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JP2005063833A - Photoelectric conversion material, semiconductor electrode, and photoelectric conversion element using the same - Google Patents

Photoelectric conversion material, semiconductor electrode, and photoelectric conversion element using the same Download PDF

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JP2005063833A
JP2005063833A JP2003292979A JP2003292979A JP2005063833A JP 2005063833 A JP2005063833 A JP 2005063833A JP 2003292979 A JP2003292979 A JP 2003292979A JP 2003292979 A JP2003292979 A JP 2003292979A JP 2005063833 A JP2005063833 A JP 2005063833A
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JP
Japan
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group
ring
atom
substituent
aryl
Prior art date
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JP2003292979A
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Japanese (ja)
Inventor
Tamotsu Horiuchi
保 堀内
Taketoshi Miura
偉俊 三浦
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Mitsubishi Paper Mills Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Paper Mills Ltd
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Publication date
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    • 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

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

【課題】光電変換特性に優れた光電変換素子を提供する。
【解決手段】一般式(1)で示される化合物を用いた光電変換材料。

Figure 2005063833

(Rはアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、Rは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、Rはベンゼン環とA1環を結合する連結基を示す。Rは水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。X、Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ジシアノメチレン基、ビス(アルコキシカルボニル)メチレン基等を示す。A1環はヘテロ環を示し、Zは窒素原子とベンゼン環で結合した脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。n1は0〜4の整数を示す。)
【選択図】 なしA photoelectric conversion element having excellent photoelectric conversion characteristics is provided.
A photoelectric conversion material using a compound represented by the general formula (1).
Figure 2005063833

(R 1 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom, and R 3 represents R 4 represents a linking group that connects the benzene ring and the A1 ring, and R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic ring, or an acidic group. .X 1, X 2 is an oxygen atom a substituent having, sulfur atom, a nitrogen atom, a dicyanomethylene group, .A1 ring showing a bis (alkoxycarbonyl) methylene group represents a heterocycle, Z 1 is a nitrogen atom An aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring, or a heterocyclic ring bonded by a benzene ring is shown, and n1 is an integer of 0 to 4.)
[Selection figure] None

Description

本発明は、一般式(1)〜(6)で示される何れかの色素を光電変換材料として用いる光電変換素子に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion element using any one of the dyes represented by the general formulas (1) to (6) as a photoelectric conversion material.

大量の化石燃料の使用で引き起こされるCO2濃度増加による地球温暖化、更に人口増加に伴うエネルギー需要の増大は、人類の存亡にまで関わる問題と認識されている。そのため近年、無限で有害物質を発生しない太陽光の利用が精力的に検討されている。このクリーンエネルギー源である太陽光利用として現在実用化されているものは住宅用の単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンおよびテルル化カドミウムやセレン化インジウム銅等の無機系太陽電池が挙げられる。 Global warming due to the increase in CO 2 concentration caused by the use of a large amount of fossil fuel, and the increase in energy demand accompanying population increase are recognized as problems related to the existence of human beings. For this reason, in recent years, the use of sunlight that is infinite and does not generate harmful substances has been energetically studied. What is currently put into practical use as sunlight, which is a clean energy source, includes residential single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, and inorganic solar cells such as cadmium telluride and indium copper selenide.

しかしながら、これらの無機系太陽電池にも欠点がある。例えばシリコン系では、非常に純度の高いものが要求され、当然精製の工程は複雑でプロセス数が多く、製造コストが高い。それ以外にも軽量化等の要求もあり、特に、ユーザーへのペイバックが長い点でも不利であり、普及には問題があった。   However, these inorganic solar cells also have drawbacks. For example, a silicon system is required to have a very high purity. Naturally, the purification process is complicated, the number of processes is large, and the manufacturing cost is high. In addition, there is a demand for weight reduction and the like, and in particular, it is disadvantageous in that payback to the user is long, and there is a problem in the spread.

その一方で、有機材料を使う太陽電池も多く提案されている。有機太陽電池としては、p型有機半導体と仕事関数の小さい金属を接合させるショットキー型光電変換素子、p型有機半導体とn型無機半導体、あるいはp型有機半導体と電子受容性有機化合物を接合させるヘテロ接合型光電変換素子等があり、利用される有機半導体は、クロロフィル、ペリレン等の合成色素や顔料、ポリアセチレン等の導電性高分子材料、またはそれらの複合材料等である。これらを真空蒸着法、キャスト法、またはディッピング法等により、薄膜化し電池材料が構成されている。有機材料は低コスト、大面積化が容易等の長所もあるが、変換効率は1%以下と低いものが多く、また耐久性も悪いという問題もあった。   On the other hand, many solar cells using organic materials have been proposed. As an organic solar cell, a Schottky photoelectric conversion element that joins a p-type organic semiconductor and a metal having a low work function, a p-type organic semiconductor and an n-type inorganic semiconductor, or a p-type organic semiconductor and an electron-accepting organic compound are joined. There are heterojunction photoelectric conversion elements and the like, and organic semiconductors used are synthetic dyes and pigments such as chlorophyll and perylene, conductive polymer materials such as polyacetylene, or composite materials thereof. These are thinned by a vacuum deposition method, a casting method, a dipping method, or the like to form a battery material. The organic material has advantages such as low cost and easy area enlargement, but there are many problems that the conversion efficiency is as low as 1% or less and the durability is poor.

こうした状況の中で、良好な特性を示す太陽電池がスイスのグレッツェル博士らによって報告された(非特許文献1参照)。この文献には電池作製に必要な材料および製造技術も開示されている。提案された電池は色素増感型太陽電池、あるいはグレッツェル型太陽電池と呼ばれ、ルテニウム錯体で分光増感された酸化チタン多孔質薄膜を作用電極とする湿式太陽電池である。この方式の利点は酸化チタン等の安価な酸化物半導体を高純度まで精製する必要がないこと、従って安価で、更に利用できる光は広い可視光領域にまでわたっており、可視光成分の多い太陽光を有効に電気へ変換できることである。   Under such circumstances, a solar cell exhibiting good characteristics has been reported by Dr. Gretzell of Switzerland (see Non-Patent Document 1). This document also discloses materials and manufacturing techniques necessary for battery fabrication. The proposed battery is called a dye-sensitized solar cell or a Gretzel solar cell, and is a wet solar cell using a titanium oxide porous thin film spectrally sensitized with a ruthenium complex as a working electrode. The advantage of this method is that it is not necessary to purify an inexpensive oxide semiconductor such as titanium oxide to high purity, and therefore, it is inexpensive and more usable light extends over a wide visible light region, and the solar light with many visible light components. It is that light can be effectively converted into electricity.

反面、資源的制約があるルテニウム錯体が使われているため、この太陽電池が実用化された場合に、ルテニウム錯体の供給が危ぶまれている。また、このルテニウム錯体は高価なため、安価な有機色素へ変更することが出来れば、この問題は解決出来る。この電池の色素としてメロシアニン色素、シアニン色素、9−フェニルキサンテン系色素が報告されている(例えば、特許文献1〜3参照)。しかしながら、これらの色素は酸化チタンへの吸着が低かったり、高い増感効果を得るには至っておらず、また、経時安定性にも問題がある。
特開平11−238905号公報 特開2001−76773号公報 特開平10−92477号公報 Nature,353,737(1991)
On the other hand, ruthenium complexes with limited resources are used, so when this solar cell is put to practical use, the supply of ruthenium complexes is in danger. Moreover, since this ruthenium complex is expensive, this problem can be solved if it can be changed to an inexpensive organic dye. Merocyanine dyes, cyanine dyes, and 9-phenylxanthene dyes have been reported as dyes for this battery (see, for example, Patent Documents 1 to 3). However, these dyes have low adsorption to titanium oxide and have not yet achieved a high sensitizing effect, and also have problems with stability over time.
JP 11-238905 A JP 2001-76773 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-92477 Nature, 353,737 (1991)

本発明の目的は高性能の光電変換素子を提供することである。   An object of the present invention is to provide a high-performance photoelectric conversion element.

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、前記一般式(1)〜(6)で示される色素の少なくとも1種を光電変換材料として用いることで目標達成する事が出来た。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors were able to achieve the target by using at least one dye represented by the general formulas (1) to (6) as a photoelectric conversion material.

Figure 2005063833
Figure 2005063833

一般式(1)において、R1はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R2は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R3はベンゼン環とA1環を結合する連結基を示す。R4は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。X1、X2は酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ジシアノメチレン基、ビス(アルコキシカルボニル)メチレン基、ビス(アリールオキシカルボニル)メチレン基、ビスカルボキシルメチレン基、置換アミノ基、カルボニル基、スルホニル基、アシルメチレン基、メチン基、アルキレン基、シクロアルキレン基、ヒドロキシメチレン基、チオカルボニル基を示し、同一であっても異なっていてもよく、置換基を有していてもよい。A1環はヘテロ環を示し、更に脂肪族縮合環、芳香族縮合環あるいはヘテロ環と縮合してもよい。Z1は窒素原子とベンゼン環で結合した脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。また、R1とZ1、R1とベンゼン環で結合し、環状構造を形成してもよい。n1は0〜4の整数を示す。 In the general formula (1), R 1 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom, and may have a substituent. R 3 represents a linking group that connects the benzene ring and the A1 ring. R 4 represents a substituent having a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic ring, or an acidic group. X 1 and X 2 are oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom, dicyanomethylene group, bis (alkoxycarbonyl) methylene group, bis (aryloxycarbonyl) methylene group, biscarboxymethylene group, substituted amino group, carbonyl group, sulfonyl group , An acylmethylene group, a methine group, an alkylene group, a cycloalkylene group, a hydroxymethylene group, and a thiocarbonyl group, which may be the same or different, and may have a substituent. Ring A1 represents a heterocycle, and may be further condensed with an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring or a heterocycle. Z 1 represents an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring or a heterocyclic ring bonded with a nitrogen atom and a benzene ring. Further, R 1 and Z 1 , R 1 and a benzene ring may be bonded to form a cyclic structure. n1 represents an integer of 0 to 4.

