환 소자.
MzL3 m3L4 m4YmY·CI (2)
[식 (2) 에 있어서, Mz 는 금속 원자를 나타낸다. L3 은 하기 식 (L3) 으로 나타내는 배위자를 나타낸다. L4 는 하기 식 (L4) 로 나타내는 배위자를 나타낸다. Y 는 1 자리 또는 2 자리의 배위자를 나타낸다. m3 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. m4 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. mY 는 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. CI 는 전하를 중화시키는데 카운터 이온이 필요한 경우의 카운터 이온을 나타낸다.]
[화학식 4]
Figure pct00029

(식 (L3) 에 있어서, Ac 는 산성기를 나타낸다. Ra 는 치환기를 나타낸다. Rb 는 알킬기 또는 방향 고리기를 나타낸다. e1 및 e2 는, 각각 독립적으로, 0 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. Lc 및 Ld 는 공액 사슬을 나타낸다. e3 은 0 또는 1 을 나타낸다. f 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. g 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.)
[화학식 5]
Figure pct00030

(식 (L4) 에 있어서, Zd, Ze 및 Zf 는, 각각 독립적으로, 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 원자군을 나타낸다. h 는 0 또는 1 을 나타낸다. 단, Zd, Ze 및 Zf 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.)
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the photoconductor layer further contains a dye represented by the following formula (2).
MzL 3 m3 L 4 m4 Y mY · CI (2)
[In the formula (2), Mz represents a metal atom. L 3 Represents a ligand represented by the following formula (L3). L 4 Represents a ligand represented by the following formula (L4). Y represents a 1-position or 2-position ligand. m3 represents an integer of 0 to 3; and m4 represents an integer of 1 to 3. and mY represents an integer of 0 to 2. CI indicates the counter ion when counter ion is required to neutralize charge.]
[Chemical Formula 4]
Figure pct00029

(In the formula (L3), Ac represents an acidic group, R a Represents a substituent. R b represents an alkyl group or an aromatic ring group. e1 and e2 each independently represent an integer of 0 to 5; L c and L d Represents a conjugated chain. e3 represents 0 or 1; f represents an integer of 0 to 3; and g represents an integer of 0 to 3.)
[Chemical Formula 5]
Figure pct00030

Z represents a group of atoms capable of forming a 5 or 6-membered ring, and Z represents 0 or 1. Zd, Ze and Zf each independently represents a group of atoms capable of forming a 5- or 6-membered ring, And at least one of the forming rings has an acidic group.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 광전 변환 소자를 사용한, 광 전기 화학 전지.A photoelectrochemical cell using the photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 7. 하기 일반식 (1) 로 나타내는, 색소.
ML1L2X (1)
[식 중, M 은 루테늄, 오스뮴, 철, 레늄, 및 테크네튬에서 선택된 천이 금속을 나타낸다. X 는, NCS-, Cl-, Br-, I-, CN-, NCO-, 또는 H2O 를 나타낸다. L1 은 하기 식 (L1) 로 나타내는 3 자리의 배위자를 나타내고, L2 는 하기 식 (L2-1) ∼ (L2-5) 중 어느 것으로 나타내는 2 자리의 배위자를 나타낸다.
[화학식 6]
Figure pct00031

식 (L1) 에 있어서, Za, Zb 및 Zc 는 각각 독립적으로, 5 또는 6 원자 고리를 형성할 수 있는 비금속 원자군을 나타낸다. 단, Za, Zb 및 Zc 가 형성하는 고리 중 적어도 1 개는 산성기를 갖는다.
[화학식 7]
Figure pct00032

식 중, G1 은 하기 식 (G1-1) ∼ (G1-6) 중 어느 것으로 나타내는 구조를 나타내고, G2 는, 하기 식 (G2-1) ∼ (G2-3) 중 어느 것으로 나타내는 구조를 나타낸다.
[화학식 8]
Figure pct00033