Figure 2005063833
Figure 2005063833

一般式(2)において、R5はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R6、R7はアルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、R6とR7で結合して環状構造を形成してもよい。R8は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R9はベンゼン環とA2環を結合する連結基を示す。R10は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。X3、X4は酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ジシアノメチレン基、ビス(アルコキシカルボニル)メチレン基、ビス(アリールオキシカルボニル)メチレン基、ビスカルボキシルメチレン基、置換アミノ基、カルボニル基、スルホニル基、アシルメチレン基、メチン基、アルキレン基、シクロアルキレン基、ヒドロキシメチレン基、チオカルボニル基を示し、同一であっても異なっていてもよく、置換基を有していてもよい。A2環は脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示し、脂肪族縮合環、芳香族縮合環あるいはヘテロ環と縮合してもよい。n2は0〜4の整数を示す。 In the general formula (2), R 5 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 6 and R 7 each represents an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom, and may be bonded to each other at R 6 and R 7 to form a cyclic structure. R 8 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom, and may have a substituent. R 9 represents a linking group that connects the benzene ring and the A2 ring. R 10 represents a substituent having a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic ring, or an acidic group. X 3 and X 4 are oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom, dicyanomethylene group, bis (alkoxycarbonyl) methylene group, bis (aryloxycarbonyl) methylene group, biscarboxymethylene group, substituted amino group, carbonyl group, sulfonyl group , An acylmethylene group, a methine group, an alkylene group, a cycloalkylene group, a hydroxymethylene group, and a thiocarbonyl group, which may be the same or different, and may have a substituent. Ring A2 represents an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring or a heterocyclic ring, and may be condensed with an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring or a heterocyclic ring. n2 represents an integer of 0 to 4.

Figure 2005063833
Figure 2005063833

一般式(3)においてR11はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R12は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R13はベンゼン環とB1環を結合する連結基を示す。R14は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。X5は水素原子、アリール基を示し、置換基を有していてもよい。X6はメチン基、窒素原子、置換アミノ基を示す。X7は酸素原子、硫黄原子、置換アミノ基を示す。B1環はヘテロ環を示す。Z2は窒素原子とベンゼン環で結合した脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。また、R11とZ2、R11とベンゼン環で結合し、環状構造を形成してもよい。n3は0〜4の整数を示す。 In the general formula (3), R 11 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 12 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom, and may have a substituent. R 13 represents a linking group that connects the benzene ring and the B1 ring. R 14 represents a substituent having a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic ring, or an acidic group. X 5 represents a hydrogen atom or an aryl group, and may have a substituent. X 6 represents a methine group, a nitrogen atom, or a substituted amino group. X 7 represents an oxygen atom, a sulfur atom or a substituted amino group. Ring B1 represents a heterocycle. Z 2 represents an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring, or a heterocyclic ring bonded with a nitrogen atom and a benzene ring. Alternatively, R 11 and Z 2 , or R 11 and a benzene ring may be bonded to form a cyclic structure. n3 represents an integer of 0 to 4.

Figure 2005063833
Figure 2005063833

一般式(4)において、R15はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R16、R17はアルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、R16とR17で結合して環状構造を形成してもよい。R18は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R19はベンゼン環とB2環を結合する連結基を示す。R20は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。X8は水素原子、アリール基を示し、置換基を有していてもよい。X9はメチン基、窒素原子、置換アミノ基を示す。X10は酸素原子、硫黄原子、置換アミノ基を示す。B2環はヘテロ環を示す。n4は0〜4の整数を示す。 In the general formula (4), R 15 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 16 and R 17 represent an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom, and may be bonded to each other at R 16 and R 17 to form a cyclic structure. R 18 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom, and may have a substituent. R 19 represents a linking group that connects the benzene ring and the B2 ring. R 20 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic group, or a substituent having an acidic group. X 8 represents a hydrogen atom or an aryl group, and may have a substituent. X 9 represents a methine group, a nitrogen atom, or a substituted amino group. X 10 represents an oxygen atom, a sulfur atom or a substituted amino group. Ring B2 represents a heterocycle. n4 represents an integer of 0 to 4.

Figure 2005063833
Figure 2005063833

一般式(5)においてR21はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R22は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R23はベンゼン環とC1環を結合する連結基を示す。R24は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。R25、R26は水素原子、アルキル基、アルコシキ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示す。また、R25とR26は結合して環状構造を形成してもよい。X11は置換アミノ基、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ジシアノメチレン基、ビス(アルコキシカルボニル)メチレン基を示す。C1環は脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。Z3は窒素原子とベンゼン環で結合した脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。また、R21とZ3、R21とベンゼン環で結合し、環状構造を形成してもよい。n5は0〜4の整数を示す。 In the general formula (5), R 21 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 22 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom, and may have a substituent. R 23 represents a linking group that connects the benzene ring and the C1 ring. R 24 represents a substituent having a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic ring, or an acidic group. R 25 and R 26 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring or a halogen atom. R 25 and R 26 may combine to form a cyclic structure. X 11 represents a substituted amino group, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, a dicyanomethylene group, or a bis (alkoxycarbonyl) methylene group. Ring C1 represents an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring, or a heterocyclic ring. Z 3 represents an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring, or a heterocyclic ring bonded with a nitrogen atom and a benzene ring. Alternatively, R 21 and Z 3 , or R 21 and a benzene ring may be bonded to form a cyclic structure. n5 represents an integer of 0 to 4.

Figure 2005063833
Figure 2005063833

一般式(6)において、R27はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R28、R29はアルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、R28とR29で結合して環状構造を形成してもよい。R30は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R31はベンゼン環とC2環を結合する連結基を示す。R32は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。R33、R34は水素原子、アルキル基、アルコシキ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示す。また、R33とR34で結合して環状構造を形成してもよい。X12は置換アミノ基、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ジシアノメチレン基、ビス(アルコキシカルボニル)メチレン基を示す。C2環は脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。n6は0〜4の整数を示す。 In the general formula (6), R 27 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 28 and R 29 represent an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom, and may be bonded to each other at R 28 and R 29 to form a cyclic structure. R 30 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom, and may have a substituent. R 31 represents a linking group that connects the benzene ring and the C2 ring. R 32 represents a substituent having a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic ring, or an acidic group. R 33 and R 34 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic ring, or a halogen atom. Further, R 33 and R 34 may be bonded to form a cyclic structure. X 12 represents a substituted amino group, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, a dicyanomethylene group, or a bis (alkoxycarbonyl) methylene group. Ring C2 represents an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring, or a heterocyclic ring. n6 represents an integer of 0 to 4.

Figure 2005063833
Figure 2005063833

一般式(7)においてR35は水素原子、水酸基、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アシルオキシ基、オキシカルボニル基、オキソ基、酸性基を示し、置換基を有していてもよい。R36は酸性基を含有するアルキル基を示す。n7は0〜13の整数を示す。また、ステロイド環内は二重結合を含んでもよい。 In the general formula (7), R 35 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, an acyl group, an acyloxy group, an oxycarbonyl group, an oxo group or an acidic group. You may have. R 36 represents an alkyl group containing an acidic group. n7 represents an integer of 0 to 13. The steroid ring may contain a double bond.

本発明で使用される一般式(1)〜(6)の光電変換材料を用いることにより、優れた変換効率を示す光電変換素子を得ることが出来る。   By using the photoelectric conversion materials of the general formulas (1) to (6) used in the present invention, a photoelectric conversion element exhibiting excellent conversion efficiency can be obtained.

ここでR1、R11、R21の具体例としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基等のアルキル基、ベンジル基、1−ナフチルメチル基等のアラルキル基、ビニル基、ジフェニルビニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、1−ナフチル基等のアリール基、フリル基、チエニル基、インドリル基等のヘテロ環を挙げることが出来る。また、R1、R11、R21は置換基を有していてもよく、その置換基の具体例としては、上述のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、n−ヘキシルオキシ基等のアルコキシ基、メチルチオ基、n−ヘキシルチオ基等のアルキルチオ基、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基等のアリールオキシ基、フェニルチオ基等のアリールチオ基、塩素、臭素等のハロゲン原子、ジメチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のジ置換アミノ基、上述のアリール基、上述のヘテロ環、カルボキシル基、カルボキシメチル基等のカルボキシアルキル基、スルホニルプロピル基等のスルホニルアルキル基、リン酸基、ヒドロキサム酸基等の酸性基、シアノ基、ニトロ基、トリフルオロメチル基等の電子吸引性基を挙げることができる。酸性基は4級アンモニウム塩、金属塩、エステル、アミドの形態であっても構わない。また、R1、R11、R21は隣接するベンゼン環と共に、あるいはZ1と共に環状構造を形成してもよい。Z1、Z2、Z3はそれぞれ窒素原子、ベンゼン環と共に環状構造を形成する連結基であり、形成する環状構造の具体例は(8)〜(24)に挙げることができ、化15中のRはR1、R11、R21の何れかを示しており、ZはZ1、Z2、Z3の何れかを示している。R2、R8、R12、R18、R22、R30の具体例は水素原子、上述のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。その置換基の具体例としては、上述のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のアルキルチオ基、上述のアリールオキシ基、上述のアリールチオ基、上述のハロゲン原子、上述のジ置換アミノ基、上述のアリール基、上述の複素環、カルボキシル基、上述のカルボキシアルキル基、上述のスルホニルアルキル基、上述の酸性基、上述の電子吸引性基を挙げることができる。酸性基は4級アンモニウム塩、金属塩、エステル、アミドの形態であっても構わない。R4の具体例は、水素原子、上述のアルキル基、上述のアラルキル基、上述のアルケニル基、上述のアルコキシ基、上述のアルキルチオ基、メチルアミノ基、n−ヘキシルアミノ基、1−ナフチルアミノ基等の置換アミノ基、上述のハロゲン原子、上述のアリール基、上述のヘテロ環、上述の酸性基を有する置換基を示す。X1、X2、X3、X4の具体例としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ジシアノメチレン基、ビス(メトキシカルボニル)メチレン基、ビス(t−ブトキシカルボニル)メチレン基等のビス(アルコキシカルボニル)メチレン基、ビス(4−メチルフェノキシ)メチレン基等のビス(アリールオキシ)メチレン基、ジベンゾイルメチレン等のビスアシルメチレン基、上述の置換アミノ基、カルボニル基、スルホニル基、ベンゾイルメチレン基等のアシルメチレン基、メチン基、メチレン基、1,2−エチレン基等のアルキレン基、シクロヘキセン等のシクロアルキレン基、ヒドロキシメチレン基、メチルチオカルボニル基、ベンジルチオカルボニル基、2−ナフチルチオカルボニル基等のチオカルボニル基を挙げることができ、置換基を有していてもよい。その置換基の具体例としては、上述のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のアルキルチオ基、上述のアリールオキシ基、上述のアリールチオ基、上述のハロゲン原子、上述のジ置換アミノ基、上述のアリール基、上述の複素環、カルボキシル基、上述のカルボキシアルキル基、上述のスルホニルアルキル基、上述の酸性基、上述の電子吸引性基を挙げることができる。R4、R10の具体例としては、水素原子、上述のアルキル基、上述のアラルキル基、上述のアルケニル基、上述のアルコキシ基、上述のアルキルチオ基、上述の置換アミノ基、上述のハロゲン原子、上述のアリール基、上述のヘテロ環、上述の酸性基を挙げることができる。A1、A2の環状構造の具体例としては(25)〜(87)を挙げることができ、化16ないし化19中のRはR4とR10の何れかを示している。X5、X8の具体例としては、水素原子、上述のアリール基を挙げることができ、置換基を有していてもよい。その置換基の具体例としては、上述のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のアルキルチオ基、上述のアリールオキシ基、上述のアリールチオ基、上述のハロゲン原子、上述のジ置換アミノ基、上述のアリール基、上述のヘテロ環、カルボキシル基、上述のカルボキシアルキル基、上述のスルホニルアルキル基、上述の酸性基、上述の電子吸引性基を挙げることができる。X6、X9の具体例としては、上述のメチン基、窒素原子、上述の置換アミノ基を挙げることができる。X7、X10の具体例としては酸素原子、硫黄原子を挙げることができる。R14、R20の具体例としては、水素原子、上述のアルキル基、上述のアラルキル基、上述のアルケニル基、上述のアルコキシ基、上述のアルキルチオ基、上述の置換アミノ基、上述の酸性基を挙げることができる。B1、B2の環状構造の具体例としては(88)〜(103)に挙げることができ、化20及び化21中のRはR14、R20の何れかを示している。R25、R26の具体例としては、水素原子、上述のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のアリール基、上述のヘテロ環、上述のハロゲン原子を挙げることができる。X11、X12の具体例としては、上述の置換アミノ基、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ジシアノメチレン基、ビス(エトキシカルボニル)メチレン基等のビス(アルコキシカルボニル)メチレン基を挙げることができる。R24とR32の具体例としては、水素原子、上述のアルキル基、上述のアラルキル基、上述のアルケニル基、上述のアルコキシ基、上述のアルキルチオ基、上述の置換アミノ基、上述のハロゲン原子、上述のアリール基、上述のヘテロ環、上述の酸性基を挙げることができる。C1、C2の環状構造の具体例としては、(104)〜(121)に示すものを挙げることができ、図中のRはR24とR32の何れかを示している。R3、R9、R13、R19、R23、R31の具体例としては、(122)〜(157)に示すものを挙げることが出来る。R33の具体例としては、水素原子、水酸基、上述のハロゲン原子、上述のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のアリール基、上述のヘテロ環基、上述のアシル基、上述のアシルオキシ基、上述のオキシカルボニル基、オキソ基、上述の酸性基を示し、置換基を有していてもよい。その置換基の具体例としては、上述のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のアルキルチオ基、上述のアリールオキシ基、上述のアリールチオ基、上述のハロゲン原子、上述のジ置換アミノ基、上述のアリール基、上述のヘテロ環、カルボキシル基、上述のカルボキシアルキル基、上述のスルホニルアルキル基、上述の酸性基、上述の電子吸引性基を挙げることができる。R34は酸性基を含有するアルキル基を挙げることが出来る。R35の具体例としては水素原子、水酸基、上述のハロゲン原子、上述のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のアリール基、上述のヘテロ環、上述のアシル基、ベンゾイルオキシ基、ナフトイルオキシ基等のアシルオキシ基、エトキシカルボニル基等のオキシカルボニル基、オキソ基、上述の酸性基を挙げることができ、置換基を有していてもよい。その置換基の具体例としては、上述のアルキル基、上述のアルコキシ基、上述のアルキルチオ基、上述のアリールオキシ基、上述のアリールチオ基、上述のハロゲン原子、上述のジ置換アミノ基、上述のアリール基、上述のヘテロ環、カルボキシル基、上述のカルボキシアルキル基、上述のスルホニルアルキル基、上述の酸性基、上述の電子吸引性基を挙げることができる。R36の具体例としては、上述の酸性基を置換基として有するアルキル基を挙げることができる。 Specific examples of R 1 , R 11 and R 21 are alkyl groups such as methyl, ethyl and isopropyl, aralkyl such as benzyl and 1-naphthylmethyl, vinyl, diphenylvinyl, cyclo Examples include alkenyl groups such as hexenyl groups, aryl groups such as phenyl groups and 1-naphthyl groups, and heterocycles such as furyl groups, thienyl groups, and indolyl groups. R 1 , R 11 , and R 21 may have a substituent. Specific examples of the substituent include alkoxy groups such as the above-described alkyl group, methoxy group, ethoxy group, and n-hexyloxy group. Alkylthio groups such as methylthio group and n-hexylthio group, aryloxy groups such as phenoxy group and 1-naphthyloxy group, arylthio groups such as phenylthio group, halogen atoms such as chlorine and bromine, dimethylamino group, diphenylamino group and the like Disubstituted amino groups, the above aryl groups, the above heterocycles, carboxyalkyl groups such as carboxyl groups and carboxymethyl groups, sulfonylalkyl groups such as sulfonylpropyl groups, acidic groups such as phosphoric acid groups and hydroxamic acid groups, cyano And electron withdrawing groups such as a group, a nitro group and a trifluoromethyl group. The acidic group may be in the form of a quaternary ammonium salt, metal salt, ester or amide. R 1 , R 11 and R 21 may form a cyclic structure with an adjacent benzene ring or with Z 1 . Z 1 , Z 2 , and Z 3 are each a linking group that forms a cyclic structure with a nitrogen atom and a benzene ring, and specific examples of the cyclic structure to be formed can be listed in (8) to (24). R represents any one of R 1 , R 11 , and R 21 , and Z represents any one of Z 1 , Z 2 , and Z 3 . Specific examples of R 2 , R 8 , R 12 , R 18 , R 22 , and R 30 represent a hydrogen atom, the above alkyl group, the above alkoxy group, and the above halogen atom, and may have a substituent. . Specific examples of the substituent include the above alkyl group, the above alkoxy group, the above alkylthio group, the above aryloxy group, the above arylthio group, the above halogen atom, the above disubstituted amino group, and the above aryl. A group, the above-mentioned heterocyclic ring, a carboxyl group, the above-mentioned carboxyalkyl group, the above-mentioned sulfonylalkyl group, the above-mentioned acidic group, and the above-mentioned electron-withdrawing group. The acidic group may be in the form of a quaternary ammonium salt, metal salt, ester or amide. Specific examples of R 4 include a hydrogen atom, the above alkyl group, the above aralkyl group, the above alkenyl group, the above alkoxy group, the above alkylthio group, the methylamino group, the n-hexylamino group, and the 1-naphthylamino group. A substituted amino group such as the above, a halogen atom as described above, an aryl group as described above, a heterocyclic ring as described above, and a substituent having the above acidic group. Specific examples of X 1 , X 2 , X 3 and X 4 include bis such as oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom, dicyanomethylene group, bis (methoxycarbonyl) methylene group and bis (t-butoxycarbonyl) methylene group. (Alkoxycarbonyl) methylene group, bis (aryloxy) methylene group such as bis (4-methylphenoxy) methylene group, bisacylmethylene group such as dibenzoylmethylene, the above-mentioned substituted amino group, carbonyl group, sulfonyl group, benzoylmethylene Acylmethylene group such as methine group, alkylene group such as methine group, methylene group, 1,2-ethylene group, cycloalkylene group such as cyclohexene, hydroxymethylene group, methylthiocarbonyl group, benzylthiocarbonyl group, 2-naphthylthiocarbonyl group A thiocarbonyl group such as It may have. Specific examples of the substituent include the above alkyl group, the above alkoxy group, the above alkylthio group, the above aryloxy group, the above arylthio group, the above halogen atom, the above disubstituted amino group, and the above aryl. A group, the above-mentioned heterocyclic ring, a carboxyl group, the above-mentioned carboxyalkyl group, the above-mentioned sulfonylalkyl group, the above-mentioned acidic group, and the above-mentioned electron-withdrawing group. Specific examples of R 4 and R 10 include a hydrogen atom, the above alkyl group, the above aralkyl group, the above alkenyl group, the above alkoxy group, the above alkylthio group, the above substituted amino group, the above halogen atom, The above-mentioned aryl group, the above-mentioned heterocyclic ring, and the above-mentioned acidic group can be mentioned. Specific examples of the cyclic structure of A1 and A2 include (25) to (87), and R in Chemical formula 16 to Chemical formula 19 represents either R 4 or R 10 . Specific examples of X 5 and X 8 include a hydrogen atom and the above aryl group, and may have a substituent. Specific examples of the substituent include the above alkyl group, the above alkoxy group, the above alkylthio group, the above aryloxy group, the above arylthio group, the above halogen atom, the above disubstituted amino group, and the above aryl. A group, the above-mentioned heterocycle, a carboxyl group, the above-mentioned carboxyalkyl group, the above-mentioned sulfonylalkyl group, the above-mentioned acidic group, and the above-mentioned electron-withdrawing group. Specific examples of X 6 and X 9 include the above methine group, nitrogen atom, and the above substituted amino group. Specific examples of X 7 and X 10 include an oxygen atom and a sulfur atom. Specific examples of R 14 and R 20 include a hydrogen atom, the above alkyl group, the above aralkyl group, the above alkenyl group, the above alkoxy group, the above alkylthio group, the above substituted amino group, and the above acidic group. Can be mentioned. Specific examples of the cyclic structure of B1 and B2 can be mentioned in (88) to (103), and R in Chemical Formula 20 and Chemical Formula 21 represents either R 14 or R 20 . Specific examples of R 25 and R 26 include a hydrogen atom, the above alkyl group, the above alkoxy group, the above aryl group, the above hetero ring, and the above halogen atom. Specific examples of X 11 and X 12 include the above-mentioned substituted amino group, oxygen atom, sulfur atom, carbonyl group, dicyanomethylene group, and bis (alkoxycarbonyl) methylene group such as bis (ethoxycarbonyl) methylene group. it can. Specific examples of R 24 and R 32 include a hydrogen atom, the above alkyl group, the above aralkyl group, the above alkenyl group, the above alkoxy group, the above alkylthio group, the above substituted amino group, the above halogen atom, The above-mentioned aryl group, the above-mentioned heterocyclic ring, and the above-mentioned acidic group can be mentioned. Specific examples of the cyclic structures of C1 and C2 include those shown in (104) to (121), and R in the figure indicates either R 24 or R 32 . Specific examples of R 3 , R 9 , R 13 , R 19 , R 23 , and R 31 include those shown in (122) to (157). Specific examples of R 33 include a hydrogen atom, a hydroxyl group, the above halogen atom, the above alkyl group, the above alkoxy group, the above aryl group, the above heterocyclic group, the above acyl group, the above acyloxy group, and the above. An oxycarbonyl group, an oxo group, or the above-described acidic group, which may have a substituent. Specific examples of the substituent include the above alkyl group, the above alkoxy group, the above alkylthio group, the above aryloxy group, the above arylthio group, the above halogen atom, the above disubstituted amino group, and the above aryl. A group, the above-mentioned heterocycle, a carboxyl group, the above-mentioned carboxyalkyl group, the above-mentioned sulfonylalkyl group, the above-mentioned acidic group, and the above-mentioned electron-withdrawing group. R 34 may be an alkyl group containing an acidic group. Specific examples of R 35 include a hydrogen atom, a hydroxyl group, the above halogen atom, the above alkyl group, the above alkoxy group, the above aryl group, the above heterocycle, the above acyl group, the benzoyloxy group, and the naphthoyloxy group. An acyloxy group such as oxycarbonyl group, an oxycarbonyl group such as ethoxycarbonyl group, an oxo group, and the above-mentioned acidic group may be mentioned, and they may have a substituent. Specific examples of the substituent include the above alkyl group, the above alkoxy group, the above alkylthio group, the above aryloxy group, the above arylthio group, the above halogen atom, the above disubstituted amino group, and the above aryl. A group, the above-mentioned heterocycle, a carboxyl group, the above-mentioned carboxyalkyl group, the above-mentioned sulfonylalkyl group, the above-mentioned acidic group, and the above-mentioned electron-withdrawing group. Specific examples of R 36 include an alkyl group having the above acidic group as a substituent.