식 중, R1 ∼ R3 은, 수소 원자, 알킬기, 헤테로아릴기, 아릴기, COOH, PO(OH)2, PO(OR)(OH), 또는 CO(NHOH) 를 나타낸다. R4 는, 수소 원자, 알킬기, 또는 아릴기를 나타낸다. 여기서 R 은 알킬기, 헤테로아릴기, 또는 아릴기를 나타낸다. * 는 결합손을 나타낸다.]
A coloring matter represented by the following general formula (1).
ML 1 L 2 X (1)
Wherein M represents a transition metal selected from ruthenium, osmium, iron, rhenium, and technetium. X is, NCS -, Cl -, Br -, I -, CN -, NCO - represents the, or H 2 O. L 1 Represents a three-digit ligand represented by the following formula (L1), and L < 2 > Represents a two-digit ligand represented by any of the following formulas (L2-1) to (L2-5).
[Chemical Formula 6]
Figure pct00031

In the formula (L1), Za, Zb and Zc each independently represent a group of a nonmetal atom capable of forming a 5 or 6-membered ring. Provided that at least one of the rings formed by Za, Zb and Zc has an acidic group.
(7)
Figure pct00032

In the formula, G 1 Represents a structure shown by any one of formula (G1-1) ~ (G1-6), G 2 Represents a structure represented by any one of the following formulas (G2-1) to (G2-3).
[Chemical Formula 8]
Figure pct00033

In the formulas, R 1 to R 3 Represents a hydrogen atom, an alkyl group, a heteroaryl group, an aryl group, COOH, PO (OH) 2 , PO (OR) (OH), or CO (NHOH). R 4 Represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group. Wherein R represents an alkyl group, a heteroaryl group, or an aryl group. * Indicates a combined hand.]
KR1020147001213A 2011-09-29 2012-09-14 Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye used in photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell KR101670559B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011214663A JP5782349B2 (en) 2011-09-29 2011-09-29 Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye used in these
JPJP-P-2011-214663 2011-09-29
PCT/JP2012/073623 WO2013047238A1 (en) 2011-09-29 2012-09-14 Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye used in photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140072860A true KR20140072860A (en) 2014-06-13
KR101670559B1 KR101670559B1 (en) 2016-10-28

Family

ID=47995271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147001213A KR101670559B1 (en) 2011-09-29 2012-09-14 Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye used in photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5782349B2 (en)
KR (1) KR101670559B1 (en)
CN (1) CN103764769B (en)
WO (1) WO2013047238A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170117449A (en) * 2015-03-17 2017-10-23 후지필름 가부시키가이샤 Ruthenium complex dye, dye solution, photoelectric conversion element, and dye-sensitized solar cell

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014168119A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-16 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell, and metal complex dye used in same
JP6144619B2 (en) * 2013-04-12 2017-06-07 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell and metal complex dye used therefor
JP6154177B2 (en) * 2013-04-12 2017-06-28 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell, metal complex dye, dye solution, dye-adsorbing electrode, and method for producing dye-sensitized solar battery
JP6017491B2 (en) * 2013-04-12 2016-11-02 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell, metal complex dye, dye solution, dye-adsorbing electrode, and method for producing dye-sensitized solar battery
WO2016028738A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-25 The University Of North Carolina At Chapel Hill Stabilization of chromophores or catalysts with polymer overlayers
WO2016047344A1 (en) * 2014-09-22 2016-03-31 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell, metal complex dye and dye solution
JP6300338B2 (en) * 2015-03-17 2018-03-28 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell, ruthenium complex dye and dye solution
JP6300337B2 (en) * 2015-03-17 2018-03-28 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell, ruthenium complex dye and dye solution
US20220380893A1 (en) * 2019-06-12 2022-12-01 President And Fellows Of Harvard College Copper halide layers