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次に、本発明の光電変換材料の具体例を挙げる。一般式(1)の化合物の具体例を(A−01)〜(A−43)に、一般式(3)の具体例を(B−01)〜(B−14)に、一般式(5)の具体例を(C−01)〜(C−11)に挙げるがこれらに限定されるものではない。   Next, specific examples of the photoelectric conversion material of the present invention will be given. Specific examples of the compound of the general formula (1) are (A-01) to (A-43), specific examples of the general formula (3) are (B-01) to (B-14), and the general formula (5 Specific examples of (C-01) to (C-11) are listed below, but are not limited thereto.

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本発明の光電変換素子は、導電性支持体、導電性支持体上に設置した色素によって増感された半導体層、電荷移動層及び対極からなる。感光層は単層構成でも積層構成でもよく、目的に応じて設計される。また、導電性支持体の導電層と感光層の境界、感光層と移動層の境界等、この素子における境界においては、各層の構成成分は相互に拡散、または混合していてもよい。   The photoelectric conversion element of the present invention comprises a conductive support, a semiconductor layer sensitized by a dye placed on the conductive support, a charge transfer layer, and a counter electrode. The photosensitive layer may be a single layer structure or a stacked structure, and is designed according to the purpose. In addition, at the boundary of this element such as the boundary between the conductive layer and the photosensitive layer of the conductive support, the boundary between the photosensitive layer and the moving layer, the constituent components of each layer may be diffused or mixed with each other.

導電性支持体は、金属のように支持体そのものに導電性があるもの、または表面に導電剤を含む導電層を有するガラスあるいはプラスチックの支持体を用いることができる。後者の場合、導電剤としては白金、金、銀、銅、アルミニウム等の金属、炭素、あるいはインジウム−スズ複合酸化物(以降「ITO」と略記する)、フッ素をドーピングした酸化スズ等の金属酸化物(以降「FTO」と略記する)等が挙げられる。導電性支持体は、光を10%以上透過する透明性を有していることが好ましく、50%以上透過することがより好ましい。この中でも、ITOやFTOからなる導電層をガラス上に堆積した導電性ガラスが特に好ましい。   As the conductive support, there can be used a support made of glass or plastic having a conductive layer containing a conductive agent on its surface, such as a metal having a conductive property in itself. In the latter case, the conductive agent is a metal oxide such as platinum, gold, silver, copper, aluminum or the like, carbon or indium-tin composite oxide (hereinafter abbreviated as “ITO”), fluorine-doped tin oxide or the like. (Hereinafter abbreviated as “FTO”) and the like. The conductive support preferably has a transparency that transmits light of 10% or more, and more preferably transmits 50% or more. Among these, conductive glass in which a conductive layer made of ITO or FTO is deposited on glass is particularly preferable.

透明導電性基板の抵抗を下げる目的で、金属リード線を用いてもよい。金属リード線の材質はアルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属が挙げられる。金属リード線は、透明基板に蒸着、スパッタリング、圧着等で設置し、その上にITOやFTOを設ける方法、あるいは透明導電層上に金属リード線を設置する。   A metal lead wire may be used for the purpose of reducing the resistance of the transparent conductive substrate. Examples of the material of the metal lead wire include metals such as aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel. A metal lead wire is installed on a transparent substrate by vapor deposition, sputtering, pressure bonding, or the like, and a method of providing ITO or FTO thereon or a metal lead wire on a transparent conductive layer.

半導体としては、シリコン、ゲルマニウムのような単体半導体、あるいは金属のカルコゲニドに代表される化合物半導体、またはペロブスカイト構造を有する化合物等を使用することができる。金属のカルコゲニドとしてはチタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、あるいはタンタルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマスの硫化物、カドミウム、鉛のセレン化物、カドミウムのテルル化物等が挙げられる。他の化合物半導体としては亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム、等のリン化物、ガリウム砒素、銅−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物等が好ましい。また、ペロブスカイト構造を有する化合物としては、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等が好ましい。   As the semiconductor, a single semiconductor such as silicon or germanium, a compound semiconductor typified by a metal chalcogenide, a compound having a perovskite structure, or the like can be used. Metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead, silver, antimony, bismuth. Sulfide, cadmium, lead selenide, cadmium telluride and the like. Other compound semiconductors are preferably phosphides such as zinc, gallium, indium, cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide, copper-indium-sulfide, and the like. As the compound having a perovskite structure, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate and the like are preferable.

本発明に用いられる半導体は、単結晶でも多結晶でもよい。変換効率としては単結晶が好ましいが、製造コスト、原材料確保等の点では多結晶が好ましく、その半導体の粒径は2nm以上、1μm以下であることが好ましい。   The semiconductor used in the present invention may be single crystal or polycrystalline. As the conversion efficiency, a single crystal is preferable, but a polycrystal is preferable in terms of manufacturing cost, securing raw materials, and the like, and the particle size of the semiconductor is preferably 2 nm or more and 1 μm or less.

導電性支持体上に半導体層を形成する方法としては、半導体微粒子の分散液またはコロイド溶液を導電性支持体上に塗布する方法、ゾル−ゲル法等がある。その分散液の作製方法としては、前述のゾル−ゲル法、乳鉢等で機械的に粉砕する方法、ミルを使って粉砕しながら分散する方法、あるいは半導体を合成する際に溶媒中で微粒子として析出させ、そのまま使用する方法等が挙げられる。   As a method for forming a semiconductor layer on a conductive support, there are a method of applying a dispersion or colloidal solution of semiconductor fine particles on a conductive support, a sol-gel method, and the like. The dispersion can be prepared by the above-mentioned sol-gel method, a method of mechanically pulverizing with a mortar, etc., a method of dispersing while pulverizing using a mill, or a fine particle in a solvent when synthesizing a semiconductor. And a method of using it as it is.

機械的粉砕、あるいはミルを使用して粉砕して作製する分散液の場合、少なくとも半導体微粒子単独、あるいは半導体微粒子と樹脂の混合物を水あるいは有機溶剤に分散して形成される。使用される樹脂としては、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等によるビニル化合物の重合体や共重合体、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエステル樹脂、セルロースエステル樹脂、セルロースエーテル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。   In the case of a dispersion prepared by mechanical pulverization or pulverization using a mill, it is formed by dispersing at least semiconductor fine particles alone or a mixture of semiconductor fine particles and a resin in water or an organic solvent. Resins used include polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, silicone resins, phenoxy resins, polysulfone resins, polyvinyl butyral resins, polyvinyl formal resins, polyester resins. , Cellulose ester resin, cellulose ether resin, urethane resin, phenol resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyimide resin and the like.

半導体微粒子を分散する溶媒としては、水、メタノール、エタノール、あるいはイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、あるいはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸エチル、酢酸エチル、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサン等のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒を挙げることができる。これらは単独、あるいは2種以上の混合溶媒として用いることができる。   Solvents for dispersing the semiconductor fine particles include alcohol solvents such as water, methanol, ethanol, and isopropyl alcohol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, and n-butyl acetate. Ester solvents, diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or ether solvents such as dioxane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or amide solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone , Dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodine Halogenated hydrocarbon solvents such as debenzene or 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, Examples thereof include hydrocarbon solvents such as m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, and cumene. These can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

得られた分散液の塗布方法としては、ローラ法、ディップ法、エアナイフ法、ブレード法、ワイヤーバー等、スライドホッパ法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン法、あるいはスプレー法を挙げることができる。   Examples of a method for applying the obtained dispersion include a roller method, a dip method, an air knife method, a blade method, a wire bar, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, and a spray method.

更に半導体層は、単層であっても多層であってもよい。多層の場合、粒径の異なる半導体微粒子の分散液を多層塗布したり、種類の異なる半導体や、樹脂、添加剤の組成が異なる塗布層を多層塗布することもできる。また、一度の塗布で膜厚が不足する場合には多層塗布は有効な手段である。   Furthermore, the semiconductor layer may be a single layer or multiple layers. In the case of multiple layers, a dispersion of semiconductor fine particles having different particle diameters can be applied in multiple layers, or different types of semiconductors, and application layers having different compositions of resins and additives can be applied in multiple layers. In addition, when the film thickness is insufficient with a single coating, the multilayer coating is an effective means.

一般的に、半導体層の膜厚が増大するほど単位投影面積当たりの担持色素量も増えるため光の捕獲率が高くなるが、生成した電子の拡散距離も増えるために電荷の再結合も多くなってしまう。従って、半導体層の膜厚は0.1〜100μmが好ましく、1〜30μmがより好ましい。   In general, as the thickness of the semiconductor layer increases, the amount of supported dye increases per unit projected area and the light capture rate increases. However, the diffusion distance of the generated electrons also increases, and the recombination of charges also increases. End up. Therefore, the film thickness of the semiconductor layer is preferably 0.1 to 100 μm, and more preferably 1 to 30 μm.

半導体微粒子は導電性支持体上に塗布した後、加熱処理してもしなくともよいが、粒子同士の電子的コンタクト及び塗膜強度の向上や支持体との密着性向上の点から、加熱処理をした方が好ましい。更に、マイクロ波照射、プレス処理あるいは電子線照射を行ってもよく、これらの処理は単独で行っても二種類以上行っても構わない。加熱処理の際、加熱温度は40〜700℃が好ましく、80〜600℃がより好ましい。また、加熱時間は5分〜50時間が好ましく、10分〜20時間がより好ましい。マイクロ波照射は、半導体電極の半導体層形成側から照射しても、裏側から照射しても構わない。照射時間には特に制限が無いが、1時間以内で行うことが好ましい。プレス処理は、100kg/cm2以上が好ましく、1000kg/cm2が更に好ましい。プレスする時間は特に制限が無いが、1時間以内で行うことが好ましい。 The semiconductor fine particles may or may not be heat-treated after being coated on the conductive support. However, from the viewpoint of improving the electronic contact between the particles and the strength of the coating film and the adhesion to the support, the heat treatment is performed. Is preferable. Furthermore, microwave irradiation, press treatment, or electron beam irradiation may be performed, and these treatments may be performed alone or in combination of two or more. In the heat treatment, the heating temperature is preferably 40 to 700 ° C, more preferably 80 to 600 ° C. The heating time is preferably 5 minutes to 50 hours, and more preferably 10 minutes to 20 hours. The microwave irradiation may be performed from the semiconductor layer forming side of the semiconductor electrode or from the back side. Although there is no restriction | limiting in particular in irradiation time, It is preferable to carry out within 1 hour. The press treatment is preferably 100 kg / cm 2 or more, more preferably 1000 kg / cm 2 . There is no particular limitation on the pressing time, but it is preferably performed within 1 hour.

半導体微粒子は多くの色素を吸着できるように表面積の大きなものが好ましい。このため半導体層を支持体上に塗設した状態での表面積は、投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、100倍以上であることがより好ましい。   The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many dyes can be adsorbed. For this reason, it is preferable that the surface area in the state which coated the semiconductor layer on the support body is 10 times or more with respect to a projection area, and it is more preferable that it is 100 times or more.

本発明の光電変換素子における色素は、一般式(1)〜(6)で示される色素を光電変換材料として用いる。   As the dye in the photoelectric conversion element of the present invention, the dye represented by the general formulas (1) to (6) is used as the photoelectric conversion material.

半導体層に色素を吸着させる方法としては、色素溶液中あるいは色素分散液中に半導体微粒子を含有する作用電極を浸漬する方法、色素溶液あるいは分散液を半導体層に塗布して吸着させる方法を用いることができる。前者の場合、浸漬法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法等を用いることができ、後者の場合は、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン法、スプレー法等を用いることができる。   As a method of adsorbing the dye to the semiconductor layer, a method of immersing a working electrode containing semiconductor fine particles in a dye solution or a dye dispersion, or a method of applying a dye solution or a dispersion to the semiconductor layer and adsorbing it is used. Can do. In the former case, dipping method, dipping method, roller method, air knife method, etc. can be used, and in the latter case, wire bar method, slide hopper method, extrusion method, curtain method, spin method, spray method, etc. Can be used.

色素を吸着する際、縮合剤を併用してもよい。縮合剤は、無機物表面に物理的あるいは化学的に色素を結合すると思われる触媒的作用をするもの、または化学量論的に作用し、化学平衡を有利に移動させるものの何れであってもよい。更に、縮合助剤としてチオール、あるいはヒドロキシ化合物を添加してもよい。   When adsorbing the dye, a condensing agent may be used in combination. The condensing agent may be either one that has a catalytic action that is supposed to physically or chemically bind the dye to the inorganic surface, or one that acts stoichiometrically to favorably shift the chemical equilibrium. Furthermore, a thiol or a hydroxy compound may be added as a condensation aid.

色素を溶解、あるいは分散する溶媒は、水、メタノール、エタノール、あるいはイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、あるいはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ギ酸エチル、酢酸エチル、あるいは酢酸n−ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサン等のエーテル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、あるいはN−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは1−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒を挙げることができ、これらは単独、あるいは2種以上の混合として用いることができる。   Solvents for dissolving or dispersing the dye are water, methanol, ethanol, alcohol solvents such as isopropyl alcohol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone, ethyl formate, ethyl acetate, or n-butyl acetate. Ester solvents such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, or dioxane, nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or Amide solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-di Halogenated hydrocarbon solvents such as lolobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, or 1-chloronaphthalene, n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene , Hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, or cumene, and these can be used alone or as a mixture of two or more.

これらを用い、色素を吸着する際の温度としては、−50℃以上、200℃以下が好ましい。また、この吸着は攪拌しながら行っても構わない。攪拌する場合の方法としては、スターラー、ボールミル、ペイントコンディショナー、サンドミル、アトライター、ディスパーザー、あるいは超音波分散等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。吸着に要する時間は、5秒以上、1000時間以下が好ましく、10秒以上、500時間以下がより好ましく、1分以上、150時間が更に好ましい。   The temperature at which these are used and the dye is adsorbed is preferably -50 ° C or higher and 200 ° C or lower. Further, this adsorption may be performed while stirring. Examples of the stirring method include, but are not limited to, a stirrer, a ball mill, a paint conditioner, a sand mill, an attritor, a disperser, and ultrasonic dispersion. The time required for adsorption is preferably 5 seconds or more and 1000 hours or less, more preferably 10 seconds or more and 500 hours or less, and further preferably 1 minute or more and 150 hours.

本発明では、一般式(1)〜(6)で示される色素を吸着する際、ステロイド系化合物を併用しても構わない。そのステロイド化合物の具体例としては、(D−01)〜(D−10)に示すものが挙げられる。ステロイド系化合物の量は、色素1質量部に対して0.01〜1000質量部が好ましく、0.1〜100質量部がより好ましい。   In this invention, when adsorb | sucking the pigment | dye shown by General formula (1)-(6), you may use a steroid type compound together. Specific examples of the steroid compound include those shown in (D-01) to (D-10). 0.01-1000 mass parts is preferable with respect to 1 mass part of pigment | dyes, and, as for the quantity of a steroid type compound, 0.1-100 mass parts is more preferable.

Figure 2005063833
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色素を吸着した後、あるいは色素と上記共吸着剤を吸着した後、t−ブチルピリジン、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の塩基性化合物、あるいはリン酸、リン酸エステル、アルキルリン酸、酢酸、プロピオン酸等の酸性化合物を含有する有機溶媒に浸漬処理しても構わない。   After adsorbing the dye or adsorbing the dye and the co-adsorbent, a basic compound such as t-butylpyridine, 2-picoline, 2,6-lutidine, or phosphoric acid, phosphate ester, alkyl phosphoric acid, You may immerse in the organic solvent containing acidic compounds, such as an acetic acid and propionic acid.

本発明の電荷移動層としては、酸化還元対を有機溶媒に溶解した電解液、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体をポリマーマトリックスに含浸したゲル電解質、酸化還元対を含有する溶融塩、固体電解質、有機正孔輸送材料等を用いることができる。   As the charge transfer layer of the present invention, an electrolytic solution in which a redox couple is dissolved in an organic solvent, a gel electrolyte in which a liquid in which the redox couple is dissolved in an organic solvent is impregnated in a polymer matrix, a molten salt containing the redox couple, a solid An electrolyte, an organic hole transport material, or the like can be used.

本発明で使用される電解液は、電解質、溶媒、及び添加物から構成されることが好ましい。好ましい電解質はヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化カルシウム等の金属ヨウ化物−ヨウ素の組み合わせ、テトラアルキルアンモニウムヨ−ダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の4級アンモニウム化合物のヨウ素塩−ヨウ素の組み合わせ、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、臭化カルシウム等の金属臭化物−臭素の組み合わせ、テトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド等の4級アンモニウム化合物の臭素塩−臭素の組み合わせ、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン−キノン等が挙げられる。上述の電解質は単独の組み合わせであっても混合であってもよい。また、電解質として、室温で溶融状態の溶融塩を用いることもできる。この溶融塩を用いた場合は、特に溶媒を用いなくても構わない。   The electrolytic solution used in the present invention is preferably composed of an electrolyte, a solvent, and an additive. Preferred electrolytes include metal iodide-iodine combinations such as lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, calcium iodide, tetraalkylammonium iodide, pyridinium iodide, imidazolium iodide, and the like. Iodine salts of quaternary ammonium compounds-iodine combinations, metal bromides such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, cesium bromide, calcium bromide-bromine combinations, quaternary compounds such as tetraalkylammonium bromides, pyridinium bromides Bromine-bromine combinations of ammonium compounds, metal complexes such as ferrocyanate-ferricyanate, ferrocene-ferricinium ion, sulfur compounds such as sodium polysulfide, alkylthiol-alkyldisulfide, viologen Dye, hydroquinone - quinones, and the like. The above-mentioned electrolytes may be a single combination or a mixture. Further, a molten salt in a molten state at room temperature can also be used as the electrolyte. When this molten salt is used, it is not necessary to use a solvent.

電解液における電解質濃度は、0.05〜20Mが好ましく、0.1〜15Mが更に好ましい。電解液に用いる溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒、3−メチル−2−オキサゾリジノン等の複素環化合物、ジオキサン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等のアルコール系溶媒、アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の非プロトン性極性溶媒等が好ましい。また、t−ブチルピリジン、2−ピコリン、2,6−ルチジン等の塩基性化合物を併用しても構わない。   The electrolyte concentration in the electrolytic solution is preferably 0.05 to 20M, and more preferably 0.1 to 15M. Solvents used for the electrolyte include carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, ether solvents such as dioxane, diethyl ether and ethylene glycol dialkyl ether, methanol, ethanol Alcohol solvents such as polypropylene glycol monoalkyl ether, nitrile solvents such as acetonitrile and benzonitrile, aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide and sulfolane are preferred. Further, basic compounds such as t-butylpyridine, 2-picoline, and 2,6-lutidine may be used in combination.

本発明では、電解質はポリマー添加、オイルゲル化剤添加、多官能モノマー類を含む重合、ポリマーの架橋反応等の手法によりゲル化させることもできる。ポリマー添加によりゲル化させる場合の好ましいポリマーとしては、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン等を挙げることができる。オイルゲル化剤添加によりゲル化させる場合の好ましいゲル化剤としては、ジベンジルデン−D−ソルビトール、コレステロール誘導体、アミノ酸誘導体、トランス−(1R,2R)−1,2−シクロヘキサンジアミンのアルキルアミド誘導体、アルキル尿素誘導体、N−オクチル−D−グルコンアミドベンゾエート、双頭型アミノ酸誘導体、4級アンモニウム誘導体等を挙げることができる。   In the present invention, the electrolyte can be gelled by a technique such as addition of a polymer, addition of an oil gelling agent, polymerization including polyfunctional monomers, or a crosslinking reaction of the polymer. Preferable polymers in the case of gelation by polymer addition include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride and the like. Preferred gelling agents for gelation by adding an oil gelling agent include dibenzylden-D-sorbitol, cholesterol derivatives, amino acid derivatives, alkylamide derivatives of trans- (1R, 2R) -1,2-cyclohexanediamine, alkylureas Derivatives, N-octyl-D-gluconamide benzoate, double-headed amino acid derivatives, quaternary ammonium derivatives and the like can be mentioned.