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463057A (en) 1992-08-21 1995-10-31 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne, (Epfl) Bi-pyridyl-rumetal complexes
KR20000033503A (en) 1998-11-24 2000-06-15 성재갑 Styrene and styrene copolymer having narrow molecular weight dispersion using stable free radical and method of manufacture
KR20070072214A (en) * 2005-12-31 2007-07-04 삼성에스디아이 주식회사 Ruthenium complex and dye sensitized solar cell
US20100258175A1 (en) 2009-04-10 2010-10-14 Yun Chi Panchromatic photosensitizers and dye-sensitized solar cell using the same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0758337B1 (en) * 1994-05-02 1998-12-16 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Phosphonated polypyridyl compounds and their complexes
JP2000106224A (en) * 1998-09-29 2000-04-11 Fuji Photo Film Co Ltd Photoelectric conversion element and photo electrochemical cell
JP4874454B2 (en) * 2000-01-31 2012-02-15 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element and photovoltaic cell
JP4371284B2 (en) * 2000-02-18 2009-11-25 富士フイルム株式会社 Ruthenium complex dye, photoelectric conversion element and photovoltaic cell
JP4970641B2 (en) * 2000-07-05 2012-07-11 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element and photovoltaic cell using the same
EP1424340B1 (en) * 2002-11-28 2006-06-21 Imra Europe S.A. Metal complex photosensitizers and photo-electrochemical cell
JP5706846B2 (en) * 2011-09-08 2015-04-22 国立大学法人信州大学 Dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463057A (en) 1992-08-21 1995-10-31 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne, (Epfl) Bi-pyridyl-rumetal complexes
KR20000033503A (en) 1998-11-24 2000-06-15 성재갑 Styrene and styrene copolymer having narrow molecular weight dispersion using stable free radical and method of manufacture
KR20070072214A (en) * 2005-12-31 2007-07-04 삼성에스디아이 주식회사 Ruthenium complex and dye sensitized solar cell
US20100258175A1 (en) 2009-04-10 2010-10-14 Yun Chi Panchromatic photosensitizers and dye-sensitized solar cell using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170117449A (en) * 2015-03-17 2017-10-23 후지필름 가부시키가이샤 Ruthenium complex dye, dye solution, photoelectric conversion element, and dye-sensitized solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
CN103764769A (en) 2014-04-30
CN103764769B (en) 2016-08-17
JP5782349B2 (en) 2015-09-24
KR101670559B1 (en) 2016-10-28
JP2013072080A (en) 2013-04-22
WO2013047238A1 (en) 2013-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101670559B1 (en) Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye used in photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell
TWI567082B (en) A photoelectric conversion element, a photoelectrochemical cell, and a metal complex pigment used
JP5620316B2 (en) Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell and dye
KR101718198B1 (en) Metal complex dye, photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell, dye adsorption liquid composition for dye-sensitized solar cell, semiconductor electrode for dye-sensitized solar cell, and method for producing dye-sensitized solar cell
KR101890006B1 (en) Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and metal complex dye used in photoelectric conversion element
JP5869481B2 (en) Metal complex dye, photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell
KR101890008B1 (en) Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and metal complex pigment used in same
KR20140062511A (en) Dye, photoelectric conversion element using same, and photoelectrochemical cell
KR101505790B1 (en) Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye for use therein
JP2012051952A (en) Pigment, photoelectric element and photoelectrochemical battery
JP5992581B2 (en) Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and metal complex dye used therefor
JP5788779B2 (en) Photoelectric conversion element and photoelectrochemical cell
KR20140117534A (en) Photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion element, and dye-sensitized solar cell using photoelectric conversion element
JP5789506B2 (en) Photoelectric conversion element and dye-sensitized solar cell
JP5756766B2 (en) Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell and dye
JP5636341B2 (en) Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and dye used in them
JP2013175468A (en) Photoelectric conversion element, photoelectrochemical cell, and metal complex pigment used for the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191002

Year of fee payment: 4