多官能モノマーによって重合する場合の好ましいモノマーとしては、ジビニルベンゼン、エチレングルコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等を挙げることができる。更に、アクリルアミド、メチルアクリレート等のアクリル酸やα−アルキルアクリル酸から誘導されるエステル類やアミド類、マレイン酸ジメチル、フマル酸ジエチル等のマレイン酸やフマル酸から誘導されるエステル類、ブタジエン、シクロペンタジエン等のジエン類、スチレン、p−クロロスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウム等の芳香族ビニル化合物、ビニルエステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、含窒素複素環を有するビニル化合物、4級アンモニウム塩を有するビニル化合物、N−ビニルホルムアミド、ビニルスルホン酸、ビニリデンフルオライド、ビニルアルキルエーテル類、N−フェニルマレイミド等の単官能モノマーを含有してもよい。モノマー全量に占める多官能性モノマーは、0.5〜70質量%が好ましく、1.0〜50質量%がより好ましい。   Preferred monomers for polymerization with a polyfunctional monomer include divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and the like. be able to. Furthermore, esters and amides derived from acrylic acid such as acrylamide and methyl acrylate and α-alkyl acrylic acid, esters derived from maleic acid and fumaric acid such as dimethyl maleate and diethyl fumarate, butadiene, cyclohexane and the like. Dienes such as pentadiene, aromatic vinyl compounds such as styrene, p-chlorostyrene and sodium styrene sulfonate, vinyl esters, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl compounds having a nitrogen-containing heterocyclic ring, vinyl having a quaternary ammonium salt A monofunctional monomer such as a compound, N-vinylformamide, vinylsulfonic acid, vinylidene fluoride, vinyl alkyl ethers, N-phenylmaleimide may be contained. 0.5-70 mass% is preferable and the polyfunctional monomer which occupies for the monomer whole quantity has more preferable 1.0-50 mass%.

上述のモノマーは、ラジカル重合によって重合することができる。本発明で使用できるゲル電解質用モノマーは、加熱、光、電子線あるいは電気化学的にラジカル重合することができる。架橋高分子が加熱によって形成される場合に使用される重合開始剤は、2,2´−アゾビスイソブチロニトリル、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル−2,2´−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等のアゾ系開始剤、ベンゾイルパーオキシド等の過酸化物系開始剤等が好ましい。これらの重合開始剤の添加量は、モノマー総量に対して、0.01〜20質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましい。   The above-mentioned monomers can be polymerized by radical polymerization. The monomer for gel electrolyte that can be used in the present invention can be radically polymerized by heating, light, electron beam or electrochemical. The polymerization initiator used when the crosslinked polymer is formed by heating is 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl-2. Azo initiators such as 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and peroxide initiators such as benzoyl peroxide are preferred. The addition amount of these polymerization initiators is preferably 0.01 to 20% by mass and more preferably 0.1 to 10% by mass with respect to the total amount of monomers.

ポリマーの架橋反応により電解質をゲル化させる場合、架橋反応に必要な反応性基を含有するポリマー及び架橋剤を併用することが望ましい。架橋可能な反応性基に好ましい例としては、ピリジン、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、トリアゾール、モルフォリン、ピペリジン、ピペラジン等の含窒素複素環を挙げることができ、好ましい架橋剤は、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アラルキル、スルホン酸エステル、酸無水物、酸クロリド、イソシアネート等の窒素原子に対して求電子反応可能な2官能以上の試薬を挙げることができる。   When the electrolyte is gelled by a polymer crosslinking reaction, it is desirable to use a polymer containing a reactive group necessary for the crosslinking reaction and a crosslinking agent in combination. Preferable examples of the crosslinkable reactive group include nitrogen-containing heterocycles such as pyridine, imidazole, thiazole, oxazole, triazole, morpholine, piperidine, piperazine, etc. Preferred crosslinking agents include alkyl halides, halogens Bifunctional or higher functional reagents capable of electrophilic reaction with nitrogen atoms such as aralkyl fluoride, sulfonic acid ester, acid anhydride, acid chloride, and isocyanate can be exemplified.

無機固体化合物を電解質の代わりに用いる場合、ヨウ化銅、チオシアン化銅等をキャスト法、塗布法、スピンコート法、浸漬法、電解メッキ等の手法により電極内部に導入することができる。   When an inorganic solid compound is used instead of the electrolyte, copper iodide, copper thiocyanide, or the like can be introduced into the electrode by a casting method, a coating method, a spin coating method, a dipping method, an electrolytic plating method, or the like.

また、本発明では電解質の代わりに有機電荷輸送物質を用いることができる。電荷輸送物質には正孔輸送物質と電子輸送物質がある。前者の例としては、例えば特公昭34−5466号公報等に示されているオキサジアゾール類、特公昭45−555号公報等に示されているトリフェニルメタン類、特公昭52−4188号公報等に示されているピラゾリン類、特公昭55−42380号公報等に示されているヒドラゾン類、特開昭56−123544号公報等に示されているオキサジアゾール類、特開昭54−58445号公報に示されているテトラアリールベンジジン類、特開昭58−65440号公報、あるいは特開昭60−98437号公報に示されているスチルベン類等を挙げることができる。その中でも、本発明に使用される電荷輸送物質としては、特開昭60−24553号公報、特開平2−96767号公報、特開平2−183260号公報、並びに特開平2−226160号公報に示されているヒドラゾン類、特開平2−51162号公報、並びに特開平3−75660号公報に示されているスチルベン類が特に好ましい。また、これらは単独、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。   In the present invention, an organic charge transport material can be used instead of the electrolyte. Charge transport materials include hole transport materials and electron transport materials. Examples of the former include, for example, oxadiazoles disclosed in Japanese Patent Publication No. 34-5466, triphenylmethanes disclosed in Japanese Patent Publication No. 45-555, and Japanese Patent Publication No. 52-4188. Pyrazolines shown in the above, hydrazones shown in JP-B-55-42380, oxadiazoles shown in JP-A-56-123544, etc., JP-A-54-58445 And tetrasylbenzidines disclosed in JP-A No. 58-65440, and stilbenes disclosed in JP-A No. 60-98437. Among them, examples of the charge transport material used in the present invention are shown in JP-A-60-24553, JP-A-2-96767, JP-A-2-183260, and JP-A-2-226160. Particularly preferred are the hydrazones described, and the stilbenes shown in JP-A-2-51162 and JP-A-3-75660. Moreover, these can be used individually or in mixture of 2 or more types.

一方、電子輸送物質としては、例えばクロラニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン、あるいは1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキシド等がある。これらの電子輸送物質は単独、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。   On the other hand, examples of the electron transport material include chloranil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, 2,4 , 5,7-tetranitroxanthone, 2,4,8-trinitrothioxanthone, 1,3,7-trinitrodibenzothiophene, 1,3,7-trinitrodibenzothiophene-5,5-dioxide, etc. . These electron transport materials can be used alone or as a mixture of two or more.

また、更に増感効果を増大させる増感剤として、ある種の電子吸引性化合物を添加することもできる。この電子吸引性化合物としては例えば、2,3−ジクロロ−1,4−ナフトキノン、1−ニトロアントラキノン、1−クロロ−5−ニトロアントラキノン、2−クロロアントラキノン、フェナントレンキノン等のキノン類、4−ニトロベンズアルデヒド等のアルデヒド類、9−ベンゾイルアントラセン、インダンジオン、3,5−ジニトロベンゾフェノン、あるいは3,3′,5,5′−テトラニトロベンゾフェノン等のケトン類、無水フタル酸、4−クロロナフタル酸無水物等の酸無水物、テレフタラルマロノニトリル、9−アントリルメチリデンマロノニトリル、4−ニトロベンザルマロノニトリル、あるいは4−(p−ニトロベンゾイルオキシ)ベンザルマロノニトリル等のシアノ化合物、3−ベンザルフタリド、3−(α−シアノ−p−ニトロベンザル)フタリド、あるいは3−(α−シアノ−p−ニトロベンザル)−4,5,6,7−テトラクロロフタリド等のフタリド類等を挙げることができる。   Further, as a sensitizer that further increases the sensitizing effect, a certain kind of electron-withdrawing compound can be added. Examples of the electron-withdrawing compound include quinones such as 2,3-dichloro-1,4-naphthoquinone, 1-nitroanthraquinone, 1-chloro-5-nitroanthraquinone, 2-chloroanthraquinone, and phenanthrenequinone, 4-nitro Aldehydes such as benzaldehyde, ketones such as 9-benzoylanthracene, indandione, 3,5-dinitrobenzophenone, or 3,3 ', 5,5'-tetranitrobenzophenone, phthalic anhydride, 4-chloronaphthalic anhydride Acid anhydrides such as terephthalalmalononitrile, 9-anthrylmethylidenemalononitrile, 4-nitrobenzalmalononitrile, or cyano compounds such as 4- (p-nitrobenzoyloxy) benzalmalononitrile, 3-benzalphthalide , 3- (α-cyano- - Nitorobenzaru) phthalide, or 3- (alpha-cyano -p- Nitorobenzaru) -4,5,6,7 can be mentioned phthalides such as tetrachloro phthalide like.

これらの電荷輸送材料を用いて電荷移動層を形成する場合、樹脂を併用しても構わない。樹脂を併用する場合にはポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアリレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂が好ましい。これらの樹脂は、単独あるいは共重合体として2種以上を混合しても構わない。   When forming a charge transfer layer using these charge transport materials, a resin may be used in combination. When resin is used in combination, polystyrene resin, polyvinyl acetal resin, polysulfone resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene oxide resin, polyarylate resin, acrylic resin, methacrylic resin, phenoxy resin and the like can be mentioned. Among these, polystyrene resin, polyvinyl acetal resin, polycarbonate resin, polyester resin, and polyarylate resin are preferable. These resins may be used alone or as a copolymer in combination of two or more.

電荷移動層の形成方法は大きく2通りの方法が挙げられる。1つは増感色素を担持した半導体微粒子含有層の上に、先に対極を貼り合わせ、その隙間に液状の電荷移動層を挟み込む方法、もう一つは、半導体微粒子含有層の上に直接電荷移動層を付与する方法である。後者の場合、対極はその後新たに付与することになる。   There are two main methods for forming the charge transfer layer. One is a method in which a counter electrode is first pasted on a semiconductor fine particle-containing layer carrying a sensitizing dye, and a liquid charge transfer layer is sandwiched between the opposite electrodes, and the other is a method in which a charge is directly applied on the semiconductor fine particle-containing layer. This is a method of providing a moving layer. In the latter case, the counter electrode is newly added thereafter.

前者の場合、電荷移動層の挟み込み方法として、浸漬等による毛管現象を利用する常圧プロセスと常圧より低い圧力にして気相を液相に置換する真空プロセスが挙げられる。後者の場合、湿式の電荷移動層においては未乾燥のまま対極を付与し、エッジ部の液漏洩防止を施す必要がある。また、ゲル電解液の場合においては、湿式で塗布して重合等の方法により固体化する方法もある。その場合、乾燥、固定化した後に対極を付与してもよい。電解液の他、有機電荷輸送材料の溶解液やゲル電解質を付与する方法としては、半導体微粒子含有層や色素の付与と同様に、浸漬法、ローラ法、ディップ法、エアーナイフ法、エクストルージョン法、スライドホッパー法、ワイヤーバー法、スピン法、スプレー法、キャスト法、各種印刷法等が挙げられる。   In the former case, examples of the method for sandwiching the charge transfer layer include a normal pressure process using a capillary phenomenon due to immersion and a vacuum process in which the gas phase is replaced with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure. In the latter case, in the wet charge transfer layer, it is necessary to provide a counter electrode without being dried to prevent liquid leakage at the edge portion. In the case of a gel electrolyte, there is a method in which it is applied in a wet manner and solidified by a method such as polymerization. In that case, you may provide a counter electrode after drying and fixing. In addition to the electrolyte solution, the organic charge transport material solution and the gel electrolyte can be applied in the same manner as the semiconductor fine particle-containing layer and the dye, as in the immersion method, roller method, dipping method, air knife method, and extrusion method. , Slide hopper method, wire bar method, spin method, spray method, casting method, various printing methods, and the like.

対極は通常前述の導電性支持体と同様に導電性層を有する支持体を用いることもできるが、強度や密封性が十分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要ではない。対極に用いる材料の具体例としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム等の金属、炭素系化合物、ITO、FTO等の導電性金属酸化物等が挙げられる。対極の厚さには特に制限はない。   As the counter electrode, a support having a conductive layer can be used in the same manner as the conductive support described above, but the support is not necessarily required in a configuration in which the strength and the sealing performance are sufficiently maintained. Specific examples of the material used for the counter electrode include metals such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, rhodium and indium, carbon compounds, and conductive metal oxides such as ITO and FTO. There is no particular limitation on the thickness of the counter electrode.

感光層に光が到達するためには、前述の導電性支持体と対極の少なくとも一方は実質的に透明でなければならない。本発明の光電変換素子においては、導電性支持体が透明であり、太陽光を支持体側から入射させる方法が好ましい。この場合、対極には光を反射させる材料を使用することが好ましく、金属、導電性酸化物を蒸着したガラス、プラスチック、あるいは金属薄膜が好ましい。   In order for light to reach the photosensitive layer, at least one of the conductive support and the counter electrode must be substantially transparent. In the photoelectric conversion element of this invention, the electroconductive support body is transparent and the method of making sunlight inject from a support body side is preferable. In this case, a material that reflects light is preferably used for the counter electrode, and a metal, glass, plastic, or metal thin film on which a conductive oxide is deposited is preferable.

対極の塗設については前述の通り、電荷移動層の上に付与する場合と半導体微粒子層上に付与する場合の2通りがある。何れの場合も対極材料の種類や電荷移動層の種類により、適宜、電荷移動層上または半導体微粒子含有層上に対極材料を塗布、ラミネート、蒸着、貼り合わせ等の手法により形成可能である。また、電荷移動層が固体の場合には、その上に直接、前述の導電性材料を塗布、蒸着、CVD等の手法で対極を形成することができる。   As described above, there are two types of coating of the counter electrode: when applied on the charge transfer layer and when applied on the semiconductor fine particle layer. In any case, the counter electrode material can be appropriately formed on the charge transfer layer or the semiconductor fine particle-containing layer by a technique such as coating, laminating, vapor deposition, or bonding depending on the type of the counter electrode material or the type of the charge transfer layer. When the charge transfer layer is solid, the counter electrode can be formed directly on the charge transfer layer by a technique such as coating, vapor deposition, or CVD.

次に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these at all.

酸化チタン(日本アエロジル社製P−25)2g、アセチルアセトン0.2g、界面活性剤(アルドリッチ社製Triton X-100)0.3gを水6.5gと共にペイントコンディショナー(レッドデビル社製)で6時間分散処理を施した。更に、この分散液4.0gに対して濃硝酸0.2ml、エタノール0.4ml、ポリエチレングリコール(#20,000)1.2gを加えてペーストを作製した。このペーストをFTOガラス基板上に膜厚12μmになるように塗布し、室温で乾燥後、100℃で1時間、更に550℃で1時間焼成した。   6 hours of paint conditioner (manufactured by Red Devil) with 2 g of titanium oxide (P-25 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 0.2 g of acetylacetone, and 0.3 g of surfactant (Triton X-100 manufactured by Aldrich) together with 6.5 g of water. Dispersion treatment was performed. Further, 0.2 g of concentrated nitric acid, 0.4 ml of ethanol, and 1.2 g of polyethylene glycol (# 20,000) were added to 4.0 g of this dispersion to prepare a paste. This paste was applied onto an FTO glass substrate so as to have a film thickness of 12 μm, dried at room temperature, and then fired at 100 ° C. for 1 hour and further at 550 ° C. for 1 hour.

例示化合物(A−05)で示した色素をt−ブタノール/アセトニトリル(1/1)の混合溶液に溶解し、0.3mMの濃度の色素溶液を作製した。この色素溶液に、先に作製した半導体電極を室温で15時間浸漬して吸着処理を施した。電解液はヨウ化リチウム0.1M、ヨウ素0.05M、ヨウ化1,2−ジメチル−3−n−プロピルイミダゾリウム0.5Mの3−メトキシアセトニトリル溶液、対極にはチタニウム板上に白金をスパッタリングしたものを使用した。   The dye represented by the exemplary compound (A-05) was dissolved in a mixed solution of t-butanol / acetonitrile (1/1) to prepare a dye solution having a concentration of 0.3 mM. In this dye solution, the previously produced semiconductor electrode was immersed at room temperature for 15 hours for adsorption treatment. The electrolyte is a lithium iodide 0.1M, iodine 0.05M, 1,2-dimethyl-3-n-propylimidazolium iodide 0.5M 3-methoxyacetonitrile solution, and the counter electrode is sputtered with platinum on a titanium plate. We used what we did.

両電極間に電解液を浸して光電変換素子を作製した。ここに、作用電極側から光源としてソーラーシミュレーター(AM1.5G、照射強度100mW/cm2)から発生した疑似太陽光を照射した。その結果、開放電圧0.66V、短絡電流密度4.5mA/cm2、形状因子0.63、変換効率1.87%と良好な値を示した。 An electrolytic solution was immersed between both electrodes to produce a photoelectric conversion element. Here, pseudo-sunlight generated from a solar simulator (AM1.5G, irradiation intensity 100 mW / cm 2 ) was irradiated as a light source from the working electrode side. As a result, the open circuit voltage was 0.66 V, the short-circuit current density was 4.5 mA / cm 2 , the shape factor was 0.63, and the conversion efficiency was 1.87%.

実施例2〜21
例示化合物(A−05)を、表1に示す例示化合物に変更した以外は実施例1と同様にして素子を作製し評価した。その結果を表1に示す。
Examples 2 to 21
A device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the exemplary compound (A-05) was changed to the exemplary compound shown in Table 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2005063833
Figure 2005063833

Figure 2005063833
Figure 2005063833

(比較例1)
例示化合物(A−05)を、(E−01)に示す化合物に変更した以外は実施例1と同様にして素子を作製し、評価した。その結果、開放電圧0.48V、短絡電流密度2.2mA/cm2、形状因子0.51、変換効率0.54%と本発明の色素に比較して低い値であった。
(Comparative Example 1)
A device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the exemplified compound (A-05) was changed to the compound shown in (E-01). As a result, the open circuit voltage was 0.48 V, the short-circuit current density was 2.2 mA / cm 2 , the shape factor was 0.51, and the conversion efficiency was 0.54%, which were low values compared to the dye of the present invention.

本発明の活用例として、太陽電池等の光電変換素子に加えて、特定波長の光に感応する光センサー等が挙げられる。
Examples of utilization of the present invention include photosensors that are sensitive to light of a specific wavelength, in addition to photoelectric conversion elements such as solar cells.

Claims (12)

一般式(1)で示される化合物を用いることを特徴とする光電変換材料。
Figure 2005063833
(一般式(1)において、R1はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R2は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R3はベンゼン環とA1環を結合する連結基を示す。R4は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。X1、X2は酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ジシアノメチレン基、ビス(アルコキシカルボニル)メチレン基、ビス(アリールオキシカルボニル)メチレン基、ビスカルボキシルメチレン基、置換アミノ基、カルボニル基、スルホニル基、アシルメチレン基、メチン基、アルキレン基、シクロアルキレン基、ヒドロキシメチレン基、チオカルボニル基を示し、同一であっても異なっていてもよく、置換基を有してもよい。A1環はヘテロ環を示し、更に脂肪族縮合環、芳香族縮合環あるいはヘテロ環と縮合してもよい。Z1は窒素原子とベンゼン環で結合した脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。また、R1とZ1、R1とベンゼン環で結合し、環状構造を形成してもよい。n1は0〜4の整数を示す。)
A photoelectric conversion material characterized by using a compound represented by the general formula (1).
Figure 2005063833
(In General Formula (1), R 1 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, An alkoxy group, an aryl group, a heterocycle, or a halogen atom, which may have a substituent, R 3 represents a linking group that connects the benzene ring and the A1 ring, R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aralkyl; A group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic group, a substituent having an acidic group, X 1 and X 2 are oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom, dicyanomethylene Group, bis (alkoxycarbonyl) methylene group, bis (aryloxycarbonyl) methylene group, biscarboxylmethylene group, substituted amino group, carbonyl group, sulfoni Group, an acylmethylene group, a methine group, an alkylene group, a cycloalkylene group, a hydroxymethylene group, and a thiocarbonyl group, which may be the same or different, and may have a substituent. Z 1 represents an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring or a heterocyclic ring bonded with a nitrogen atom and a benzene ring, which may be further condensed with an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring or a heterocyclic ring. In addition, R 1 and Z 1 , R 1 and a benzene ring may be bonded to form a cyclic structure.n1 represents an integer of 0 to 4.)
上記一般式(1)で示される化合物が、下記一般式(2)で示されることを特徴とする請求項1記載の光電変換材料。
Figure 2005063833
(一般式(2)において、R5はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R6、R7はアルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、R6とR7で結合して環状構造を形成してもよい。R8は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R9はベンゼン環とA2環を結合する連結基を示す。R10は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。X3、X4は酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ジシアノメチレン基、ビス(アルコキシカルボニル)メチレン基、ビス(アリールオキシカルボニル)メチレン基、ビスカルボキシルメチレン基、置換アミノ基、カルボニル基、スルホニル基、アシルメチレン基、メチン基、アルキレン基、シクロアルキレン基、ヒドロキシメチレン基、チオカルボニル基を示し、同一であっても異なっていてもよく、置換基を有していてもよい。A2環は脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示し、脂肪族縮合環、芳香族縮合環あるいはヘテロ環と縮合してもよい。n2は0〜4の整数を示す。)
2. The photoelectric conversion material according to claim 1, wherein the compound represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (2).
Figure 2005063833
(In General Formula (2), R 5 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 6 and R 7 are an alkyl group, An alkoxy group, an aryl group, a heterocycle, and a halogen atom, which may be bonded to each other by R 6 and R 7 to form a cyclic structure, where R 8 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocycle, R 9 represents a halogen atom, which may have a substituent, R 9 represents a linking group that connects the benzene ring and the A2 ring, and R 10 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group. group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic, .X 3 indicating a substituent having an acidic group, X 4 is an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, dicyano methylene group, a bis (alkoxycarbonyl L) Methylene group, bis (aryloxycarbonyl) methylene group, biscarboxylmethylene group, substituted amino group, carbonyl group, sulfonyl group, acylmethylene group, methine group, alkylene group, cycloalkylene group, hydroxymethylene group, thiocarbonyl group A2 ring represents an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring, or a heterocyclic ring, and represents an aliphatic condensed ring or an aromatic condensed ring, which may be the same or different, and may have a substituent. (It may be condensed with a ring or a heterocyclic ring. N2 represents an integer of 0 to 4.)
一般式(3)で示される化合物を用いることを特徴とする光電変換材料。
Figure 2005063833
(一般式(3)においてR11はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R12は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R13はベンゼン環とB1環を結合する連結基を示す。R14は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。X5は水素原子、アリール基を示し、置換基を有していてもよい。X6はメチン基、窒素原子、置換アミノ基を示す。X7は酸素原子、硫黄原子、置換アミノ基を示す。B1環はヘテロ環を示す。Z2は窒素原子とベンゼン環で結合した脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。また、R11とZ2、R11とベンゼン環で結合し、環状構造を形成してもよい。n3は0〜4の整数を示す。)
A photoelectric conversion material characterized by using a compound represented by the general formula (3).
Figure 2005063833
(In the general formula (3), R 11 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 12 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group. A group, an aryl group, a heterocycle, or a halogen atom, which may have a substituent, R 13 represents a linking group that connects the benzene ring and the B1 ring, R 14 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aralkyl group; , An alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a hetero ring, a substituent having an acidic group, X 5 represents a hydrogen atom, an aryl group, and has a substituent. X 6 represents a methine group, a nitrogen atom or a substituted amino group, X 7 represents an oxygen atom, a sulfur atom or a substituted amino group, ring B1 represents a heterocycle, Z 2 represents a nitrogen atom and a benzene ring. Combine Shown aliphatic condensed aromatic condensed ring, a hetero ring. Also, attached at R 11 and Z 2, R 11 a benzene ring, .N3 which may form a cyclic structure is an integer of 0 to 4 .)
上記一般式(3)で示される化合物が、下記一般式(4)で示されることを特徴とする請求項3記載の光電変換材料。
Figure 2005063833
(一般式(4)において、R15はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R16、R17はアルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、R16とR17で結合して環状構造を形成してもよい。R18は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R19はベンゼン環とB2環を結合する連結基を示す。R20は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。X8は水素原子、アリール基を示し、置換基を有していてもよい。X9はメチン基、窒素原子、置換アミノ基を示す。X10は酸素原子、硫黄原子、置換アミノ基を示す。B2環はヘテロ環を示す。n4は0〜4の整数を示す。)
The photoelectric conversion material according to claim 3, wherein the compound represented by the general formula (3) is represented by the following general formula (4).
Figure 2005063833
(In the general formula (4), R 15 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 16 and R 17 are an alkyl group, An alkoxy group, an aryl group, a heterocycle, and a halogen atom, and may be bonded to each other by R 16 and R 17 to form a cyclic structure, where R 18 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocycle, R 19 represents a halogen atom, which may have a substituent, R 19 represents a linking group that connects the benzene ring and the B2 ring, and R 20 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group. A substituent, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic ring, an acidic group, X 8 represents a hydrogen atom or an aryl group, and may have a substituent, and X 9 represents a methine group. ,nitrogen Child, a substituted amino group .X 10 is an oxygen atom, a sulfur atom, .B2 ring a substituted amino group is .n4 showing a heterocycle represents an integer of 0 to 4.)
一般式(5)で示される化合物を用いることを特徴とする光電変換材料。
Figure 2005063833
(一般式(5)においてR21はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R22は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R23はベンゼン環とC1環を結合する連結基を示す。R24は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。R25、R26は水素原子、アルキル基、アルコシキ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示す。また、R25とR26は結合して環状構造を形成してもよい。X11は置換アミノ基、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ジシアノメチレン基、ビス(アルコキシカルボニル)メチレン基を示す。C1環は脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。Z3は窒素原子とベンゼン環で結合した脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。また、R21とZ3、R21とベンゼン環で結合し、環状構造を形成してもよい。n5は0〜4の整数を示す。)
A photoelectric conversion material comprising a compound represented by the general formula (5).
Figure 2005063833
(In the general formula (5), R 21 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 22 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an alkoxy group. R 23 represents a linking group that connects the benzene ring and the C1 ring, R 24 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aralkyl group. , An alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a hetero ring, a substituent having an acidic group, R 25 and R 26 are a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, A heterocycle, a halogen atom, and R 25 and R 26 may combine to form a cyclic structure, X 11 represents a substituted amino group, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, dicyanomethyl; L1 represents a bis (alkoxycarbonyl) methylene group, the C1 ring represents an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring or a heterocyclic ring, and Z 3 represents an aliphatic condensed ring or aromatic condensed bonded to a nitrogen atom by a benzene ring. A ring or a hetero ring may be bonded to each other by R 21 and Z 3 , or R 21 and a benzene ring to form a cyclic structure, and n5 represents an integer of 0 to 4.)
上記一般式(5)で示される化合物が、下記一般式(6)で示されることを特徴とする請求項5記載の光電変換材料。
Figure 2005063833
(一般式(6)において、R27はアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環を示し、置換基を有していてもよい。R28、R29はアルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、R28とR29で結合して環状構造を形成してもよい。R30は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示し、置換基を有していてもよい。R31はベンゼン環とC2環を結合する連結基を示す。R32は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、アリール基、ヘテロ環、酸性基を有する置換基を示す。R33、R34は水素原子、アルキル基、アルコシキ基、アリール基、ヘテロ環、ハロゲン原子を示す。また、R33とR34で結合して環状構造を形成してもよい。X12は置換アミノ基、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ジシアノメチレン基、ビス(アルコキシカルボニル)メチレン基を示す。C2環は脂肪族縮合環、芳香族縮合環、ヘテロ環を示す。n6は0〜4の整数を示す。)
6. The photoelectric conversion material according to claim 5, wherein the compound represented by the general formula (5) is represented by the following general formula (6).
Figure 2005063833
(In General Formula (6), R 27 represents an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic ring, and may have a substituent. R 28 and R 29 are an alkyl group, An alkoxy group, an aryl group, a heterocycle, and a halogen atom, and may be bonded to each other by R 28 and R 29 to form a cyclic structure, where R 30 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocycle, R 31 represents a linking group for bonding a benzene ring to a C 2 ring, R 32 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group. group, a substituted amino group, a halogen atom, an aryl group, a heterocyclic, .R 33, R 34 indicating a substituent having an acidic group is a hydrogen atom, an alkyl group, alkoxy group, aryl group, heterocyclic, halogen Showing a child. Also, may form a ring structure linked with R 33 and R 34 .X 12 is a substituted amino group, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, dicyano methylene group, a bis (alkoxycarbonyl) methylene The ring C2 represents an aliphatic condensed ring, an aromatic condensed ring, or a heterocyclic ring, and n6 represents an integer of 0 to 4.)
上記一般式(1)〜(6)で示される光電変換材料と、少なくとも一種のステロイド系化合物を含有することを特徴とする光電変換素子。 A photoelectric conversion element comprising the photoelectric conversion material represented by the general formulas (1) to (6) and at least one steroidal compound. 請求項7記載のステロイド系化合物が下記一般式(7)で示されることを特徴とする光電変換素子。
Figure 2005063833
(一般式(7)においてR35は水素原子、水酸基、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、アシルオキシ基、オキシカルボニル基、オキソ基、酸性基を示し、置換基を有していてもよい。R36は酸性基を含有するアルキル基を示す。n7は0〜13の整数を示す。また、ステロイド環内は二重結合を含んでもよい。)
8. A photoelectric conversion element, wherein the steroidal compound according to claim 7 is represented by the following general formula (7).
Figure 2005063833
(In the general formula (7), R 35 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, an acyl group, an acyloxy group, an oxycarbonyl group, an oxo group or an acidic group. R 36 represents an alkyl group containing an acidic group, n7 represents an integer of 0 to 13. The steroid ring may contain a double bond.)
表面に導電性を有する基板と、その導電性表面上に被覆された半導体層と、その半導体層の表面に吸着した色素からなる半導体電極において、色素が前記一般式(1)〜(6)で示される化合物を少なくとも一種以上含有することを特徴とする半導体電極。 In a semiconductor electrode comprising a substrate having conductivity on the surface, a semiconductor layer coated on the conductive surface, and a dye adsorbed on the surface of the semiconductor layer, the dye is represented by the general formulas (1) to (6). A semiconductor electrode comprising at least one of the compounds shown. 表面に導電性を有する基板と、その導電性表面上に被覆された半導体層と、その半導体層の表面に吸着した色素からなる半導体電極において、色素が前記一般式(1)〜(6)で示される化合物、並びに一般式(7)で示されるステロイド化合物を少なくとも一種以上含有することを特徴とする半導体電極。 In a semiconductor electrode comprising a substrate having conductivity on the surface, a semiconductor layer coated on the conductive surface, and a dye adsorbed on the surface of the semiconductor layer, the dye is represented by the general formulas (1) to (6). The semiconductor electrode characterized by containing at least 1 type of the compound shown, and the steroid compound shown by General formula (7). 前記半導体が、チタン、スズ、亜鉛、鉄、銅、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、カドミウム、鉛、銀、アンチモン、ビスマス、モリブデン、アルミニウム、ガリウム、クロム、コバルト、ニッケルから選ばれる金属カルコゲニドを少なくとも1種含むことを特徴とする請求項10記載の半導体電極。 The semiconductor is titanium, tin, zinc, iron, copper, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, tantalum, cadmium, lead, silver, antimony, bismuth, molybdenum, aluminum, The semiconductor electrode according to claim 10, comprising at least one metal chalcogenide selected from gallium, chromium, cobalt, and nickel. 請求項9〜11記載の半導体電極を用いることを特徴とする光電変換素子。
A photoelectric conversion element comprising the semiconductor electrode according to claim 9.
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